塔式起重机基础设计PPT课件

1、一、基础受力分析hLVGMHHMDLL第1页/共111页二、参数信息 塔吊型号:QTZ60 自重(包括压重)F1=833.00kN，最大起重荷载 F2=60.00kN， 塔吊倾覆力距Mk=787.50kN.m，塔吊起重高度 H=50.00m，塔身宽度B=1.80m， 混凝土强度等级:C35，基础埋深D=0.00m， 基础最小厚度h=1.20m， 基础最小宽度L=5.00m，第2页/共111页三、塔吊基础承载力计算 依据建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)第5.2条承载力计算。 当不考虑附着时的基础设计值计算公式： V塔吊作用于基础的竖向力设计值，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载。

2、 V=1.2F1+1.4F2 =1.2833+1.460=1083.6(KN) maxVGMpAWminVGMpAW第3页/共111页三、塔吊基础承载力计算G基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2(25.0LLh+20.0LLD) =1.2(25.0551.2+20.0550) = 900.00(kN)L基础底面的宽度，取L=5.00mW础底面的抵抗矩， W=LLL/6=555/6=20.83(m3)M倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1.4Mk =1.4787.50=1102.50(kN.m) 第4页/共111页三、塔吊基础承载力计算 当考虑附着时的基础设计值计算公式： 当

3、考虑偏心距较 大时的基础设计 值计算公式： VGpAmax23VGpLa第5页/共111页三、塔吊基础承载力计算 当考虑附着时的基础设计值计算公式： 当考虑偏心距较 大时的基础设计 值计算公式： VGpAmax23VGpLa1.请大家根据图请大家根据图示关系，推导一示关系，推导一下这个公式。下这个公式。2.为什么要是为什么要是eb/6才用这个才用这个公式、这个图示？公式、这个图示？第6页/共111页三、塔吊基础承载力计算 a合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m)，按下式计算：2LMaVG51102.501.94( )21083.6900m第7页/共111页三、塔吊基础承载力计算 经过计算得

4、到: 无附着的最大压力设计值 无附着的最小压力设计值 max1083.69001102.50132.27()5 520.83VGMpkpaAWmin1083.6 9001102.5026.41()5 520.83VGMpkpaAW第8页/共111页三、塔吊基础承载力计算 有附着的压力设计值 偏心距较大时压力设计值1083.690079.34()5 5VGpkpaAmax2 (1083.6900)136.33()3 5 1.94pKpa 有无问题？有无问题？第9页/共111页四、地基基础承载力验算 地基基础承载力特征值计算依据建筑地基基础设计规范GB 50007-2002第5.2.3条。 计算公

5、式如下: fak地基承载力特征值，取250.00kN/m2； b基础宽度地基承载力修正系数，见表5.2.4，取0.00； d基础埋深地基承载力修正系数，见表5.2.4，本工程地基承载力特征值是采用深层平板实验取得的，故取0.00； 基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3； m基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3； b基础底面宽度，取5.00m； d基础埋深度,取0.00m。30.5aakbdmffbd 第10页/共111页第11页/共111页四、地基基础承载力验算 解得地基承载力设计值 实际计算取的地基承载力设计值为:fa=200.00kPa pkfa (5.2.1-1)fa=2

6、00.00kPapmax=132.27kPa，满足要求！ pkmax1.2fa (5.2.1-2)pkmax =136.33kPa b/6）的基础设计值计算公式.（1）推导当eb/6时，基础设计值计算计算公式（2）上述推导出的公式，为什么是在eb/6情况下成立？若eb/6时，上述公式是否也成立？试加以证明。2. P44第第2、4、5题题第28页/共111页塔式起重机基础设计（四桩基础）第29页/共111页塔吊四桩基础的设计计算 最常用的塔吊基础是采用四桩基础，塔吊桩基础的设计的内容包括：（1）塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算（2）矩形承台弯矩的计算（3）矩形承台截面主筋的计算（4）矩形承台截

7、面抗剪切计算（5）桩承载力验算和桩竖身极限承载力验算及桩长计算。第30页/共111页塔机型号塔机型号QTZ63 （5510）塔机独立状态的最大起吊高度塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)32塔机独立状态的计算高度塔机独立状态的计算高度H(m)40塔身桁架结构塔身桁架结构方钢管方钢管塔身桁架结构宽度塔身桁架结构宽度B(m)1.6一、塔机参数第31页/共111页第32页/共111页一、塔机参数一、塔机参数塔身自重塔身自重G0(kN)251起重臂自重起重臂自重G1(kN)37.4起重臂重心至塔身中心距离起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)22小车和吊钩自重小车和吊钩自重G2(kN)3.8最大起重荷载

