QTZ63塔吊桩基验算书.docx
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QTZ63塔吊桩基验算书
2、QTZ63塔吊基础承载力验算
6#塔吊为QTZ63塔吊,塔吊为独立状态计算,分工况和非工况两种状态分别进行塔吊基础的受力分析。
7.1、塔机概况
塔吊型号:
QTZ63,
塔吊安装高度H=27.68m,
塔身宽度B=1.60m,
自重F1=314.58kN,
最大起重荷载F2=58.8kN,
基础以上土的厚度D=0.00m,
塔吊基础混凝土强度等级:
C35
基础厚度Hc=1.30m,
基础宽度Bc=5.20m,
7.2、桩基概况
查国家标准图集03SG409可得,PHC400A95-21为C80混凝土,桩身结构竖向承载力设计值R=1650kN。
现场桩基间距a=2.50m,桩直径=0.40m,
7.3、桩基荷载计算分析
7.3.1自重荷载以及起重荷载
塔吊自重G0=314.58kN;
起重臂自重G1=47.4kN;
小车和吊钩自重G2=5.15kN;
平衡臂自重G3=17.5kN;
平衡块自重G4=147kN;
塔吊最大起重荷载Qmax=58.8kN;
塔吊最小起重荷载Qmax=9.8kN;
塔基自重标准值:
Fk1=531.63kN;
基础自重标准值:
Gk=800kN;
起重荷载标准值:
Fqk=58.8kN;
7.3.2风荷载计算
7.3.2.1工作状态下风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值:
(ωo=0.2kN/m²)
qsk=0.8αβzμsμzωoαoBH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.2×0.35×1.6=0.45kN/m
塔机所受风荷载水平合力标准值:
Fvk=qsk·H=0.45×30=13.53kN
基础顶面风荷载产生的力矩标准值:
Msk=0.5Fvk·H=0.5×13.53×30=203kN·m
7.3.2.2非工作状态下风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值:
(ω’o=0.55kN/m²)
q’sk=0.8αβzμsμzω’oαoBH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.55×0.35×1.6=1.24kN/m
塔机所受风荷载水平合力标准值:
F’vk=q’sk·H=1.24×30=37.2kN
基础顶面风荷载产生的力矩标准值:
M’sk=0.5F’vk·H=0.5×37.2×30=558kN·m
7.3.3塔机的倾覆力矩
塔机自身的倾覆力矩,向起重臂方向为正,向平衡臂的方向为负。
1、大臂自重产生的力矩标准值:
M1=47.4×21.56=1021.94kN·m
2、最大起重荷载产生的力矩标准值:
M2=58.8×10.97=645.04kN·m
3、小车产生的力矩标准值:
M3=5.15×10.97=56.5kN·m
4、平衡臂产生的力矩标准值:
M4=-17.5×7.24=-126.7kN·m
5、平衡产生的力矩标准值:
M5=-147×12=-1764kN·m
7.3.4综合分析计算
7.3.4.1工作状态下塔基对基础顶面的作用
1、标准组合的倾覆力矩标准值:
Mk=M1+M3+M4+M5+0.9(M2+Msk)
=1021.94+56.5-126.7-1764+0.9(645.04+203)
=-49.24kN·m
2、水平荷载标准值:
Fvk=13.53kN
3、竖向荷载标准值:
塔基自重标准值:
Fk1=531.63kN;
基础自重标准值:
Gk=800kN;
起重荷载标准值:
Fqk=58.8kN;
7.3.4.2非工作状态下塔基对基础顶面的作用
1、标准组合的倾覆力矩标准值:
M’k=M1+M4+M5+M’sk
=1021.94-126.7-1764+558
=-301.76kN·m
无起重荷载,小车收拢于塔身边,故没有力矩M2、M3。
2、水平荷载标准值:
F’vk=q’sk·H=1.24×30=37.2kN
3、竖向荷载标准值:
塔基自重标准值:
Fk1=531.63kN;
基础自重标准值:
Gk=800kN;
F’k=Fk1+Gk=531.63+800=1331.63kN
