田美苑住宅及其地下室、垃圾收集站工程塔吊基础设计(四桩).doc

住宅(自编号A-1、A-2、A-3栋及其地下室)、垃圾收集站工程塔吊基础方案一、工程概况住宅(自编号A-1、A-2、A-3栋及其地下室)、垃圾收集站工程，位于广东省广州市花都区新华街马鞍山公园前，地处田美路与凤凰路交汇、马鞍山东南面山脚。建设单位是广州市花都第四建筑工程有限公司，由广州智海建筑工程技术有限公司设计，国基建设集团有限公司承建施工，广州市城镇工程监理有限公司监理。计划工期720天（日历天）。工程质量目标是合格工程。二、编制依据1建筑地基基础设计规范(GB5007-2002)；2.建筑地基基础设计规范(DBJ 15-31-2003)；3.建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)；4.混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)(2006年版)；5.简明钢筋混凝土结构计算手册；6.地基及基础(高等数学教学用书)(第二版)；7.建筑、结构设计图纸；8.塔式起重机使用说明书；9.塔式起重机设计规范(GB/T 13752-92)；10建筑机械使用安全技术规程（JGJ33-2001、J119-2001）；11.岩土工程勘查报告。三、 计算参数和设计计算本工程安装2台由中联重科股份有限公司生产的型号为QTZ50塔式起重机,臂长50m,编号为1、2号机，安装高度89m塔身尺寸1.7m；塔吊安装位置: 轴1-K交1-1处、轴3-A交-16处。现场地面标高0.00m,基础底标高-4.6m基础埋设深- 1 -度1.50。基础桩采用4根400CFG桩支撑，C25混凝土基础承台。查看该处地质勘查报告，1号塔吊根据地质情况与勘查报告ZK12孔结果进行基础设计，基础持力层为粉质粘土；2号塔吊根据地质情况与勘查报告ZK23孔结果进行基础设计，基础持力层为全风化炭质页岩。四、1号塔吊基础计算书1.计算参数（1）基本参数采用1台QTZ50塔式起重机，塔身尺寸1.70m,基坑底标高-4.60m；现场地面标高0.00m,承台面标高-4.90m；采用钻(冲)孔桩基础，地下水位-1.20m。（2）计算参数1）塔吊基础受力情况荷载工况基础荷载P(kN)M(kN.m)FkFhMMZ工作状态950.0030.001600.00340.00非工作状态850.0070.001800.000比较塔吊的工作状态和非工作状态的受力情况，塔吊基础按非工作状态计算如图Fk=850.00kN,Fh=70.00kNM=1800.00+70.001.40=1898.00kN.mFk，=850.001.35=1147.50kN,Fh，=70.001.35=94.50kNMk=(1800.00+70.001.40)1.35=2562.30kN.m2）桩顶以下岩土力学资料序号地层名称厚度L(m)极限侧阻力标准值qsik(kPa)岩石饱和单轴抗压强度标准值frk(kPa)qsik*i(kN/m)抗拔系数iiqsiki(kN/m)1粉质粘土2.90160.00320.00464.000.70324.802粉质粘土2.00180.00600.00360.000.70252.003全风化粉砂岩7.10450.004500.003195.000.702236.50桩长12.00qsik*Li4019.00iqsik*Li2813.30（3）基础设计主要参数基础桩采用4根400钻(冲)孔灌注桩,桩顶标高-6.30m,桩端不设扩大头，桩端入全风化粉砂岩 7.10m；桩混凝土等级C25,fC=11.90N/mm2 ,EC=2.80104N/mm2；ft=1.27N/mm2 ,桩长12.00m；钢筋HRB335,fy=300.00N/mm2, Es=2.00105N/mm2。承台尺寸长(a)=5.00m,宽(b)=5.00m,高(h)=1.50m，桩中心与承台中心2.00m,承台面标高-4.90m；承台混凝土等级C25，ft=1.27N/mm2 ,fC=11.90N/mm2,砼=25kN/m3。Gk=abh砼=5.005.001.5025=937.50kN塔吊基础尺寸示意图2.