8、最大起重荷载Qmax(kN)60最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)11.5最小起重荷载最小起重荷载Qmin(kN)10最大吊物幅度最大吊物幅度RQmin(m)55最大起重力矩最大起重力矩M2(kNm)Max6011.5，1055690平衡臂自重平衡臂自重G3(kN)19.8平衡臂重心至塔身中心距离平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)6.3平衡块自重平衡块自重G4(kN)138平衡块重心至塔身中心距离平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)11.8第33页/共111页一、参数信息 塔吊型号: QTZ63 （5510） 塔身宽度B=1.6m，基础埋

9、深D=0.00m ；桩直径d=0.40m,桩间距La=3.70m,桩身混凝土强度C25，承台厚度h=1.20m 混凝土强度:C35,钢筋级别:级,承台箍筋间距S=200mm,承台长度或宽度L =4.50m, 保护层厚度:50mm；第34页/共111页二、风荷载计算k风荷载标准值(kN/m2)；z高度z 处的风振系数； s风载体形系数；z风压高度系数；按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2001的规定采用） 0基本风压；按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2001的规定采用）；kz0=sz 第35页/共111页1.基本风压 查建筑结构荷载规范（GB50009-2001）基

10、本风压附录D5，施工场地位于温州茶山高教园区：10年一遇的基本风压w0=0.35kN/m2； 50年一遇的基本风压w0=0.6kN/m2； 100年一遇的基本风压w0=0.7kN/m2；取50年一遇基本风压计算。0=0.35（kN/m2）第36页/共111页离地面或海离地面或海平面高度平面高度（m）地面粗糙度类别地面粗糙度类别ABCD510152030405060117138152163180192203212100100114125142156161177074074074084100113125135062062062062062073084093表表7.2.1 风压高度变化系数风压高度变

11、化系数z z =1.612.风压高度变化系数z 第37页/共111页2.风压高度变化系数z 地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类指有密集建筑群的城市市区；D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 第38页/共111页3.高度z 处的风振系数z 脉动增大系数； 脉动影响系数；z 振型系数，查表F1.1， z =1；z 风压高度变化系数。1zzz 第39页/共111页T1=(0.0070.013)H 钢结构可取高值，钢筋混凝土结构可取低值。 本例取T1=0.013*50=0.65（S），0

12、T12=0.35*0.652=0.15(KNs2/m2)，=1.96第40页/共111页=0.87第41页/共111页z z=1z z第42页/共111页3. 高度z 处的风振系数z 脉动增大系数； 脉动影响系数；z 振型系数，查表F1.1， z =1；z 风压高度变化系数。1zzz 1.96 0.87 112.061.61z 第43页/共111页4. 风载体形系数s 查建筑结构荷载规范（GB80009-2001）中的表7.3.1中第34项中的“塔架”风向情形，挡风系数=0.35，得s=2.1。第44页/共111页s s=2.1第45页/共111页5. 风荷载标准值计算02.44 0.35 1

13、.6 4054.656()hkFBHKNkz02=2.06 2.1 1.61 0.352.44(/)szKN m 第46页/共111页二、塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算 荷载效应标准组合：1.作用于桩基承台顶面的竖向力： 塔机自重：F1 F1=G0+G1+G2+G3+G4 =251+37.4+3.8+19.8+138=450（KN） 起吊重量：F2=60（KN） V= F1 +F2=450+60=510（kN）2.承台自重和上面覆土自重 G=25.0LLh+20.0LLD =(25.04.54.51.2+20.04.54.50) = 607.5(kN) 第47页/共111页二、塔吊基础承台

14、顶面的竖向力与弯矩计算3. 塔吊的倾覆力矩： M=G1*RG1+G2*RG2-G3*RG3-G4*RG4+G1*RG1 +0.9（Qmin*RQmin+c*Fh*H0/2） =37.4*22+3.8*11.5-19.8*6.3-138*11.8 +0.9*（60*11.5+54.656*40/2） =718.168（KN.m）第48页/共111页二、塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算 荷载效应基本组合：1.作用于桩基承台顶面的竖向力： 塔机自重：F1 F1=G0+G1+G2+G3+G4 =251+37.4+3.8+19.8+138=450（KN） 起吊重量：F2=60（KN） V= 1.2*F