比较以上工况和非工况的计算,可知本例塔机在非工作状态时对于基础传递的倾覆力矩最大,故应该按照非工作状态的荷载组合进行塔吊基础承载力验算。
7.4桩基承载力验算
倾覆力矩按照最不利的对角线方向作用,取最不利的非工作状态荷载进行验算。
7.4.1桩基竖向荷载验算
1、轴心竖向力作用下:
(以最不利情况塔吊基础底部只有两根桩进行验算)
满足要求。
2、偏心竖向力作用下:
(以最不利情况塔吊基础底部只有两根桩进行验算)
满足要求。
7.4.2桩身轴心受压承载力验算
,查国家标准图集03SG409可得,PHC400A95-21桩身结构竖向承载力设计值R=1650kN。
,轴心受压承载力符合设计要求。
7.5塔吊基础承载力验算
7.5.1示意图
7.5.2相关数据
1.几何参数:
B1=2600mm;A1=2600mm;H1=1200mm;B=1600mm;A=1600mm;B2=2600mm;A2=2600mm;基础埋深d=1.20m
2.荷载值:
(1)作用在基础顶部的标准值荷载
Fgk=1331.63kN;Mgyk=301.76kN·m;Vgxk=37.20kN
(2)作用在基础底部的弯矩标准值
Myk=301.76kN·m
Vxk=37.20kN·m
绕Y轴弯矩:
M0yk=Myk+Vxk·(H1+H2)=301.76+37.20×1.20=346.40kN·m
(3)作用在基础顶部的基本组合荷载
不变荷载分项系数rg=1.20活荷载分项系数rq=1.40
F=rg·Fgk+rq·Fqk=1597.96kN
My=rg·Mgyk+rq·Mqyk=362.11kN·m
Vx=rg·Vgxk+rq·Vqxk=44.64kN
(4)作用在基础底部的弯矩设计值
绕Y轴弯矩:
M0y=My+Vx·H1=362.11+44.64×1.20=415.68kN·m
3.材料信息:
混凝土:
C35;钢筋:
HRB335(20MnSi)
4.基础几何特性:
底面积:
S=(A1+A2)(B1+B2)=5.20×5.20=27.04m2
绕X轴抵抗矩:
Wx=(1/6)(B1+B2)(A1+A2)2=(1/6)×5.20×5.202=23.43m3
绕Y轴抵抗矩:
Wy=(1/6)(A1+A2)(B1+B2)2=(1/6)×5.20×5.202=23.43m3
7.5.3计算过程
7.5.3.1修正地基承载力
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)下列公式验算:
fa=fak+ηb·γ·(b-3)+ηd·γm·(d-0.5)(式5.2.4)
式中:
fak=220.00kPa
ηb=0.00,ηd=1.00
γ=18.00kN/m3γm=18.00kN/m3
b=5.20m,d=1.20m
如果b<3m,按b=3m,如果b>6m,按b=6m
如果d<0.5m,按d=0.5m
fa=fak+ηb·γ·(b-3)+ηd·γm·(d-0.5)
=220.00+0.00×18.00×(5.20-3.00)+1.00×18.00×(1.20-0.50)
=232.60kPa
修正后的地基承载力特征值fa=232.60kPa(满足塔吊基础说明书不得低于200kPa的要求)。
7.5.3.2轴心荷载作用下地基承载力验算
计算公式:
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)下列公式验算:
pk=(Fk+Gk)/A(5.2.2-1)
Fk=Fgk+Fqk=1331.63+0.00=1331.63kN
Gk=20S·d=20×27.04×1.20=648.96kN
pk=(Fk+Gk)/S=(1331.63+648.96)/27.04=73.25kPa≤fa,满足要求。
7.5.3.3偏心荷载作用下地基承载力验算
计算公式:
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)下列公式验算:
当e≤b/6时,pkmax=(Fk+Gk)/A+Mk/W(5.2.2-2)
pkmin=(Fk+Gk)/A-Mk/W(5.2.2-3)
当e>b/6时,pkmax=2(Fk+Gk)/3la(5.2.2-4)
X方向:
偏心距exk=M0yk/(Fk+Gk)=346.40/(1331.63+648.96)=0.17m
e=exk=0.17m≤(B1+B2)/6=5.20/6=0.87m
pkmaxX=(Fk+Gk)/S+M0yk/Wy