桩顶作用效应计算（1）竖向力1）轴心竖向力作用下Nk=(FkGk)/n=(850.00+937.50)/4=446.88kN2）偏心竖向力作用下按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=1898.00kN.m，yi=2.0020.5=2.83mNk =(FkGk)/nMxyi/yi2=(850.00+937.50)/4(1898.002.83)/(22.832)=446.88335.34Nkmax=782.22kN, Nkmin=111.54kN (基桩不承受竖向拉力)。(2)水平力Hik=Fh/n=70.00/4=17.50kN3.桩基竖向承载力验算（1）单桩竖向极限承载力标准值计算d=0.40m=400mm,hr=7.10m,hr/d=7.10/0.40=17.75,查表得：r=1.04Ap=d2/4=3.140.402/4=0.13m2Qsk=uqsiki=dqsiai=3.140.404019.00=5047.86kNQrk=rfrkAp=1.044500.000.13=608.40kN，Quk=Qsk+Qrk=5047.86+608.40=5656.26kNRa=1/KQuk=1/25656.26=2828.13kN(2)桩基竖向力作用下1）轴心竖向力作用下Nk=446.88kNRa=2828.13kN,竖向承载力满足要求。2）偏心竖向力作用下Nkmax=782.22kNRa=1.22828.13=3393.76kN,竖向承载力满足要求。4.单桩水平承载力验算（1）单桩水平承载力特征值计算E=Es/Ec=2.00105/2.80104=7.14,m=2,N=0.50g=0.2+(2000-400)/(2000-300)(0.65-0.2)=0.62%Wo=d/32d22(ES/EC1)gd02=(3.140.40/32)0.402+2(7.14-1)0.62%(0.40-20.10)2=0.01m3Io=Wod/2=0.010.40/2=0.0020m4EI=0.85ECIo=0.852.801070.0020=47600kN.m2查表得:m=6.00103kN/m4 ,bo =0.9(1.5d+0.5)=0.99m=990mm=(mbo/ ECI)0.2=(6.0010000.99/47600)0.2=0.66L=0.6612.00=7.924,按L=4,查表得:m=0.768Nk=(Fk1.2Gk)/n=(1147.50+1.2937.50)/4=568.13kNAn=d2/41(Es/Ec-1)Pg=3.140.402/4(1+(7.14-1)0.62%)=0.13m2Rha=（0.75mftW0/m)(1.25+22g)(1+NNk/mftAn)=(0.750.6621.2710000.01/0.768)(1.25+220.62%)1+0.50568.13/(21.2710000.13)=42.22kN（2）桩基水平承载力计算Hik=17.50kNRha=42.22kN,水平承载力满足要求。5.抗拔桩基承载力验算（1）抗拔极限承载力标准值计算Tgk=1/nu1iqsikLi=1/4(2.002+0.40)42813.30=12378.52kNTuk=iqsikuiLi=2813.303.140.40=3533.50kN(2)抗拔承载力计算Ggp=5.005.0011.90(18.80-10)/4=1551.50kNGp=3.140.20212.00(25-10)=49.92kNTgk/2+Ggp=12378.52/2+1551.50=7740.76kNTuk/2+Gp=3533.50/2+49.92=1816.67kN由于基桩不承受竖向拉力,故基桩呈整体性和非整体性破坏的抗拔承载力满足要求。6.抗倾覆验算bi=5.00/2+2.00=4.50m ai=5.00/2=2.50m倾覆力矩M倾=MFhh=1800+70.00(4.604.90)=1779.00kN.m抗倾覆力矩M抗=（FkGk）ai2(Tuk/2+Gp)bi=(850.00+937.50)2.50+2(3533.50/2+49.92)4.50=20818.78kN.mM抗/M倾=20818.78/1779.00=11.70抗倾覆验算11.701.6,满足要求。