15、1 +1.4*F2=1.2*450+1.4*60=624（kN）2.承台自重和上面覆土自重 G=1.2*（25.0LLh+20.0LLD ） =1.2*(25.04.54.51.2+20.04.54.50) =729(kN) 第49页/共111页二、塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算3. 塔吊的倾覆力矩： M=1.2*（G1*RG1+G2*RG2-G3*RG3-G4*RG4+G1*RG1) +1.4*0.9*（Qmin*RQmin+c*Fh*H0/2） =1.2*(37.4*22+3.8*11.5-19.8*6.3-138*11.8) +1.4*0.9*（60*11.5+54.656*40/2

16、） =1182.763（KN.m）第50页/共111页三、矩形承台弯矩的计算第51页/共111页第52页/共111页三、矩形承台弯矩的计算1. 桩顶竖向力的计算(GB 50007-2002第8.5.3条) n单桩个数，n=4；V作用于桩基承台顶面的竖向力设计值；G桩基承台的自重标准值；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X、Y方向距离(m)， xi=yi =1.85m；Ni单桩桩顶竖向力设计值(kN)。22yixiiiiM yM yVGNnyx 第53页/共111页三、矩形承台弯矩的计算 按荷载效应标准组合计算Ni 按荷载效应基本组合计算Nimax2min

17、2510+607.5718.168 1.85473.47()41.852510+607.5718.168 1.8585.28()41.852iiNKNNKN max2min26247291182.763 1.85658.666()41.8526247291182.763 1.8518.584()41.852iiNKNNKN 第54页/共111页三、矩形承台弯矩的计算 2. 矩形承台弯矩的计算(GB 50007-2002第8.5.16条) Mx,My计算截面处X、Y方向的弯矩设计值(kN.m)； xi,yi单桩相对承台中心轴的X、Y方向距离(m)； Ni1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN

18、)，xiiyiiMN yMN x i11GN =Nn第55页/共111页三、矩形承台弯矩的计算 经过计算得到弯矩设计值：11729658.666476.4164iGNNn905.19(. )xiiMN yKN m 第56页/共111页四、矩形承台承台主筋计算 1. 配筋面积计算,公式如下: 依据混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)中7.2条。 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， fc =16.7N/mm2； h0承台的计算高度。1,112,1/2ssscoMf bh

19、 ssoyMAh f 第57页/共111页四、矩形承台承台主筋计算 经过计算得 由于最小配筋率为min= 0.24% （取0.2%与45ft/fy的大者）所以最小配筋面积:As=4500*1200*0.24%= 12960（mm2）。 故取 Asx= Asy = 12960 mm2。622106905.19 100.0011 16.7 4500 115011 211 2 0.0110.0011/21 0.001/20.9995905.19 102625.05(mm2)0.9995 1150 300 scssssoyMf bhMAh f 第58页/共111页五、矩形承台截面抗剪切计算 依据建筑地

20、基基础设计规范(GB 50007-2002第8.5.4、8.5.9条。hstooVf b h 1.751.0 第59页/共111页五、矩形承台截面抗剪切计算 依据依据建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002第第8.5.18条。条。V扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力设计值；本组合时斜截面的最大剪力设计值；V=2Ni1=2*476.416=952.832（KN） hs受剪切承载力截面高度影响系数按下式计算。受剪切承载力截面高度影响系数按下式计算。板的有效高板的有效高 度度h0小于小于800mm时时h

21、0取取800mm,h0大于大于2000nmm时时h0取取2000nmm 。00hstVf b h 140800/hsh 第60页/共111页五、矩形承台截面抗剪切计算剪切系数； 计算截面的剪跨比x=ax/h0, y=ay/h0。ax、ay为柱边或承台变阶处至x、y方向计算一排桩的桩边的水平距离，当=3时取=3。1.751.0 00hstVf b h 第61页/共111页五、矩形承台截面抗剪切计算11440800/800/11500.913hsh 018509002000.6521150 xxyah 000.913 1.059 1.574500 11507855552()7855.552()hs

