安全设施计算软件(2012) PKPM软件出品
塔吊五桩基础的计算书
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
起重荷载标准值:Fqk=80.00kN
非工作状态下塔身弯矩:M=-356.86kN.m 塔身宽度:B=2m 承台混凝土等级:C40 矩形承台边长:H=5.0m 承台箍筋间距:S=180mm 承台顶面埋深:D=0.0m 桩间距:a=3m 桩入土深度:15m 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=1033.9kN
2) 基础以及覆土自重标准值 Gk=5×5×1.00×25=625kN 3) 起重荷载标准值
塔机自重标准值:Fk1=1033.90kN 塔吊最大起重力矩:M=733.7kN.m 塔吊计算高度:H=140.00m 桩身混凝土等级:C35 保护层厚度:H=50mm 承台厚度:Hc=1m 承台钢筋级别:HRB400 桩直径:d=0.8m 桩钢筋级别:HRB400
桩型与工艺:大直径灌注桩(清底干净)
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Fqk=80kN
2. 风荷载计算
1) 工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (Wo=0.2kN/m2) Wk=0.8×0.7×1.95×1.54×0.2=0.34kN/m2 qsk=1.2×0.34×0.35×2=0.28kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.28×140.00=39.55kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×39.55×140.00=2768.72kN.m 2) 非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (本地区 Wo=0.35kN/m2) Wk=0.8×0.7×1.95×1.54×0.35=0.59kN/m2 qsk=1.2×0.59×0.35×2.00=0.49kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.49×140.00=69.22kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×69.22×140.00=4845.26kN.m
3. 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=-356.86+0.9×(733.7+2768.72)=2795.32kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-356.86+4845.26=4488.40kN.m
三. 桩竖向力计算
非工作状态下：
Qk=(Fk+Gk)/n=(1033.9+625.00)/5=331.78kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
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=(1033.9+625)/5+(4488.40+69.22×1.00)/4.24=1406.18kN Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(1033.9+625-0)/5-(4488.40+69.22×1.00)/4.24=-742.62kN 工作状态下：
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(1033.9+625.00+80)/5=347.78kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(1033.9+625+80)/5+(2795.32+39.55×1.00)/4.24=1016.07kN Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(1033.9+625+80-0)/5-(2795.32+39.55×1.00)/4.24=-320.51kN
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×(1033.9+80)/5+1.35×(2795.32+39.55×1.00)/4.24=1202.94kN 最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(1033.9+80)/5-1.35×(2795.32+39.55×1.00)/4.24=-601.43kN 非工作状态下：
最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×1033.9/5+1.35×(4488.40+69.22×1.00)/4.24=1729.60kN 最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×1033.9/5-1.35×(4488.40+69.22×1.00)/4.24=-1171.29kN
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)。
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由于非工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×1729.60×0.50=1729.60kN.m 承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-1171.29×0.50=-1171.29kN.m
3. 配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
式中 α1──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1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:
αs=1729.60×106/(1.000×19.100×5000.000×9502)=0.0201 ξ=1-(1-2×0.0201)0.5=0.0203 γs=1-0.0203/2=0.99
As=1729.60×106/(0.99×950.0×360.0)=5109.1mm2 顶部配筋计算:
αs=1171.29×106/(1.000×19.100×5000.000×9502)=0.0136 ξ=1-(1-2×0.0136)0.5=0.0137 γs=1-0.0137/2=0.99
As=1171.29×106/(0.9932×950.0×360.0)=3448.4mm2
五. 承台剪切计算
最大剪力设计值： Vmax=1729.60kN
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4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：
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式中 λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.710N/mm2； b──承台的计算宽度，b=5000mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=950mm； fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/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!
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=1.35×1406.18=18.35kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中 Ψc──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=16.7N/mm2； Aps──桩身截面面积，Aps=502655mm2。
桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第5.8.7条
受拉承载力计算，最大拉力 N=1.35×Qkmin=-1002.54kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=2784.833mm2。
由于桩的最小配筋率为0.23%，计算得最小配筋面积为1156mm 综上所述，全部纵向钢筋面积2785mm2
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八. 桩竖向承载力验算
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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=347.78kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=1406.18kN 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=2.51m； 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 土层厚度(m) 1 2 3 4 5
6.9 1.4 1.2 6.9 4.1
侧阻力特征值(kPa)
0 35 40 43 80
端阻力特征值(kPa)
0 0 0 2500 4000
土名称 杂土 粘性土 粘性土 粘性土 密实粉土
由于桩的入土深度为15m,所以桩端是在第4层土层。 最大压力验算:
Ra=2.51×(6.9×0+1.4×35+1.2×40+5.5×43)+2500×0.50=2094.82kN 由于: Ra = 2094.82 > Qk = 347.78,最大压力验算满足要求! 由于: 1.2Ra = 2513.78 > Qkmax = 1406.18,最大压力验算满足要求!
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 偏心竖向力作用下，Qkmin=-742.62kN 桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：
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式中 Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计； λi──抗拔系数；
Ra=2.51×(0.700×6.9×0+0.700×1.4×35+0.700×1.2×40+0.700×5.5×43)=627.942kN Gp=0.503×(15×25-1.1×10)=182.966kN
由于: 627.94+182.97 >= 742.62，抗拔承载力满足要求! 塔吊计算满足要求！