(1)桩身承载力验算1)正截面受压承载力计算按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=2562.30kN.m，yi=2.0020.5=2.83mNk=(Fk1.2Gk)/nMxyi/yi2=(1147.50+1.2937.50)/4(2562.302.83)/(22.832) =568.13452.70Nkmax=1020.83kN，Nkmin=115.43kNc=0.70,cfcAp=0.7011.9010000.13=1082.90kN正截面受压承载力=1082.90kNNkmax=1020.83kN,满足要求。2）配筋计算配筋率=g=0.62%As=AP=0.62%0.13106=806mm2,采用HRB335，fy=300.00N/mm2取320As1=3314=942mm2As=806mm2(满足要求)3)正截面受拉承载力计算fyAs=300942=282600N=282.60kN fyAs=282.60kNNkmin=115.43kN,正截面受拉承载力满足要求。M倾/(4x1As)=1779.001000/(42.00942)=236.07N/mm2M倾/(4x1As)=236.07N/mm2300.00N/mm2,满足要求。(2)承台受冲切承载力验算1）塔身边冲切承载力计算F=F1.2Qik=Fk，=1147.50kN，ho=1.50-0.10=1.40m=1400mmhp=1.0+(2000-1500)/(2000-800)(0.9-1.0)=0.960=2.00-0.40/2-1.70/2=0.95m,=0/ho=0.95/1.40=0.680=0.84/(0.68+0.2)=0.95，um=4(1.70+1.40)=12.40mhp0umftho=0.960.9512.401.2710001.40=20107.05kN承台受冲切承载力=20107.05kNF=1147.50kN,满足要求。2)角桩向上冲切力承载力计算N1=Nk，=Fk，/n+ Mxyi/yi2=1147.50/4+2562.302.83/(22.832)=739.58kNV=2Nk，=2739.58=1479.16kN1x=1y=0/ho=0.95/1.40=0.68,c1=c2=0.50+0.20=0.70m1x=1y=0.56/(1x+0.2)=0.56/(0.68+0.2)=0.641x(c2+1y/2)+1y(c1+1x/2)hpftho=0.64(0.70+0.95/2)20.961.2710001.40=2567.15kN角桩向上冲切承载力=2567.2kNV=1479.16kN,满足要求。 3)承台受剪切承载力验算Nk，=Fk，/n+ Mxyi/yi2=1147.50/4+2562.302.83/(22.832)=739.58kNV=2Nk，=2739.58=1479.16kNhs=(800/ho)1/4=(800/1400)0.25=0.87,=0/ho=0.95/1.40=0.68=1.75/(+1)=1.75/(0.68+1)=1.04,b0=5.00m=5000mmhsftb0ho=0.871.041.2710005.001.40=8043.67kN承台受剪切承载力=8043.67kNV=1479.16kN,满足要求。(4)承台抗弯验算1)承台弯矩计算Ni=Fk/n+ Mxyi/yi2=1147.50/4+2562.302.83/(22.832)=739.58kN,xi=2.00mM=Nixi=2739.582.00=2958.32kN.m2)承台配筋计算承台采用HRB335，fy=300.00N/mm2As=M/0.9fyho=2958.32106/(0.93001400)=7826mm2取2620 190mm (钢筋间距满足要求),As=26314=8164mm2承台配筋面积8164mm27826mm2,满足要求。7.计算结果（1）基础桩钻(冲)孔4根400灌注桩，桩顶标高-6.30m,桩长12.00m,桩端入全风化粉砂岩 7.10m；桩混凝土C25,，桩身钢筋采用320，箍筋采用8250mm。（2）承台长(a)=5.00m ,宽(b)=5.00m,高(h)=1.50m;桩中心与承台中心2.00m,承台面标高-4.90m；混凝土等级C25,承台底钢筋采用双向2620190mm。