=(1331.63+648.96)/27.04+346.40/23.43=88.03kPa
≤1.2×fa=1.2×232.60=279.12kPa,满足要求。
7.5.3.4基础抗冲切验算
计算公式:
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)下列公式验算:
Fl≤0.7·βhp·ft·am·h0(8.2.7-1)
Fl=pj·Al(8.2.7-3)
am=(at+ab)/2(8.2.7-2)
pjmax,x=F/S+M0y/Wy=1597.96/27.04+415.68/23.43=76.83kPa
pjmin,x=F/S-M0y/Wy=1597.96/27.04-415.68/23.43=41.36kPa
pjmax,y=F/S+M0x/Wx=1597.96/27.04+0.00/23.43=59.10kPa
pjmin,y=F/S-M0x/Wx=1597.96/27.04-0.00/23.43=59.10kPa
pj=pjmax,x+pjmax,y-F/S=76.83+59.10-59.10=76.83kPa
(1)标准节对基础的冲切验算:
H0=H1+H2-as=1.20+0.00-0.05=1.15m
X方向:
Alx=1/4·(A+2H0+A1+A2)(B1+B2-B-2H0)
=(1/4)×(1.60+2×1.15+5.20)(5.20-1.60-2×1.15)
=2.96m2
Flx=pj·Alx=76.83×2.96=227.24kN
ab=min{A+2H0,A1+A2}=min{1.60+2×1.15,5.20}=3.90m
amx=(at+ab)/2=(A+ab)/2=(1.60+3.90)/2=2.75m
Flx≤0.7·βhp·ft·amx·H0=0.7×0.97×1570.00×2.750×1.150
=3359.73kN,满足要求。
Y方向:
Aly=1/4·(B+2H0+B1+B2)(A1+A2-A-2H0)
=(1/4)×(1.60+2×1.15+5.20)(5.20-1.60-2×1.15)
=2.96m2
Fly=pj·Aly=76.83×2.96=227.24kN
ab=min{B+2H0,B1+B2}=min{1.60+2×1.15,5.20}=3.90m
amy=(at+ab)/2=(B+ab)/2=(1.60+3.90)/2=2.75m
Fly≤0.7·βhp·ft·amy·H0=0.7×0.97×1570.00×2.750×1.150
=3359.73kN,满足要求。
7.5.3.5基础受压验算
计算公式:
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
Fl≤1.35·βc·βl·fc·Aln(7.8.1-1)
局部荷载设计值:
Fl=1597.96kN
混凝土局部受压面积:
Aln=Al=B×A=1.60×1.60=2.56m2
混凝土受压时计算底面积:
Ab=min{B+2A,B1+B2}×min{3A,A1+A2}=23.04m2
混凝土受压时强度提高系数:
βl=sq.(Ab/Al)=sq.(23.04/2.56)=3.00
1.35βc·βl·fc·Aln
=1.35×1.00×3.00×16700.00×2.56
=173145.60kN≥Fl=1597.96kN,满足要求。
7.5.3.6基础受弯计算
计算公式:
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)下列公式验算:
MⅠ=a12[(2l+a')(pmax+p-2G/A)+(pmax-p)·l]/12(8.2.7-4)
MⅡ=(l-a')2(2b+b')(pmax+pmin-2G/A)/48(8.2.7-5)
(1)基础根部受弯计算:
G=1.35Gk=1.35×648.96=876.10kN
X方向受弯截面基底反力设计值:
pminx=(F+G)/S-M0y/Wy=(1597.96+876.10)/27.04-415.68/23.43=73.76kPa
pmaxx=(F+G)/S+M0y/Wy=(1597.96+876.10)/27.04+415.68/23.43=109.23kPa
pnx=pminx+(pmaxx-pminx)(2B1+B)/[2(B1+B2)]
=73.76+(109.23-73.76)×6.80/(2×5.20)
