TC6515塔吊桩基础的计算书最终.doc

解放军第八五医院新建病房综合楼工程TC6515型塔 式 起 重 机基础施工方案施工单位：中夏建设集团 编制单位：上海颐东机械施工工程有限公司 日 期：2010.11.22版次：专家评审后修改版塔式起重机安拆施工方案审批表工程名称解放军第八五医院新建病房综合楼工程工程地点上海市长宁区使用单位中夏建设集团塔吊型号TC6515生产厂家长沙中联统一编号塔式起重机基本技术参数标准节数量起重臂长度附墙数量安装方式整机功率40604附着70Kw编 制 年 月 日审核安全质量部 年 月 日技术部 年 月 日设备物资部年 月 日审批总师室年 月 日 TC6515塔吊基础的计算书1 工程概况解放军第八五医院新建病房综合楼工程位于上海市长宁区1328号。因工程建设需要欲安装一台TC6515塔机。本塔机最大独立高度为60米，初始安装高度50米。塔机的基础为混凝土承台格构柱灌注桩的形式。塔机混凝土承台尺寸为650065001400，承台面标高为2.4米，混凝土型号不低于C35，配筋为纵横各不小于35根直径25的螺纹钢；格构柱截面尺寸为430430，主肢为L18018018，缀板4002010600，最大悬高9.35米，格构柱插入承台尺寸为600，插入灌注桩尺寸为3000；灌注桩为4根800的灌注桩，桩间距为4300，混凝土型号为C35，桩长33.85米，桩底标高为45.6米。2 编制依据2.1 建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规范JGJ19620102.2 钢结构设计规范GB5001720032.3 建筑桩基技术规范JGJ9420082.4 塔式起重机混凝土基础工程技术规范JGJ/T187-20092.5 混凝土结构设计规范GB50010-20023 施工注意事项3.1 钻孔灌注桩强度等级为C35，（按建筑机械使用安全规程JGJ33-2001中4.4.2条规定，其施工时严格按照规范要求施工，超灌部分在地下室底板范围内，地下室施工时，需将钢构柱内的砼凿除干净后，在各格构柱的角钢上焊接钢板止水片。3.2 钢格构柱与灌注桩的搭接长度为3m，要求与钢筋笼主筋焊接，在下钢筋笼时，应严格控制四根钢格构柱的方向成正方形布置，以保证其外围槽钢加固杆的焊接。3.3 格构柱的主肢全长为11.55米，使用整长为12米的角钢焊接而成，不允许中间对接。3.4 塔吊底座与塔吊的安装应该按塔吊出场说明书要求执行，控制好预埋螺栓的位置及锚固深度，钢格构柱顶段应浇入塔基承台内0.6m。3.5 【20槽钢外围加固杆应随挖土深度及时焊接，每隔2.2米焊接水平支撑、斜向剪刀撑及水平剪刀撑。钢格构柱体露在土层以上格构的高度不得大于1.5米。斜向剪刀撑及水平剪刀撑的中间，一定要彼此连接好。具体的水平支撑、斜向剪刀撑及水平剪刀撑见附图。3.6 所有钢构件的焊接均为接触边长度内满焊，焊接厚度大于8mm。3.7 格构周围50cm以内的土，在开挖的时候，不允许使用大型机械进行开挖，必须使用人工进行挖土，以防止大型机械破坏格构柱。3.8 塔机在第一次安装好以后，需要顶升级到51米高，高于周围建筑物的高度。此后塔机在做附墙以前不再进行加节顶升。3.9 格构须插入塔机承台0.6m，并在格构柱的四个角各焊接两根长80直径25的螺纹钢，并与上层钢筋搭接好。在布置钢筋的时候，遇到格构时，只可进行避让或穿过，不可割断。3.10 塔吊桩、承台及格构柱的设计详见附图4 TC6015塔吊基础受力（取自说明书，独立高度60m）弯矩M（kN.m）垂直力PV(kN)水平力(kN)Ph扭矩Mn（kN.m）工作工况3027.2977.435.6451非工作工况4303.7877.4145.10.04.1 参数信息 自重(包括压重):F1=978.00kN 最大起重荷载: F2=120.00kN 塔吊倾覆力距: M=5660.00kN.m 塔吊起重高度: H=60.00m 塔身宽度: B=2.00m 桩混凝土等级: C35 承台混凝土等级:C35 保护层厚度: 30mm 矩形承台边长: 6.50m 承台厚度: Hc=1.400m 承台箍筋间距: S=180mm 承台钢筋级别: 级 承台预埋件埋深:h=0.00m 桩直径: d=0.800m 桩间距: a=4.30m 桩钢筋级别: 级 桩入土深度: 33.85 桩型与工艺: 大直径灌注桩(清底干净)注：塔吊计算倾覆力距塔吊自身弯矩塔吊水平力作用于格构柱产生的弯矩4304145*9.355660kN.m 4.2 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=978.00kN 2. 塔吊最大起重荷载F2=120.00kN 作用于桩基承台顶面的竖向力 F=1.2(F1+F2)=1317.60kN 塔吊的倾覆力矩 M=1.45660.00=7924.00kN.m4.3 矩形承台弯矩的计算 计算简图： 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。4.3.1 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=1.21098.00=1317.60kN； G桩基承台的自重，G=1.2（25.0BcBcHc+20.0BcBcD)=1774.50kN； Mx,My承台底面的弯矩设计值(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=(1316.88+1774.50)/4+7924.00(4.301.414/2)/2(4.301.414/2)2=2076.09kN 最大拔力： N=(1316.88+1774.50)/4-7924.00(4.30/2)/4(4.30/2)2=-148.55kN4.3.2 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(m)； Ni1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n。 经过计算得到弯矩设计值： N=(1316.88+1774.50)/4+7924.00(4.30/2)/4(4.30/2)2=1694.24kN Mx1=My1=2(1694.24-1774.50/4)(2.15-1.00)=2876.42kN.m4.4 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 1系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0 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=300N/mm2。 经过计算得 s=2876.42106/(1.0016.706500.001370.002)=0.014 =1-(1-20.014)0.5=0.014 s=1-0.014/2=0.993 Asx= Asy=2876.42106/(0.9931370.00300.00)=7048.69mm2。