qtz12b塔吊基础设计验算方案.doc

北区塔吊基础设计及验算书
惠州 工程北区部分，拟装设塔吊5台，其中60米臂2台，50米臂2台，另一台拟选用55米臂，这样，就能尽可能的覆盖整个现场，最大限度的减少吊运死角。
根据拟装设三种臂长塔吊的说明书上各项技术参数的说明，本设计验算方案选用QTZ125B作为原型（韶关挖掘机制造厂制造），安装高度最大可达122米，可以满足现场使用的要求，臂长最大55米，最大起重量10吨，均可以满足现场使用的要求。

第一部分、天然地基基础设计计算

一、 参数信息
塔吊型号：QTZ125B，自重(包括压重)F1=760.000 kN，最大起重荷载F2=100.000kN，塔吊倾覆力距M=3000.000kN.m，塔吊起重高度H=122.000m，塔身宽度B=2.500m，
混凝土强度等级:C35，基础埋深D=1.600m，基础最小厚度h=1.65m，
基础最小宽度Bc=6.000 m。
二、基础最小尺寸计算
1、 最小厚度计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.7条受冲切承载力计算。
根据塔吊基础对基础的最大压力和最大拔力，按照下式进行抗冲切计算：

其中 F-塔吊基础对基脚的最大压力和最大拔力；其它参数参照规范。
计算方案：当F取塔吊基础对基脚的最大压力，将h01从0.8m开始，每增加0.01m，至到满足上式,解出一个h01；当F取塔吊基础对基脚的最大拔力时，同理,解出一个h02，最后h01与h02相加，得到最小厚度H。经过计算得到：
塔吊基础对基脚的最大压力F=250.00kN时，得h01=0.80 m；
塔吊基础对基脚的最大拔力F=200.00kN时，得h02=0.80 m；
解得最小厚度 Hc=h01+h02+0.05=1.65m；
实际计算取厚度为:Hc=1.65 m。
2、最小宽度计算
建议保证基础的偏心距小于Bc/4，则用下面的公式计算：

其中 F-塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载，F=860.000 kN；
G-基础自重与基础上面的土的自重，G=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D =1666.65 kN；
M-倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=3000.000 kN.m。
解得最小宽度 Bc=4.77 m，
实际计算取宽度为 Bc=6.000 m。

三、 塔吊基础承载力计算

依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2条承载力计算。
计算简图:

当不考虑附着时的基础设计值计算公式：

当考虑附着时的基础设计值计算公式：

当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式：

式中 F-塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=860.00kN；
G-基础自重与基础上面的土的自重，G=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D =2637.00kN；
Bc-基础底面的宽度，取Bc=6.000 m；
W-基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6= 36.00m3；
M-倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M= 3000.000kN.m；
a-合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m)，按下式计算：

a=6.000/2-(3000.000/(860.00+2637.00))=2.142。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值 Pmax= (860.00+2637.00)/6.000^2+3000.000/36.00=180.47kpa
无附着的最小压力设计值 Pmin= (860.00+2637.00)/6.000^2-3000.000/36.00=13.81kpa
有附着的压力设计值 P= (860.00+2637.00)/6.000^2=97.14kpa
偏心距较大时压力设计值 pkmax
Pkmax= 2(860.00+2637.00)/(3×6.000×2.142)=181.40kpa

四、地基基础承载力验算
地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第5.2.3条。
计算公式如下:

其中 fa-修正后的地基承载力特征值(kN/m2)；
Fak-地基承载力特征值，取200.00kN/m2；
b-基础宽度地基承载力修正系数，取0.15；
d-基础埋深地基承载力修正系数，取1.40；
-基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3；
Γm-基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3；
b-基础底面宽度，取6.000m；
d-基础埋深度,取1.600m。
解得地基承载力设计值 fa=239.80kPa
实际计算取的地基承载力设计值为:fa=239.80 kPa
地基承载力特征值1.2×fa大于偏心距较大进的压力设计值pkmax=181.40kpa,满足要求
五、受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第8.2.7条。
验算公式如下:

式中 hp-受冲切承载力截面高度影响系数，取 hp=0.93；
Ft-混凝土轴心抗拉强度设计值，取 ft=1.57kPa；

Am-冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:

am=(2.500+[2.500+2×1.65)]/2=4.15m；
h0-承台的有效高度，取 h0=m；
Pj-最大压力设计值，取 Pj=181.40kPa；
Fl-实际冲切承载力：

