塔吊桩基础的计算书

塔吊桩基础的计算书一. 参数信息 塔吊型号:QTZ5513,自重(包括压重)F1=911kN,最大起重荷载F2=60.00kN 塔吊倾覆力距M=1967.0kN.m,塔吊起重最大高度H=150.00m,塔身宽度B=1.7m 混凝土强度:C30,钢筋级别:级,承台长度Lc或宽度Bc=5.30m采用直径d=0.40m的砼强度为C80预应力管桩,桩基靠近13#钻孔,以强风化花岗岩作为桩端持力层.桩中心间距a=2.90m,承台厚度Hc=1.30m 基础埋深D=3.00m,承台箍筋间距S=200mm,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=911.0kN 2. 塔吊最大起重荷载F2=60.00kN 作用于桩基承台顶面的竖向力 F=1.2(F1+F2)=1165.2kN 塔吊的倾覆力矩 M=1.41967=2753.8kN.m三. 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。 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=1.2971=1165.2kN； G桩基承台的自重，G=1.2（25.0BcBcHc)=1095.5kN； 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=(1165.2+1095.5)/4+2753.80(2.901.414/2)/2(2.901.414/2)2=1236.84kN,-106.5kN 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=(1165.2+1095.5)/4+2753.80(2.90/2)/4(2.90/2)2=1039.83kN Mx1=My1=21039.83(1.45-0.85)=1247.8kN.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 1系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时， 1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=300N/mm2。 经过计算得 s=1445.47106/(1.0016.704100.001250.002)=0.014 =1-(1-20.014)0.5=0.014 s=1-0.014/2=0.993 Asx= Asy=1247.8106/(0.9931250.00300.00)=3880.98mm2。采用直径为20mm的间距为200mm二级钢筋双层双向布置,As=0.7852024100/200=6594 mm2 3881mm2. 满足要求五. 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=1203.53kN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,=0.17； fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.50N/mm2； b0承台计算截面处的计算宽度，b0=4100mm； h0承台计算截面处的计算高度，h0=1250mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2； S箍筋的间距，S=200mm。经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!六.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=1203.53kN 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=15.80N/mm2； A桩的截面面积，A=0.094m2。 经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求七.桩竖向极限承载力验算及桩长计算及抗拔力计算 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=1203.53kN 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: Qck相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值: qck承台底1/2承台宽度深度范围(5m)内地基土极限阻力标准值； s,p分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数； c承台底土阻力群桩效应系数；按下式取值： s,p,c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=1.257m； Ap桩端面积,取Ap=0.13m2； 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 5.0 45 含粘性土粗砂2 2.5 60 砾砂3 6.9 50 含粘性土砾砂4 3.1 45 2600 砾质粉质粘土5 2.2 130 5000 强风化花岗岩 由于桩的入土深度为18m,所以桩端是在第5层土层。 最大压力验算: R1=1.26(5.0451+2.5601+6.9501+3.1451+0.501301)/1.65+0.135000.00/1.65=1356.4kN1236.8kN抗拔力验算:R2=1.26(5.3451+3.5601+1.9401+4.7501+2.9451+0.501301)/1.65= 706.0kN 106.5kN 上式计算的R1的值大于最大压力1236.8kN,桩侧摩阻力R2也大于拔力,所以满足要求! 塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定，需要增长附着杆或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，需要进行附着的计算。主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固环计算。八、支座力计算 塔机按照说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。 附着式塔机的塔身可以视为一个带悬臂的刚性支撑连续梁，其内力及支座反力计算如下: 风荷载标准值应按照以下公式计算 Wk=W0zsz 其中 W0 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GBJ9)的规定采用：W0= 0.50kN/m2； z 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GBJ9)的规定采用： z=2.120； s 风荷载体型系数：Us=0.260； z 高度Z处的风振系数,z=0.90 风荷载的水平作用力 Nw=WkBKs 其中 Wk 风荷载水平压力,Wk=0.248kN/m2 B 塔吊作用宽度,B=1.50m Ks 迎风面积折减系数，Ks=0.50经计算得到风荷载的水平作用力 q=0.19kN/m风荷载实际取值 q=0.19kN/m塔吊的最大倾覆力矩 M=1967kN.m 计算结果: Nw=184.569kN九、附着杆内力计算 计算简图: 计算单元的平衡方程为: 其中: 十、第一种工况的计算 塔机满载工作，风向垂直于起重臂，考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩和风荷载扭矩。 将上面的方程组求解，其中 从0-360循环， 分别取正负两种情况，分别求得各 附着最大的轴压力和轴拉力： 杆1的最大轴向压力为：271.41 kN 杆2的最大轴向压力为：309.41 kN 杆3的最大轴向压力为：0 kN 杆1的最大轴向拉力为：111.38 kN 杆2的最大轴向拉力为：0.00 kN 杆3的最大轴向拉力为：424.33 kN十一、第二种工况的计算 塔机非工作状态，风向顺着起重臂，不考虑扭矩的影响。 将上面的方程组求解，其中 =45,135,225,315， Mw=0，分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力。 杆1的最大轴向压力为：185.75 kN 杆2的最大轴向压力为：64.29 kN 杆3的最大轴向压力为：116.72 kN 杆1的最大轴向拉力为：148.14 kN 杆2的最大轴向拉力为：43.05 kN 杆3的最大轴向拉力为：139.64 kN十二、附着杆强度验算 1杆件轴心受拉强度验算 验算公式: =N/Anf 其中 N为杆件的最大轴向拉力,取N=424.33kN； 为杆件的受拉应力； An为杆件的的截面面积，本工程选取的是14号工字钢,查表可知 An=2150mm2； 经计算，杆件的最大受拉应力=424.331000/2150=197.36N/mm2。 最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2,满足要求!2杆件轴心受压强度验算 验算公式: =N/Anf 其中 为杆件的受压应力； N为杆件的轴向压力,杆1:取N=271.41kN；杆2:取N=309.41kN；杆3:取N=116.72kN； An为杆件的的截面面积，本工程选取的是14号工字钢,查表可知 An=2150mm2； 为杆件的受压稳定系数,是根据 查表计算得, 杆1:取 =0.807,杆2:取=0.707 ,杆3:取 =0.807； 杆件长细比,杆1:取 =60.739,杆2:取=77.427,杆3:取=60.739。 经计算，杆件的最大受压应力=203.58N/mm2。 最大压应力不大于拉杆的允许压应力2165N/mm2,满足要求!十三、附着支座连接的计算 附着支座与建筑物的连接多采用与预埋件在建筑物构件上的螺栓连接。预埋螺栓的规格和施工要求如果说明书没有规定，应该按照下面要求确定： 1 预埋螺栓必须用Q235钢制作； 2 附着的建筑物构件混凝土强度等级不应低于C20； 3 预埋螺栓的直径大于24mm； 4 预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求： 其中n为预埋螺栓数量；d为预埋螺栓直径；l为预埋螺栓埋入长度；f为预埋螺栓与混凝土粘接强度（C20为1.5N/mm2，C30为3.0N/mm2）；N为附着杆的轴向力。5 预埋螺栓数量，单耳支座不少于