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QTZ80塔吊基础计算书


1号塔吊四桩基础的计算书
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)。 一. 参数信息 塔吊型号: QTZ80 塔机自重标准值:Fk1=449.00kN 起重荷载标准值:Fqk=60.00kN 塔吊最大起重力矩:M=1039.00kN.m 塔吊计算高度: H=98m 塔身宽度: B=1.60m 非工作状态下塔身弯矩:M1=-1668kN.m 桩混凝土等级: C30 承台混凝土等级:C35 保护层厚度: 50mm 矩形承台边长: 3.50m 承台厚度: Hc=1.250m 承台箍筋间距: S=200mm 承台钢筋级别: HRB400 承台顶面埋深: D=0.000m 桩直径: d=800.000m 桩间距: a=2.500m 桩钢筋级别: HRB400 桩入土深度: 16.00m 桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔 灌注桩 计算简图如下:

二. 荷载计算 1. 自重荷载及起重荷载 1) 塔机自重标准值 Fk1=449kN 2) 基础以及覆土自重标准值 Gk=3.5×3.5×1.25×25=382.8125kN 3) 起重荷载标准值 Fqk=60kN 2. 塔机的倾覆力矩 工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值

Mk=-1668+0.9×(1039+2294.71)=1332.34kN.m 非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-1668+4097.15=2429.15kN.m 三. 桩竖向力计算 非工作状态下: Qk=(Fk+Gk)/n=(449+382.81)/4=207.95kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L =(449+382.8125)/4+(2429.15+83.62×1.25)/3.54=924.69kN Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L =(449+382.8125-0)/4-(2429.15+83.62× 1.25)/3.54=-508.78kN 工作状态下: Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(449+382.81+60)/4=222.95kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L =(449+382.8125+60)/4+(1332.34+46.83× 1.25)/3.54=616.41kN Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L =(449+382.8125+60-0)/4-(1332.34+46.83× 1.25)/3.54=-170.51kN 四. 承台受弯计算 1. 荷载计算 不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向力反力设计值: 工作状态下: 最大压力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(449+60)/4+1.35×(1332.34+46.83× 1.25)/3.54=702.96kN 最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(449+60)/4-1.35×(1332.34+46.83× 1.25)/3.54=-359.38kN 非工作状态下: 最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×449/4+1.35×(2429.15+83.62× 1.25)/3.54=1119.13kN 最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×449/4-1.35×(2429.15+83.62× 1.25)/3.54=-816.06kN 2. 弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2 条

其中 Mx,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); Ni──不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向反力设计值 (kN)。 由于非工作状态下,承台正弯矩最大: Mx=My=2×1119.13×0.45=1007.22kN.m 承台最大负弯矩: Mx=My=2×-816.06×0.45=-734.45kN.m 3. 配筋计算 根据《混凝土结构设计规程》GB50010-2002第7.2.1条

式中 1──系数,当混凝土强度不超过C50时, 1取为1.0,当混 凝土强度等级为C80时, 1取为0.94,期间按线性内插法确定; 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=360N/mm2。 底部配筋计算: 6 s=1007.22×10 /(1.000×16.700×3500.000× 12002)=0.0120 =1-(1-2×0.0120)0.5=0.0120 s=1-0.0120/2=0.9940 As=1007.22×106/(0.9940×1200.0×360.0)=2345.6mm2 顶部配筋计算: 6 s=734.45×10 /(1.000×16.700×3500.000× 2)=0.0087 1200 =1-(1-2×0.0087)0.5=0.0088 s=1-0.0088/2=0.9940 As=734.45×106/(0.9956×1200.0×360.0)=1707.6mm2 五. 承台剪切计算 最大剪力设计值: Vmax=1119.13kN 依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的第7.5.7条。 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:

式中

──计算截面的剪跨比, =1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.570N/mm2; b──承台的计算宽度,b=3500mm; h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1200mm; fy──钢筋受拉强度设计值,fy=360N/mm2; S──箍筋的间距,S=200mm。 经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋! 六. 承台受冲切验算 角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内, 且承台高度符合构造要 求,故可不进行承台角桩 冲切承载力验算 七.桩身承载力验算 桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2 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=1.35×924.69=1248.33kN 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:

