TC6515塔吊桩基础的计算书最终.docx

TC6515塔吊桩基础的计算书最终.docx

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TC6515塔吊桩基础的计算书最终

F2=120.00kN

塔吊倾覆力距:

M=5660.00kN.m塔吊起重高度:

H=60.00m塔身宽度:

B=2.00m

桩混凝土等级:

C35承台混凝土等级:

C35保护层厚度:

30mm

矩形承台边长:

6.50m承台厚度:

Hc=1.400m承台箍筋间距:

S=180mm

承台钢筋级别:

Ⅱ级承台预埋件埋深:

h=0.00m

桩直径:

d=0.800m桩间距:

a=4.30m　桩钢筋级别:

Ⅱ级

桩入土深度:

33.85桩型与工艺:

大直径灌注桩（清底干净）

注：

塔吊计算倾覆力距＝塔吊自身弯矩＋塔吊水平力作用于格构柱产生的弯矩

　　　　　　　　＝4304＋145*9.35＝5660kN.m

1.1塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算

1.塔吊自重（包括压重）F1=978.00kN

2.塔吊最大起重荷载F2=120.00kN

作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=1317.60kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×5660.00=7924.00kN.m

1.2矩形承台弯矩的计算

计算简图：

图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。

1.2.1桩顶竖向力的计算（依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条）

其中n──单桩个数，n=4；

F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1.2×1098.00=1317.60kN；

G──桩基承台的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=1774.50kN；

Mx,My──承台底面的弯矩设计值（kN.m）；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；

Ni──单桩桩顶竖向力设计值（kN）。

经计算得到单桩桩顶竖向力设计值:

最大压力：

N=（1316.88+1774.50）/4+7924.00×（4.30×1.414/2）/[2×（4.30×1.414/2）2]=2076.09kN

最大拔力：

N=（1316.88+1774.50）/4-7924.00×（4.30/2）/[4×（4.30/2）2]=-148.55kN

1.2.2矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条）

其中Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值（kN.m）；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（kN），Ni1=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：

N=（1316.88+1774.50）/4+7924.00×（4.30/2）/[4×（4.30/2）2]=1694.24kN

Mx1=My1=2×（1694.24-1774.50/4）×（2.15-1.00）=2876.42kN.m

1.3矩形承台截面主筋的计算

依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.2条受弯构件承载力计算。

式中

1──系数，当混凝土强度不超过C50时，

1取为1.0

fc──混凝土抗压强度设计值；

h0──承台的计算高度。

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。

经过计算得

s=2876.42×106/（1.00×16.70×6500.00×1370.002）=0.014

=1-（1-2×0.014）0.5=0.014

s=1-0.014/2=0.993

Asx=Asy=2876.42×106/（0.993×1370.00×300.00）=7048.69mm2。

根据计算结果和塔吊说明:

　　　　TC6515承台配置双层双向二级螺纹钢Φ25@180,Asx=Asy=17172mm2>7048.69mm2。

1.4矩形承台截面抗剪切计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.8条和第5.6.11条。

根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，

记为V=2076.09kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

其中

0──建筑桩基重要性系数，取1.0；

──剪切系数,

=0.14；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=6500mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1370mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

S──箍筋的间距，S=180mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

1.5桩承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第4.1.1条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=2076.09kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中

0──建筑桩基重要性系数，取1.0；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

A──桩的截面面积，A=0.503m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋!

1.6桩竖向极限承载力验算及桩长计算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.2-3条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=2076.09kN

桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：

最大压力:

其中R──最大极限承载力；

Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:

Qpk──单桩总极限端阻力标准值:

s,

p──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，承台底土阻力群桩效应系数；

s,

p──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数；

qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；

qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；

u──桩身的周长，u=2.513m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2；

li──第i层土层的厚度,取值如下表；

厚度及侧阻力标准值表如下:

序号土厚度（m）土侧阻力标准值（kPa）土端阻力标准值（kPa）土名称

13.65150松散粉土

25.7250松散粉土

312.535775松散粉土

44.952850密实粉土

53.1751200密实粉土

64802200密实粉土

由于桩的入土深度为33.85m,所以桩端是在第6层土层。

最大压力验算:

R=2.51×（3.65×15×1.08255+5.7×25×1.08255+12.5×35×1.08255+4.9×52×.97945+3.1×75×.97945+4×80×1.031）/1.65+1.09×2200.00×0.50/1.65=3008.11kN

上式计算的R的值大于最大压力2076.09kN,所以满足要求!