（3）基础大样图塔吊基础平面图桩大样图塔吊基础剖面图五、1号塔吊基础计算书1.计算参数（1）基本参数采用1台QTZ50塔式起重机，塔身尺寸1.70m,基坑底标高-4.60m；现场地面标高0.00m,承台面标高-4.90m；采用钻(冲)孔桩基础，地下水位-1.10m。（2）计算参数1）塔吊基础受力情况荷载工况基础荷载P(kN)M(kN.m)FkFhMMZ工作状态950.0030.001600.00340.00非工作状态850.0070.001800.000比较塔吊的工作状态和非工作状态的受力情况，塔吊基础按非工作状态计算如图Fk=850.00kN,Fh=70.00kNM=1800.00+70.001.40=1898.00kN.mFk，=850.001.35=1147.50kN,Fh，=70.001.35=94.50kNMk=(1800.00+70.001.40)1.35=2562.30kN.m2）桩顶以下岩土力学资料序号地层名称厚度L(m)极限侧阻力标准值qsik(kPa)岩石饱和单轴抗压强度标准值frk(kPa)qsik*i(kN/m)抗拔系数iiqsiki(kN/m)1粉砂2.40120.00240.00288.000.70201.602全风化硬质岩9.60450.004500.004320.000.703024.00桩长12.00qsik*Li4608.00iqsik*Li3225.60（3）基础设计主要参数基础桩采用4根400钻(冲)孔灌注桩,桩顶标高-6.30m,桩端不设扩大头，桩端入全风化硬质岩 9.60m；桩混凝土等级C25,fC=11.90N/mm2 ,EC=2.80104N/mm2；ft=1.27N/mm2 ,桩长12.00m；钢筋HRB335,fy=300.00N/mm2, Es=2.00105N/mm2。承台尺寸长(a)=5.00m,宽(b)=5.00m,高(h)=1.50m，桩中心与承台中心2.00m,承台面标高-4.90m；承台混凝土等级C25，ft=1.27N/mm2 ,fC=11.90N/mm2,砼=25kN/m3。Gk=abh砼=5.005.001.5025=937.50kN塔吊基础尺寸示意图2.桩顶作用效应计算（1）竖向力1）轴心竖向力作用下Nk=(FkGk)/n=(850.00+937.50)/4=446.88kN2）偏心竖向力作用下按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=1898.00kN.m，yi=2.0020.5=2.83mNk =(FkGk)/nMxyi/yi2=(850.00+937.50)/4(1898.002.83)/(22.832)=446.88335.34Nkmax=782.22kN, Nkmin=111.54kN (基桩不承受竖向拉力)。(2)水平力Hik=Fh/n=70.00/4=17.50kN3.桩基竖向承载力验算（1）单桩竖向极限承载力标准值计算d=0.40m=400mm,hr=9.60m,hr/d=9.60/0.40=24.00,查表得：r=1.04Ap=d2/4=3.140.402/4=0.13m2Qsk=uqsiki=dqsiai=3.140.404608.00=5787.65kNQrk=rfrkAp=1.044500.000.13=608.40kN，Quk=Qsk+Qrk=5787.65+608.40=6396.05kNRa=1/KQuk=1/26396.05=3198.03kN(2)桩基竖向力作用下1）轴心竖向力作用下Nk=446.88kNRa=3198.03kN,竖向承载力满足要求。2）偏心竖向力作用下Nkmax=782.22kNRa=1.23198.03=3837.64kN,竖向承载力满足要求。4.