22、tf b hNKN 1.751.751.0591.00.652 1.0 00=952.832()7855.525()hstVKNf b hKN 承台满足抗剪要求，只需构造配箍筋承台满足抗剪要求，只需构造配箍筋。第62页/共111页六、桩身混凝土承载力验算 依据建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002第8.5.9条） 桩顶轴向压力设计值应足下面的公式：Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值 fc混凝土轴心抗压强度设计值按现行混凝土结构设计规范取值 Ap桩身横截面积； c工作条件系数预制桩取0.75，灌注桩取0.60.7 (水下灌注桩或长桩时用低值) pccQA f第63页/共111

23、页六、桩身混凝土承载力验算 依据建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002第8.5.1条），灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%0.65%（小直径取大值）。第64页/共111页七、桩竖向极限承载力验算及桩长计算 依据建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002第8.5.9条），桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式： Ra单桩竖向承载力特征值； qpa、qsia桩端端阻力桩侧阻力特征值由当地静载荷试 验结果统计分析算得； Ap桩底端横截面面积； up桩身周边长度； li第i层岩土的厚度。apappsia iRq Auq l第65页/共111页七、桩竖向极限承载力验算及桩长计算序号序号土厚度

24、土厚度(m)土侧阻力标准值土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准土端阻力标准值值(kPa)土名称土名称111.530 0粉土或砂土粉土或砂土20.5708000微风化灰岩微风化灰岩桩进入土层厚度及侧阻力标准值表桩进入土层厚度及侧阻力标准值表第66页/共111页第67页/共111页六、桩身混凝土承载力验算 根据前面的计算，桩的轴向压力设计值取Q=Nmax=473.47kN 桩身混凝土强度为C20，fc=11.90N/mm2； 桩的截面面积，A=(0.4/2)2*3.14=0.126m2； 水下灌注桩取c =0.6； 满足要求,只需构造配筋!6473470(N)=0.126 109.60 0.6=7

25、25760(N)pccpccQA fQA f 第68页/共111页六、桩身混凝土承载力验算 根据前面的计算，桩的轴向压力设计值取Q=Nmax=473.47kN 桩身混凝土强度为C20，fc=11.90N/mm2； 桩的截面面积，A=(0.4/2)2*3.14=0.126m2； 水下灌注桩取c =0.6； 满足要求,只需构造配筋!为什么不取为什么不取Q=Nmax=781.05KN6473470(N)=0.126 109.60 0.6=725760(N)pccpccQA fQA f 第69页/共111页六、桩身混凝土承载力验算 依据建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002第8.5.1条），

26、灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%0.65%（小直径取大值）。 取min=0.65%As= 0.65%*Ap= 0.65%*0.126*106=819（mm2）选配：614，As=923mm2第70页/共111页七、桩竖向极限承载力验算及桩长计算 依据建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002第8.5.9条），桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式： Ra单桩竖向承载力特征值； qpa、qsia桩端端阻力桩侧阻力特征值由当地静载荷试 验结果统计分析算得； Ap桩底端横截面面积； up桩身周边长度； li第i层岩土的厚度。apappsia iRq Auq l第71页/共111页七、桩竖向极限承

27、载力验算及桩长计算 桩的入土深度为12m，桩端位于第2土层，则桩的竖向极限承载力为：Q=473.47KNRa=1485.28KN，满足要求。序号序号土厚度土厚度(m)土侧阻力标准值土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准土端阻力标准值值(kPa)土名称土名称111.530 0粉土或砂土粉土或砂土20.5708000微风化灰岩微风化灰岩桩进入土层厚度及侧阻力标准值表桩进入土层厚度及侧阻力标准值表8000 0.126(0.4 3.14) (30 11.570 0.5)aR第72页/共111页七、桩竖向极限承载力验算及桩长计算 桩的入土深度为12m，桩端位于第2土层，则桩的竖向极限承载力为：Q=473.

28、47KNRa=1485.28KN，满足要求。序号序号土厚度土厚度(m)土侧阻力标准值土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准土端阻力标准值值(kPa)土名称土名称111.530 0粉土或砂土粉土或砂土20.5708000微风化灰岩微风化灰岩桩进入土层厚度及侧阻力标准值表桩进入土层厚度及侧阻力标准值表8000 0.126(0.4 3.14) (30 11.570 0.5)aR这里为什么取这里为什么取0.5m，而不是取，而不是取0或更大深度？或更大深度？参见参见建筑地基基建筑地基基础设计规范础设计规范第第8.5.2条。条。第73页/共111页第74页/共111页第75页/共111页第76页/共111页第77页/共111页塔式起重机基础施工第78页/共111页基础施工基础施工第79页/共111页基础施工基础施工第