其中

c──基桩成桩工艺系数,取0.75

fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.3N/mm2; Aps──桩身截面面积,Aps=502655200000mm2。 桩身受拉计算, 《建筑桩基技术规范》 依据 JGJ94-2008 第5.8.7条

受拉承载力计算,最大拉力 N=1.35×Qkmin=-686.86kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=1907.942mm2。 由于桩的最小配筋率为0.20%,计算得最小配筋面积为 1005310400mm2 综上所述,全部纵向钢筋面积1005310400mm2 八.桩竖向承载力验算 依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.3 和6.3.4条 轴心竖向力作用下,Qk=222.95kN;偏向竖向力作用下,Qkmax=924.69kN.m 桩基竖向承载力必须满足以下两式:

单桩竖向承载力特征值按下式计算:

其中 Ra──单桩竖向承载力特征值; qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值;按下表取值; qpa──桩端端阻力特征值,按下表取值; u──桩身的周长,u=2513.28m; Ap──桩端面积,取Ap=502655.20m2; 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: 土名称 序号 土层厚度(m) 侧阻力特征值(kPa) 端阻力特征值 (kPa) ⑥-1粉质粘土 1 4.18 22 ⑥-2粉质粘土 2 3.6 25 粉砂 3 1.7 30 圆砾 4 10.2 55 2300 由于桩的入土深度为16m,所以桩端是在第4层土层。 最大压力验算: Ra=2513.28×(4.18×22+3.6×25+1.7×30+6.52×55)+2300× 502655.20=1157593713.55kN 由于: Ra = 1157593713.55 > Qk = 222.95,所以满足要求! 由于: 1.2Ra = 1389112456.26 > Qkmax = 924.69,所以满足要求! 九.桩的抗拔承载力验算 依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.5 条 偏向竖向力作用下,Qkmin=-508.78kN.m 桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式: 0 0 0

式中

Gp──桩身的重力标准值,水下部分按浮重度计;
i

──抗拔系数;

Ra=2513.28×(0.700×4.18×22+0.700×3.6×25+0.750×1.7× 30+0.500×6.52×55)=915842.801kN Gp=502655.200×(16×25-3.7×10)=182463837.600kN 由于: 915842.80+182463837.60 >= 508.78 满足要求!

十.桩式基础格构柱计算 依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。

1. 格构柱截面的力学特性: 格构柱的截面尺寸为0.46×0.46m; 主肢选用:18号角钢b×d×r=180×16×16mm; 缀板选用(m×m):0.01×0.40 主肢的截面力学参数为 A0=55.47cm2,Z0=5.05cm,Ix0=1700.99cm4, Iy0=1700.99cm4;

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×[1700.99+55.47×(46/2-5.05)2]=78290.38cm4; Iy=4×[1700.99+55.47×(46/2-5.05)2]=78290.38cm4; 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10.30m; I ── 格构柱的截面惯性矩,取,Ix=78290.38cm4, Iy=78290.38cm4; A0 ── 一个主肢的截面面积,取55.47cm2。 经过计算得到
x

=54.83,

y

=54.83。

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=0.01m。 h ── 缀板长度,取 h=0.40m。 a1── 格构架截面长,取 a1=0.46m。 经过计算得 i1=[(0.012+0.402)/48+5×0.462/8]0.5=0.37m。 1=10.30/0.37=27.97。 换算长细比计算公式:

经过计算得到

kx

=61.55,

ky

=61.55。

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=1.35Qkmax=1248.33kN; A── 格构柱横截面的毛截面面积,取4×55.47cm2; ── 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

=61.55,

0y

=61.55≤150
x

满足要求!
y

查《钢结构设计规范》得到 X方向: 满足要求! Y方向: 满足要求!

=0.80,

=0.80。

N/ A=1248333/(0.80×22186.8)=70≤215.00 N/mm2

N/ A=1248333/(0.80×22186.8)=70≤215.00 N/mm2

4. 格构分肢的长细比验算: 由于格构形式采用角钢+缀板,分肢选取18号角钢b×d×r=180×16× 16mm,其回转半径i=35.5mm。

1

=L/i=550/35.5=15.49≤0.5× 满足要求!

0x=30.78

且小于等于40


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