根据计算结果和塔吊说明: TC6515承台配置双层双向二级螺纹钢25180, Asx=Asy=17172mm27048.69mm2。4.5 矩形承台截面抗剪切计算 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=2076.09kN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 0建筑桩基重要性系数，取1.0； 剪切系数,=0.14； fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2； b0承台计算截面处的计算宽度，b0=6500mm； h0承台计算截面处的计算高度，h0=1370mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/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!4.6 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=2076.09kN 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中 0建筑桩基重要性系数，取1.0； fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2； A桩的截面面积，A=0.503m2。 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!4.7 桩竖向极限承载力验算及桩长计算 桩承载力计算依据建筑桩基础技术规范(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=2076.09kN 桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式： 最大压力: 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: s,p分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，承台底土阻力群桩效应系数； s,p分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数； qsk桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值； qpk极限端阻力标准值，按下表取值； u桩身的周长，u=2.513m； 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 土厚度(m) 土侧阻力标准值(kPa) 土端阻力标准值(kPa) 土名称 1 3.65 15 0 松散粉土 2 5.7 25 0 松散粉土 3 12.5 35 775 松散粉土 4 4.9 52 850 密实粉土 5 3.1 75 1200 密实粉土 6 4 80 2200 密实粉土 由于桩的入土深度为33.85m,所以桩端是在第6层土层。 最大压力验算: R=2.51(3.65151.08255+5.7251.08255+12.5351.08255+4.952.97945+3.175.97945+4801.031)/1.65+1.092200.000.50/1.65=3008.11kN 上式计算的R的值大于最大压力2076.09kN,所以满足要求!4.8 桩抗拔承载力验算 桩抗拔承载力验算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-94)的第5.2.7条 桩抗拔承载力应满足下列要求: 其中: 式中 Uk基桩抗拔极限承载力标准值； i抗拔系数； 解得: Ugk=20.4(3.6515.75+5.725.75+12.535.75+4.952.75+3.175.75+480.7)/4=5434.24kN Ggp=20.433.8522/4=3797.97kN Uk=2.51(3.6515.75+5.725.75+12.535.75+4.952.75+3.175.75+480.7)=2677.99kN Gp=2.5133.8525=2126.86kN 由于: 5434.24/1.65+3797.97=148.55 满足要求! 由于: 2677.99/1.65+2126.86=148.55 满足要求!4.9 桩式基础格构柱计算(依据钢结构设计规范GB50017-2003)4.9.1 格构柱截面的力学特性 格构柱的截面尺寸为0.430.43m； 主肢选用:18号角钢bdr=1801818mm； 缀板选用(mm):0.200.20 主肢的截面力学参数为 A0=61.96cm2，Z0=5.13cm，Ix0=1875.12cm4，Iy0=1875.12cm4； 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=41875.12+61.96(43/2-5.13)2=73910.52cm4； Iy=41875.12+61.96(43/2-5.13)2=73910.52cm4；4.9.2 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9.35m； I 格构柱的截面惯性矩，取,Ix=73910.52cm4，Iy=73910.52cm4； A0 一个主肢的截面面积，取61.96cm2。 经过计算得到x=54.14,y=54.14。 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=0.20m。 h 缀板长度，取 h=0.40m。 a1 格构架截面长，取 a1=0.43m。 经过计算得 i1=(0.202+0.202)/48+50.432/80.5=0.34m。 1=9.35/0.34=27.31。 换算长细比计算公式： 经过计算得到kx=60.64,ky=60.64。4.9.3 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=2076.09kN； A 格构柱横截面的毛截面面积，取461.96cm2； 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=60.64,0y=60.64,查钢结构设计规范得到x=0.81,y=0.81。 经过计算得到 X方向的强度值为103.8N/mm2，不大于设计强度177N/mm2,所以满足要求! Y方向的强度值为103.8N/mm2，不大于设计强度177N/mm2,所以满足要求! 4.9.4 格构柱之间斜支撑受力计算取塔机水平力进行计算：V=145Kn，斜支撑与水平面的夹角