1.7桩抗拔承载力验算

桩抗拔承载力验算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.7条

桩抗拔承载力应满足下列要求:

其中:

式中Uk──基桩抗拔极限承载力标准值；

i──抗拔系数；

解得:

Ugk=20.4×（3.65×15×.75+5.7×25×.75+12.5×35×.75+4.9×52×.75+3.1×75×.75+4×80×.7）/4=5434.24kN

Ggp=20.4×33.85×22/4=3797.97kN

Uk=2.51×（3.65×15×.75+5.7×25×.75+12.5×35×.75+4.9×52×.75+3.1×75×.75+4×80×.7）=2677.99kN

Gp=2.51×33.85×25=2126.86kN

由于:

5434.24/1.65+3797.97>=148.55满足要求!

由于:

2677.99/1.65+2126.86>=148.55满足要求!

1.8桩式基础格构柱计算（依据《钢结构设计规范》GB50017-2003）

1.8.1格构柱截面的力学特性

格构柱的截面尺寸为0.43×0.43m；

主肢选用:

18号角钢b×d×r=180×18×18mm；

缀板选用（m×m）:

0.20×0.20

主肢的截面力学参数为A0=61.96cm2，Z0=5.13cm，Ix0=1875.12cm4，Iy0=1875.12cm4；

格构柱截面示意图

格构柱的y-y轴截面总惯性矩：

格构柱的x-x轴截面总惯性矩：

经过计算得到：

Ix=4×[1875.12+61.96×（43/2-5.13）2]=73910.52cm4；

Iy=4×[1875.12+61.96×（43/2-5.13）2]=73910.52cm4；

1.8.2格构柱的长细比计算

格构柱主肢的长细比计算公式：

其中H──格构柱的总高度，取9.35m；

I──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=73910.52cm4，Iy=73910.52cm4；

A0──一个主肢的截面面积，取61.96cm2。

经过计算得到

x=54.14,

y=54.14。

格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式:

其中b──缀板厚度，取b=0.20m。

h──缀板长度，取h=0.40m。

a1──格构架截面长，取a1=0.43m。

经过计算得i1=[（0.202+0.202）/48+5×0.432/8]0.5=0.34m。

1=9.35/0.34=27.31。

换算长细比计算公式：

经过计算得到

kx=60.64,

ky=60.64。

1.8.3格构柱的整体稳定性计算

格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：

其中N──轴心压力的计算值（kN）；取N=2076.09kN；

A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×61.96cm2；

──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；

根据换算长细比

0x=60.64,

0y=60.64,查《钢结构设计规范》得到

x=0.81,

y=0.81。

经过计算得到X方向的强度值为103.8N/mm2，不大于设计强度177N/mm2,所以满足要求!

Y方向的强度值为103.8N/mm2，不大于设计强度177N/mm2,所以满足要求!

1.8.4格构柱之间斜支撑受力计算

取塔机水平力进行计算：

V=145Kn，斜支撑与水平面的夹角为240

因塔机水平力作用于两根斜支撑上：

V’=V/2=145/2=77.5Kn

斜支撑的轴心压力为：

F=V’/cos240=84.8Kn

斜支撑为【20，查表得截面参数为：

A=28.83cm2，ix=7.86cm，iy=2.11cm

长细比：

λ=l/iy=4237/2/21.1=100.4

按b类截面查得：

φ=0.552

σ=N/（φA）=84800/（0.552*2883）=53.9MPa＜177MPa

所以：

格构柱之间斜支撑满足受力要求。

1.8.5

格构柱之间斜支撑焊缝计算

斜支撑的轴心压力为：

81Kn，焊缝宽度：

7mm

焊缝有效厚度He=焊缝宽度Hf×0.7=4.9mm

焊缝长度Lw＝219mm，到210mm计算

根据角焊缝的强度公式：

σf=N/（He×Lw）≦[σ]

代入数据，得：

σf=84800/210/4.9=82.4N/mm2　满足受力要求！

1.8.6格构柱对承台的抗冲切　

:

荷载值，F=2076.09kN

：

截面高度影响系数，取1.0

:

混凝土轴心抗拉强度设计值，取1.57N/mm2

：

临界截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，取1.0

：

局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数，取1.0

：

临界截面的周长:

距离局部荷载或集中反力作用面积周边h0/2处板垂直截面的最不利周长，

=4*1230=4720mm

:

截面有效高度，

=800mm

F=2076090Kn≤

=（0.7*1*1.57+0.15*1）*1*4720*800=4716000Kn

满足受力要求！