QTZ63A型塔吊桩基础计算书.doc

QTZ63A型塔吊桩基础计算书

QTZ63A型塔吊桩基础计算书
一. 参数信息
塔吊型号QTZ63(5013)主要部件重量如下表:
序号
名 称
重量（kg）
序号
名 称
重量（kg）
1
平衡臂
1350
9
载重小车
238
2
起重机构（包括电机）
350
10
爬升架
2821
3
塔 顶
1453
11
下支座
1420
4
平衡臂拉杆
275
12
上支座
809.9
5
司机室
647
13
回转支承
482
6
起重臂拉杆
1225
14
附着架
991.3
7
起重臂
4076
15
塔身
997×（117÷3）＝38883
8
平衡重
12000

即塔吊自重(包括压重)F1=67221.2659.22kN,最大起重荷载F2=kN
塔吊倾覆力距M=1832.01kN.m,塔吊起重高度H=117.00m,塔身宽度B=1.6m
混凝土强度:C35,钢筋级别:Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=5.00m
桩直径d=0.80m,桩间距a=3.40m,承台厚度Hc=1.20m
基础埋深D=0.00m,承台箍筋间距S=150mm,保护层厚度:50mm
二. 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=659.22KN
2. 塔吊最大起重荷载F2=58.84kN
作用于桩基承台顶面的竖向力 F=1.2×(F1+F2)=863.06kN
塔吊的倾覆力矩 M=1.4×1832.01=2564.81kN.m
三.矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

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. 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=863.06kN；
G──桩基承台的自重
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)=
1.2×(25×5.00×5.00×1.20+20×5.00×5.00×0.00)=900.00kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取2564.81kN.m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.90m；
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=(863.06+900.00)/4+2564.81×1.90/(4× 1.902)=778.24kN。
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方向距离取a/2-B/2=1.10m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=553.24kN/m2；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×553.24×1.10=1217.13kN.m。
四、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，αl──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,期间按线性内插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；
ho──承台的计算高度Hc-50.00=1150.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
经过计算得：αs=1217.13×106/(1.00×16.70×5000.00×1150.002)=0.011；
ξ =1-(1-2×0.011)0.5=0.011；
γs =1-0.011/2=0.994；
Asx =Asy =1217.13×106/(0.994×1150.00×300.00)=3547.58mm2。
基础承台配筋为B14@150双向双层（As＝4617mm2）>3547.58mm2,满足要求.
五、矩形承台斜截面抗剪切计算

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=778.24kN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，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
bo──承台计算截面处的计算宽度，bo=5000mm；
ho──承台计算截面处的计算高度，ho=1150mm；
λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，
此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处
至x, y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=1100.00mm，
当 λ<0.3时，取λ=0.3；当 λ>3时,取λ=3， 满足0.3-3.0范围；
在0.3-3.0范围内按插值法取值。得λ=0.96；
β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，
得β=0.10；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
S──箍筋的间距，S=150mm。
则，1.00×778.24=7.78×105N≤0.10×300.00×5000×1150=9.17×106N；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
六、抗倾覆验算
1、根据建筑施工简易计算手册中，为防止塔机倾覆需满足以下条件：

Mt----作用于塔身的不平衡力矩；
H-----作用于基础的水平力；
h-----整体基础高度；
F-----作用于基础顶面的竖向力；
G-----基础自重；
b-----基础宽度。
即<b/3=5/3=1.67 符合要求

2、根据上图所示，可得：
倾覆力矩
单桩抗拔力特征值计算
（DB33/1001-2003）（9.2.7-1）
＝6339.28+439.82＝6779.10kn
＝3.14×0.8×(0.8×180×3.7+0.7×330×2.8+0.8×1200×1.4)＝6339.28kn
Gpk＝π×0.42×35×25＝439.82kN
抗倾覆力矩

故由上述计算结果，得
所以抗倾覆满足要求。
七、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=778.24kN；
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=11.90N/mm2；
A──桩的截面面积，A=5.03×105mm2。
则，1.00×778241.53=7.78×105N≤11.90×5.03×105=5.98×106N；
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！
根据DB33/1001-2003中的9.1.10的要求，本方案设计中的桩不属于抗拔桩及承受水平力为主的桩，所以桩身配筋按最小配筋率计算。
灌注桩桩身按最小配筋率0.65％计算。

所以桩身按最小配筋率配筋，桩身配筋为14Φ18，

七、桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(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=778.24kN；
单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：

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:

ηs, ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，
γs, νp──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，
qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk──极限端阻力标准值；
u──桩身的周长，u=2.513m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.503m2；
li──第i层土层的厚度；
由于桩的入土深度为35.00m,所以桩端是在第6层土层。
单桩竖向承载力验算:
R=2.51×(7.80×5.00×1.06+10.30×8.00×1.06+10.20×10.00×0.95+3.70×21.00×1.06+2.80×27.00×1.06+0.20×40.00×1.06)/1.67+1.13×1200.00×0.503/1.67=1.00×103kN>N=778.242kN；
上式计算的R的值大于最大压力778.24kN,所以满足要求!