Fl=181.40[(6.000+2.500+2×1.65)]×[(6.000-(2.500+2×1.65))/2/2)]=107.03kN。
允许冲切力：
0.7×0.93×1.57×4150.00×1600.00=6786540.00n=6786.54kn
实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！

六、承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第8.2.7条。
1、抗弯计算，计算公式如下:

式中 a1-截面I-I至基底边缘的距离，取 a1=1.75 m；
P-截面I-I处的基底反力:

P=181.40×(3×2.500-1.75)/(3×2.500)=139.07kPa；
a'-截面I-I在基底的投影长度,取 a'=2.50 m。
经过计算得 M=1/12×1.75×^2[(2×6.000+2.50)×(181.40+139.07-2×2637.00/6.000^2)+(181.40-139.07)×6.000]=708.60kN.m。
2、配筋面积计算,公式如下:

经过计算得 As=708600000.00/(0.9×300.000×1.60×1000)=1640.28mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:14850.000 mm2。
故取 As=14850.00mm2。

第二部分、塔吊稳定性验算

塔吊稳定性验算可分为有荷载时和无荷载时两种状态。

一、塔吊有荷载时稳定性验算
塔吊有荷载时，计算简图:

塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算:

式中　K1-塔吊有荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；
G-起重机自重力(包括配重，压重),G=760.00 (kN)；
c-起重机重心至旋转中心的距离,c=0.50 (m)；
h0-起重机重心至支承平面距离, h0=6.00 (m)；
b-起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=3.00 (m)；
Q-最大工作荷载,Q=100.00 (kN)；
g-重力加速度(m/s2),取9.81；
v-起升速度,v=0.50 (m/s)；
t-制动时间,t=20.00 (s)；
a-起重机旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=15.00 (m)；

W1-作用在起重机上的风力,W1=5.00 (kN)；
W2-作用在荷载上的风力,W2=1.00 (kN)；
P1-自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=8.00 (m)；
P2-自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=2.50 (m)；
h-吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=28.00 (m)；
n-起重机的旋转速度,n=1.00 (r/min)；
H-吊杆端部到重物最低位置时的重心距离，H＝30.00 (m)；
-起重机的倾斜角(轨道或道路的坡度)，=2.00 (度)。
经过计算得到　K1=2.01
由于K1>=1.15,所以当塔吊有荷载时，稳定安全系数满足要求!
二、塔吊无荷载时稳定性验算

塔吊无荷载时，计算简图:

塔吊无荷载时,稳定安全系数可按下式验算:

式中　K2-塔吊无荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；
G1-后倾覆点前面塔吊各部分的重力,G1=80.00 (kN)；
c1-G1至旋转中心的距离,c1=0.50 (m)；
b-起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=3.00 (m)；
h1-G1至支承平面的距离,h1=6.00 (m)；
G2-使起重机倾覆部分的重力,G2=20.00 (kN)；
c2-G2至旋转中心的距离,c2=3.50 (m)；
h2-G2至支承平面的距离,h2=30.00 (m)；
W3-作用有起重机上的风力,W3=5.00 (kN)；
P3-W3至倾覆点的距离,P3=15.00 (m)；
-起重机的倾斜角(轨道或道路的坡度)，=2.00 (度)。
经过计算得到 k2 = 2.48
由于K2>=1.15,所以当塔吊无荷载时，稳定安全系数满足要求!

第三部分、设计计算及验算结果

由于现在图纸不全，基础底板等标高无法准确控制，无法进行准确定位，但工期进度的要求不容我们去等，唯有先行进行定位，我们将根据现有图纸（桩位图）进行塔吊的基础标高控制，尽量做到使塔吊基础
顶面平地下室基础表面，否则，以后的基础底板与塔吊基础相交处，将采取插筋处理。
一、关于塔吊基础持力层的选择
北区为一层地下室，对照现有基坑与地质勘察报告，取基底持力层粉土层（承载力标准值200Kpa）。塔吊基础开挖后，及时浇筑垫层砼，避免基底土受扰动和受水浸泡。
二、基础设计尺寸
设计尺寸为6000×6000×1600，塔吊基础顶面平地下室底板面，保证埋深不小于1400。
三、基础配筋
双层双向配筋，选HRB335ф25@150，保护层厚度取70，竖向取HRB335ф14@450钢筋拉结。
双层双向39ф25@150
13ф14@450

四、基础砼强度等级
选用C35砼，为了早日安装塔身，选用加早强剂型砼浇筑，商品砼全由搅拌站供应。