=96.95kPa
Ⅰ-Ⅰ截面处弯矩设计值:
MⅠ=[(B1+B2)/2-B/2]2{[2(A1+A2)+A](pmaxx+pnx-2G/S)
+(pmaxx-pnx)(A1+A2)}/12
=(5.20/2-1.60/2)2((2×5.20+1.60)(109.23+96.95-2×876.10/27.04)
+(109.23-96.95)×5.20)/12
=475.34kN.m
Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩设计值:
MⅡ=(A1+A2-A)2[2(B1+B2)+B](pmaxx+pminx-2G/S)/48
=(5.20-1.60)2(2×5.20+1.60)(109.23+73.76-2×876.10/27.04)/48
=382.94kN.m
Ⅰ-Ⅰ截面受弯计算:
相对受压区高度:
ζ=0.004148配筋率:
ρ=0.000231
ρ<ρmin=0.001500,ρ=ρmin=0.001500;计算面积:
1800.00mm2/m
Ⅱ-Ⅱ截面受弯计算:
相对受压区高度:
ζ=0.003340配筋率:
ρ=0.000186
ρ<ρmin=0.001500,ρ=ρmin=0.001500;计算面积:
1800.00mm2/m
7.5.3.7计算结果
1.X方向弯矩验算结果:
计算面积:
1800.00mm2/m
实配面积:
2454.37mm2/m
采用方案:
B25@200
2.Y方向弯矩验算结果:
计算面积:
1800.00mm2/m
实配面积:
2454.37mm2/m
采用方案:
B25@200
3、QTZ40塔吊基础承载力验算
1、2、5#塔吊为QTZ40塔吊,塔吊为独立状态计算,分工况和非工况两种状态分别进行塔吊基础的受力分析。
8.1、塔机概况
塔吊型号:
QTZ40,
塔吊最大安装高度H=35m(2#塔吊)
塔身宽度B=1.5m,
自重F1=201.88kN,
最大起重荷载F2=39.2kN,
基础以上土的厚度D=0.00m,
塔吊基础混凝土强度等级:
C35
基础厚度Hc=1.2m,
基础宽度Bc=4.5m,
8.2、桩基概况
查国家标准图集03SG409可得,PHC400A95-21为C80混凝土,桩身结构竖向承载力设计值R=1650kN。
现场桩基间距a=2.50m,桩直径=0.40m,
8.3、桩基荷载计算分析
8.3.1自重荷载以及起重荷载
塔吊自重G0=201.88kN;
起重臂自重G1=30.3kN;
小车和吊钩自重G2=2.86kN;
平衡臂自重G3=15.05kN;
平衡块自重G4=81kN;
塔吊最大起重荷载Qmax=39.2kN;
塔吊最小起重荷载Qmax=7.84kN;
塔基自重标准值:
Fk1=331.09kN;
基础自重标准值:
Gk=500kN;
起重荷载标准值:
Fqk=39.2kN;
8.3.2风荷载计算
8.3.2.1工作状态下风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值:
(ωo=0.2kN/m²)
qsk=0.8αβzμsμzωoαoBH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.2×0.35×1.5=0.422kN/m
塔机所受风荷载水平合力标准值:
Fvk=qsk·H=0.422×39=16.46kN
基础顶面风荷载产生的力矩标准值:
Msk=0.5Fvk·H=0.5×16.46×39=321kN·m
8.3.2.2非工作状态下风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值:
(ω’o=0.55kN/m²)
q’sk=0.8αβzμsμzω’oαoBH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.55×0.35×1.5=1.3kN/m
塔机所受风荷载水平合力标准值:
F’vk=q’sk·H=1.3×39=50.27kN
基础顶面风荷载产生的力矩标准值:
M’sk=0.5F’vk·H=0.5×50.27×39=980.27kN·m
8.3.3塔机的倾覆力矩
塔机自身的倾覆力矩,向起重臂方向为正,向平衡臂的方向为负。
1、大臂自重产生的力矩标准值:
M1=30.3×20=606kN·m
2、最大起重荷载产生的力矩标准值:
