塔机基础设计计算方案.doc

温州鹿城区七都镇老涂等六村三产安置地块塔吊基础设计方案 编制人： 审核人： 审批人： 日 期： 2011年8月23日浙江泰舜建设有限公司华侨花园三产地块塔机基础设计计算方案一、工程概况 本工程为七都华侨花园六期三产地块工程，工程位于七都镇，场地东侧为河道，南侧、西侧为规划道路（现为农田），北侧为六期工程用地。本工程由1幢24层住宅、1幢6层住宅及一层的地下室组成。其中设置塔吊基础位置的地下室底板标高为-5.25米，底板厚度为400mm，垫层厚为300，地下室顶板面标高为-1.40米（塔机位置），自然地面标高约为-2.00米。 本工程根据现场实际施工需要计划安装塔机1台，安装位置为：塔吊放于地下室内，详细塔吊基础轴线位置后附图说明。二、本工程塔机基础做法1）、本工程安放塔机承台高出地下室底板面1.1米（按承台底计）,承台采用板式，承台尺寸为4.6米4.6米，承台厚度为1.2米，塔机基础的承台下采用4700钻孔灌注桩，桩间距为2.8米，钻孔灌注桩桩顶标高：为-3.35米，各桩内均放4根主肢为12510角铁、缀条为10010扁铁、截面尺寸为425425格构式型钢柱（缀条间距为500-600）；塔吊型钢柱总长为6米（设置在桩标高的-3.35米-9.35米处），塔吊基础桩标高在-3.35米-5.65米间高度部分桩砼在做底板前要凿掉，等砼凿掉后格构柱支撑及时用12510的角铁设置斜撑，砼凿掉后承台与底板间实际是由型钢柱来支撑，每只型钢柱顶部80CM锚入塔机承台内。其余部分保留在钻孔桩内，留在钻孔桩内的型钢柱长度为3.7米。2）本工程塔机基础实际桩长根据地质资料布孔BK3/3.56孔计，需要桩总长为（加灌长度1米+底板底以上部分长度2.3米+底板底以下部分桩长37.5米=40.8米）； 钻孔钻配筋为主筋1018、箍筋为8200（其中塔机桩有格构柱伸入部位处高度箍筋为8100）、122000加强箍的钢筋笼，钢筋笼通长设置。所用塔机为QTZ63T.M塔机。根据地质资料所有塔机基础桩均进入第7层，桩砼强度为C30。三、桩位地质情况：层号土层名称桩侧摩阻力qsiaKPa桩端阻力qpaKPa土层厚度M2粘土103-1含砂淤泥53-2含淤泥中砂95.13-3含砂淤泥603-4含砂淤泥79.54-1含砂淤泥质粘土10114-2含淤泥质粘土中砂166.95粘土121.86中砂277002.27圆砾401500四、设计桩承载力计算塔机基础700钻孔灌注桩 桩身有效面积:Ap=D2/4=3.140.72/4=0.385m2 桩身周长：p=R=3.140.7=2.198M4号塔吊基础桩标准承载力值为Rk=2.198(5.19+9.57+11106.916+1.812+2.227)+0.385X1500 =1487KN五、设计桩受荷验算 塔机桩基在最高自由高度非工作状态下为最不利受荷考虑计算根据说明书塔有关计算参数为:塔机自重:G=431KN 最大弯矩:Mmax=1669KN.M最大剪力:Fv=76KN 1、塔吊受力计算1.1、塔吊竖向力计算承台自重：Gc=25BcBch=254.604.601.20=634.80kN；作用在基础上的垂直力：Fk=Gt+Gc=431.00+634.80=1065.80kN；1.2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mkmax=1669.00kNm；1.3、塔吊水平力计算挡风系数计算： = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数=0.87；水平力：Vk=BH+P=0.501.60101.000.87+76.00=146.00kN；1.4、每根格构柱的受力计算 作用于承台顶面的作用力：Fk=1065.80kN； Mkmax=1669.00kNm； Vk=146.00kN；图中x轴的方向是随时变化的，计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。（1）、桩顶竖向力的计算Nik=(Fk+Gk)/nMxkxi/xj2式中：n单桩个数，n=4； Fk作用于桩基承台顶面的竖向力标准值； Gk桩基承台的自重标准值； Mxk承台底面的弯矩标准值； xi单桩相对承台中心轴的X方向距离； Nik单桩桩顶竖向力标准值；经计算得到单桩桩顶竖向力标准值最大压力：Nkmax=Fk/4+(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=1065.80/4+(1669.002.802-0.5)/(2(2.802-0.5)2)=687.94kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=1065.80/4-(1669.002.802-0.5)/(2(2.802-0.5)2)=-155.04kN；（2）、桩顶剪力的计算V0=1.2Vk/4=1.2146.00/4=43.80kN； 而以上4台塔吊最小单桩标准承载力855KN，故R=855KNQmax=668KN故塔机在偏心荷载作用下边缘桩受力安全六、承台验算根据以上计算承台配筋为上下部均为双向18200一根。上下层钢筋用14支撑间距 为600一根均能满足要求。具体参见说明书及后附图。桩及承台砼强度均为C30。1、承台弯矩的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008 ）的第5.9.1条。 Mx = Niyi My = Nixi其中 Mx,My计算截面处XY方向的弯矩设计值； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离，取(a-B)/2=(2.80-1.60)/2=0.60m； Ni1单桩桩顶竖向力设计值；经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=20.60529.241.2=762.10kNm。2、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。 s = M/(1fcbh02) = 1-(1-2s)1/2 s = 1-/2 As = M/(sh0fy)式中：l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,期间按线性内插法得1.00 ； fc混凝土抗压强度设计值查表得11.90N/mm2； ho承台的计算高度ho=1200.00-50.00=1150.00mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2；经过计算得：s=762.10106/(1.00011.9004.600103(1150.000)2)=0.011； =1-(1-20.011)0.5=0.011； s =1-0.011/2=0.995； Asx =Asy=762.10106/(0.9951150.000300)=2220.737mm2；由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:120046000.15%=8280mm2；建议配筋值：HRB335钢筋，二级钢筋18165。承台双层双向配筋,单层根数48根。