塔吊四桩基础的计算书.doc
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- 塔吊 桩基础 计算
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(TC7020)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 187-2023)。 一. 参数信息 塔吊型号:TC7035降效为TC7020 塔机自重标准值:Fk1=1260.00kN 起重荷载标准值:Fqk=160kN 塔吊最大起重力矩:M=1400kN.m 非工作状态下塔身弯矩:M=-1639kN.m 塔吊计算高度:H=46.5m 塔身宽度:B=2m 桩身混凝土等级:C80 承台混凝土等级:C35 保护层厚度:H=50mm 矩形承台边长:H=4.5m 承台厚度:Hc=1.6m 承台箍筋间距:S=200mm 承台钢筋级别:HPB400 承台顶面埋深:D=0.0m 桩直径:d=0.5m 桩间距:a=3.5m 桩钢筋级别:HPB300 桩入土深度:30m 桩型与工艺:预制桩 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=1260kN 2) 基础以及覆土自重标准值 Gk=4.5×4.5×1.60×25=810kN 3) 起重荷载标准值 Fqk=160kN 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=0.8×1.59×1.95×1.2×0.2=0.60kN/m2 qsk=1.2×0.60×0.35×2=0.50kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.50×46.50=23.25kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值 Msk=0.5Fvk×H=0.5×23.25×46.50=540.62kN.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=0.8×1.62×1.95×1.2×0.35=1.06kN/m2 qsk=1.2×1.06×0.35×2.00=0.89kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.89×46.50=41.46kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值 Msk=0.5Fvk×H=0.5×41.46×46.50=963.93kN.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=1639+0.9×(1400+540.62)=3385.55kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=1639+963.93=2602.93kN.m 三. 桩竖向力计算 非工作状态下： Qk=(Fk+Gk)/n=(1260+810.00)/4=517.50kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L =(1260+810)/4+Abs(2602.93+41.46×1.60)/4.95=1056.85kN Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L =(1260+810-0)/4-Abs(2602.93+41.46×1.60)/4.95=-21.85kN 工作状态下： Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(1260+810.00+160)/4=557.50kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L =(1260+810+160)/4+Abs(3385.55+23.25×1.60)/4.95=1249.11kN Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L =(1260+810+160-0)/4-Abs(3385.55+23.25×1.60)/4.95=-134.11kN 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×(1260+160)/4+1.35×(3385.55+23.25×1.60)/4.95=1412.92kN 最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(1260+160)/4-1.35×(3385.55+23.25×1.60)/4.95=-454.42kN 非工作状态下： 最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×1260/4+1.35×(2602.93+41.46×1.60)/4.95=1153.38kN 最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×1260/4-1.35×(2602.93+41.46×1.60)/4.95=-302.88kN 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)。 由于工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×1412.92×0.75=2119.38kN.m 承台最大负弯矩: Mx=My=2×-454.42×0.75=-681.63kN.m 3. 配筋计算 根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2023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,期间按线性内插法拟定； 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=2119.38×106/(1.000×16.700×4500.000×15502)=0.0117 η=1-(1-2×0.0117)0.5=0.0118 γs=1-0.0118/2=0.9941 As=2119.38×106/(0.9941×1550.0×360.0)=3820.7mm2 推荐参考配筋方案为：钢筋直径为20mm，钢筋间距为200mm，配筋面积为7069mm2 顶部配筋计算: αs=681.63×106/(1.000×16.700×4500.000×15502)=0.0038 ξ=1-(1-2×0.0038)0.5=0.0038 γs=1-0.0038/2=0.9981 As=681.63×106/(0.9981×1550.0×210.0)=2098.1mm2 实际配筋面积大于计算需要配筋面积，满足规定! 五. 承台剪切计算 最大剪力设计值： Vmax=1412.92kN 依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2023)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： 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=1.570N/mm2； b──承台的计算宽度，b=4500mm； h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1550mm； fy──钢筋受拉强度设计值，fy=210N/mm2； S──箍筋的间距，S=200mm。 通过计算承台已满足抗剪规定，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规定，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》(JGJ94-2023)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=1.35×1249.11=1686.29kN 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0.85 fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=35.9N/mm2； Aps──桩身截面面积，Aps=196350mm2。 桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2023 第5.8.7条 受拉承载力计算，最大拉力 N=1.35×Qkmin=-181.04kN 通过计算得到受拉钢筋截面面积 As=670.529mm2。 由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为393mm2 综上所述，所有纵向钢筋面积671mm2 实际选用钢筋为：钢筋直径22mm，钢筋根数为15 桩实际配筋面积为As0 = 3.14×222/4 × 15=5702mm2 实际配筋面积大于计算需要配筋面积，满足规定! 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 187-2023)的第6.3.3和6.3.4条 轴心竖向力作用下，Qk=557.50kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=1249.11kN 桩基竖向承载力必须满足以下两式： 单桩竖向承载力特性值按下式计算： 其中 Ra──单桩竖向承载力特性值； qsik──第i层岩石的桩侧阻力特性值；按下表取值； qpa──桩端端阻力特性值，按下表取值； u──桩身的周长，u=1.57m； Ap──桩端面积,取Ap=0.20m2； 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: 序号 土层厚度(m) 侧阻力特性值(kPa) 端阻力特性值(kPa) 土名称 1 9 11 0 粘性土 2 5.5 20 0 粘性土 3 3 16 0 粘性土 4 4.8 30 1200 粘性土 5 5.8 16 0 粘性土 6 3 32 2200 粘性土 由于桩的入土深度为30m,所以桩端是在第6层土层。 最大压力验算: Ra=1.57×(9×11+5.5×20+3×16+4.8×30+5.8×16+1.9×32)+2200×0.20=1303.13kN 由于: Ra = 1303.13 > Qk = 557.50,最大压力验算满足规定! 由于: 1.2Ra = 1563.76 > Qkmax = 1249.11,最大压力验算满足规定! 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 187-2023)的第6.3.5条 偏心竖向力作用下，Qkmin=-134.11kN 桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式： 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=1.57×(0.750×9×11+0.750×5.5×20+0.750×3×16+0.750×4.8×30+0.750×5.8×16+0.750×1.9×32)=702.225kN Gp=0.196×(30×25-28.6×10)=91.106kN 由于: 702.23+91.11 >= 134.11，抗拔承载力满足规定! 塔吊计算满足规定！展开阅读全文
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