M2=39.2×10=392kN·m
3、小车产生的力矩标准值:
M3=2.86×10=28.6kN·m
4、平衡臂产生的力矩标准值:
M4=-15.05×6=-90.3kN·m
5、平衡产生的力矩标准值:
M5=-81×11=-891kN·m
8.3.4综合分析计算
8.3.4.1工作状态下塔基对基础顶面的作用
1、标准组合的倾覆力矩标准值:
Mk=M1+M3+M4+M5+0.9(M2+Msk)
=606+28.6-90.3-891+0.9(392+321)
=295kN·m
2、水平荷载标准值:
Fvk=16.46kN
3、竖向荷载标准值:
塔基自重标准值:
Fk1=331.09kN;
基础自重标准值:
Gk=500kN;
起重荷载标准值:
Fqk=39.2kN;
8.3.4.2非工作状态下塔基对基础顶面的作用
1、标准组合的倾覆力矩标准值:
M’k=M1+M4+M5+M’sk
=606-90.3-891+980.27
=604.79kN·m
无起重荷载,小车收拢于塔身边,故没有力矩M2、M3。
2、水平荷载标准值:
F’vk=q’sk·H=1.3×39=50.27kN
3、竖向荷载标准值:
塔基自重标准值:
Fk1=331.09kN;
基础自重标准值:
Gk=500kN;
F’k=Fk1+Gk=331.09+500=831.09kN
比较以上工况和非工况的计算,可知本例塔机在非工作状态时对于基础传递的倾覆力矩最大,故应该按照非工作状态的荷载组合进行塔吊基础承载力验算。
8.4桩基承载力验算
倾覆力矩按照最不利的对角线方向作用,取最不利的非工作状态荷载进行验算。
8.4.1桩基竖向荷载验算
1、轴心竖向力作用下:
(以最不利情况塔吊基础底部只有两根桩进行验算)
满足要求。
2、偏心竖向力作用下:
(以最不利情况塔吊基础底部只有两根桩进行验算)
满足要求。
8.4.2桩身轴心受压承载力验算
,查国家标准图集03SG409可得,PHC400A95-21桩身结构竖向承载力设计值R=1650kN。
,轴心受压承载力符合设计要求。
8.5塔吊基础承载力验算
8.5.1示意图
8.5.2相关数据
1.几何参数:
B1=2250mm;A1=2250mm;H1=1200mm;B=1500mm;A=1500mm;B2=2250mm;A2=2250mm基础埋深d=1.20m
2.荷载值:
(1)作用在基础顶部的标准值荷载
Fgk=831.09kN;Mgxk=604.79kN·m;Vgxk=50.27kN
(2)作用在基础底部的弯矩标准值
Mxk=604.79kN·m
Vxk=50.27kN·m
绕X轴弯矩:
M0xk=604.79kN·m
绕Y轴弯矩:
M0yk=60.32kN·m
(3)作用在基础顶部的基本组合荷载
不变荷载分项系数rg=1.20活荷载分项系数rq=1.40
F=rg·Fgk+rq·Fqk=997.31kN
Mx=rg·Mgxk+rq·Mqxk=725.75kN·m
Vx=rg·Vgxk+rq·Vqxk=60.32kN
(4)作用在基础底部的弯矩设计值
绕X轴弯矩:
M0x=725.75kN·m
绕Y轴弯矩:
M0y=Vx·H1=60.32×1.20=72.39kN·m
3.材料信息:
混凝土:
C35
钢筋:
HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)
4.基础几何特性:
底面积:
S=(A1+A2)(B1+B2)=4.50×4.50=20.25m2
绕X轴抵抗矩:
Wx=(1/6)(B1+B2)(A1+A2)2=(1/6)×4.50×4.502=15.19m3
绕Y轴抵抗矩:
Wy=(1/6)(A1+A2)(B1+B2)2=(1/6)×4.50×4.502=15.19m3
8.5.3计算过程
8.5.3.1修正地基承载力
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)下列公式验算:
fa=fak+ηb·γ·(b-3)+ηd·γm·(d-0.5)(式5.2.4)
式中:
fak=220.00kPa
ηb=0.00,ηd=1.00
γ=18.00kN/m3γm=18.00kN/m3
b=4.50m,d=1.20m
如果b<3m,按b=3m,如果b>6m,按b=6m
如果d<0.5m,按d=0.5m
fa=fak+ηb·γ·(b-3)+ηd·γm·(d-0.5)
=220.00+