其配筋值12208mm2。4、承台斜截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2008)的第5.9.10条。桩对矩形承台的最大剪切力为V=825.52kN。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： Vhsftb0h0其中，b0承台计算截面处的计算宽度，b0=4600.00mm； 计算截面的剪跨比，=a/ho，此处，a=(2800.00-1600.00)/2=600.00mm， 当 3时,取=3，得=0.52； hs受剪切承载力截面高度影响系数，当h0800mm时，取h0=800mm，h02000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，hs=(800/1150)1/4=0.913； 承台剪切系数，=1.75/(0.522+1)=1.15； ho承台计算截面处的计算高度，ho=1200.00-50.00=1150.00mm；825.52kN0.911.151.2746001150/1000=7055.95kN；经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！七、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L125x10A =24.37cm2 i =3.85cm I =361.67cm4 z0 =3.45cm每个格构柱由4根角钢L125x10组成，格构柱力学参数如下：Ix1=I+A（b1/2z0）2 4=361.67+24.37(42.00/2-3.45)24=31470.76cm4；An1=A4=24.374=97.48cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=31470.76/(42.00/2-3.45)=1793.21cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(31470.76/97.48)0.5=17.97cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=825.52103/(97.48102)=84.69N/mm2f=300N/mm2；格构柱平面内整体强度满足要求 。3、格构柱整体稳定性验算L0x1=lo=6.00m；x1=L0x1102/ix1=6.00102/17.97=33.39；An1=97.48cm2；Ady1=410.001.00=40.00cm2；0x1=(x12+40An1/Ady1)0.5=(33.392+4097.48/40.00)0.5=34.82；查表：x=0.92；Nmax/(xA)=825.52103/(0.9297.48102)=92.18N/mm2f=300N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x1=34.82=150 满足；单肢计算长度：l01=a1=60.00cm；单肢回转半径：i1=3.85cm；单肢长细比：1=lo1/i1=60/3.85=15.580.7max=0.734.82=24.38；因截面无削弱，不必验算截面强度。分肢稳定满足要求。八、整体格构柱基础验算1、格构柱基础力学参数单肢格构柱力学参数：Ix1=31470.76cm4 An1=97.48cm2W1=1793.21cm3 ix1=17.97cm格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：Ix2=Ix1+An1(b2102/2-b1102/2)24=31470.76+97.48(2.80102/2-0.42102/2)24=5647540.17cm4；An2=An14=97.484=389.92cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=5647540.17/(2.80102/2-0.42102/2)=47458.32cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(5647540.17/389.92)0.5=120.35cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(xW)=1278.96103/(389.92102)+2336.60106/(1.047458.32103)=82.04N/mm2f=300N/mm2；格构式基础平面内稳定满足要求。3、格构柱基础整体稳定性验算L0x2=lo=6.00m；x2=L0x2/ix2=6.00102/120.35=4.99；An2=389.92cm2；Ady2=224.37=48.74cm2；0x2=(x22+40An2/Ady2)0.5=(4.992+40389.92/48.74)0.5=18.57；查表：x=0.94； NEX = 2EAn2/1.10x22NEX=208983.94N； 1.2N/(xA) + 1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX) f1.2N/(xA)+1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX)=24.52N/mm2f=300N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x2=18.57=150 满足；单肢计算长度：l02=a2=190.00cm；单肢回转半径：ix1=17.97cm；单肢长细比：1=l02/ix1=190/17.97=10.570.7max=0.718.57=13因截面无削弱，不必验算截面强度。刚度满足要求。九、桩配筋计算1、桩构造配筋计算按照构造要求配筋。As=d2/40.65%=3.147002/40.65%=2501mm22、桩抗压钢筋计算经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋！3、桩受拉钢筋计算经过计算得到桩抗拔满足要求，只需构造配筋！建议配筋值：HRB335钢筋，1018。实际配筋值2543 mm2。依据建筑桩基设计规范(JGJ94-2008)，箍筋采用螺旋式，直径不应小于8mm，间距宜为200300mm；受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内箍筋应加密；间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010的有关规定；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。十、格构柱施工要求1、格构柱端锚入混凝土承台长度不小于800mm和1/2承台厚度；混凝土强度等级不小于C30； 2、格构柱锚入桩基中的长度不小于2000mm，并需增加箍筋和主筋数量，确保焊接质量桩混凝土等级不小于C30；3、吊（插）入桩孔时，应控制钢构柱的垂直与水平二个方向的偏位。特别需防止浇捣混凝土后钢构柱的偏位，