单桩水平承载力验算（1）单桩水平承载力特征值计算E=Es/Ec=2.00105/2.80104=7.14,m=2,N=0.50g=0.2+(2000-400)/(2000-300)(0.65-0.2)=0.62%Wo=d/32d22(ES/EC1)gd02=(3.140.40/32)0.402+2(7.14-1)0.62%(0.40-20.10)2=0.01m3Io=Wod/2=0.010.40/2=0.0020m4EI=0.85ECIo=0.852.801070.0020=47600kN.m2查表得:m=6.00103kN/m4 ,bo =0.9(1.5d+0.5)=0.99m=990mm=(mbo/ ECI)0.2=(6.0010000.99/47600)0.2=0.66L=0.6612.00=7.924,按L=4,查表得:m=0.768Nk=(Fk1.2Gk)/n=(1147.50+1.2937.50)/4=568.13kNAn=d2/41(Es/Ec-1)Pg=3.140.402/4(1+(7.14-1)0.62%)=0.13m2Rha=（0.75mftW0/m)(1.25+22g)(1+NNk/mftAn)=(0.750.6621.2710000.01/0.768)(1.25+220.62%)1+0.50568.13/(21.2710000.13)=42.22kN（2）桩基水平承载力计算Hik=17.50kNRha=42.22kN,水平承载力满足要求。5.抗拔桩基承载力验算（1）抗拔极限承载力标准值计算Tgk=1/nu1iqsikLi=1/4(2.002+0.40)43225.60=14192.64kNTuk=iqsikuiLi=3225.603.140.40=4051.35kN(2)抗拔承载力计算Ggp=5.005.0011.90(18.80-10)/4=1568.75kNGp=3.140.20212.00(25-10)=50.44kNTgk/2+Ggp=14192.64/2+1568.75=8665.07kNTuk/2+Gp=4051.35/2+50.44=2076.12kN由于基桩不承受竖向拉力,故基桩呈整体性和非整体性破坏的抗拔承载力满足要求。6.抗倾覆验算bi=5.00/2+2.00=4.50m ai=5.00/2=2.50m倾覆力矩M倾=MFhh=1800+70.00(4.604.90)=1779.00kN.m抗倾覆力矩M抗=（FkGk）ai2(Tuk/2+Gp)bi=(850.00+937.50)2.50+2(4051.35/2+50.44)4.50=23153.79kN.mM抗/M倾=23153.79/1779.00=13.02抗倾覆验算13.021.6,满足要求。(1)桩身承载力验算1)正截面受压承载力计算按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=2562.30kN.m，yi=2.0020.5=2.83mNk=(Fk1.2Gk)/nMxyi/yi2=(1147.50+1.2937.50)/4(2562.302.83)/(22.832) =568.13452.70Nkmax=1020.83kN，Nkmin=115.43kNc=0.70,cfcAp=0.7011.9010000.13=1082.90kN正截面受压承载力=1082.90kNNkmax=1020.83kN,满足要求。2）配筋计算配筋率=g=0.62%As=AP=0.62%0.13106=806mm2,采用HRB335，fy=300.00N/mm2取320As1=3314=942mm2As=806mm2(满足要求)3)正截面受拉承载力计算fyAs=300942=282600N=282.60kN fyAs=282.60kNNkmin=115.43kN,正截面受拉承载力满足要求。M倾/(4x1As)=1779.001000/(42.00942)=236.07N/mm2M倾/(4x1As)=236.07N/mm2300.00N/mm2,满足要求。(2)承台受冲切承载力验算1）塔身边冲切承载力计算F=F1.2Qik=Fk，=1147.50kN，ho=1.50-0.10=1.40m=1400mmhp=1.0+(2000-1500)/(2000-800)(0.9-1.0)=0.960=2.00-0.40/2-1.70/2=0.95m,=0/ho=0.95/1.40=0.680=0.84/(0.68+0.2)=0.95，um=4(1.70+1.40)=12.40mhp0umftho=0.960.9512.401.2710001.40=20107.05kN承台受冲切承载力=20107.05kNF=1147.50kN,满足要求。2)角桩向上冲切力承载力计算N1=Nk，=Fk，/n+ Mxyi/yi2=1147.50/4+2562.302.83/(22.83