塔吊基础设计讲解

塔吊基础设计讲解一、概述1.1编制依据地基基础设计规GB50007—2002塔吊起重机设计规GB/T13752—92砼设计规桩基技术规JGJ94—94塔吊说明书1.2塔吊基础设计要点1.2.1塔吊基础所承受的外力根据塔式起重机设计规(GB/T13752-92),塔机设计荷载包括基本荷载----自重荷载，起升荷载，包括或不包括起升机构传动机构加速荷载，坡度荷载附加荷载----工作状态的风荷载特殊荷载----非匀速提升重物荷载，非工作状态风载，动或静态试验荷载，碰撞荷载，突然停机荷载。上述各项荷载和荷载组合往往以塔吊作用于基础顶面的，分为非工作状态和工作状态的竖向力，水平力和弯矩表示。但仅限于塔吊自由高度时的外力，附墙后外力如何变化说明书中未作说明，依据力学分析可知附墙后再增加塔吊高度时垂直荷载有所增加但弯矩和水平力大为减少有利于塔吊的安全。1.2.2依据说明书选择塔吊基础存在的问题当前塔吊基础的选型或基础外力仅与塔吊吊钩的高度有关，其中存在如下问题：未反映不同地域风载的不同：基本风压在陆约0.3~0.4KN/m2，在沿海约0.9KN/m2二者相差三倍左右。影响风载的高度变化系数，距地面40m为1.56距地面100m为2.09,二者相差约30%。而风载值在很大程度上决定塔吊的水平力与部分弯矩。2） 若干塔吊说明书提供的塔吊对基础的作用力仅示有压力和拉力，未说明是何种情况下的外力；也未说明作用在单肢上抑或双肢上；也未提供计算必不可少的水平作用力；以此为据设计基础条件不足。3） 说明书中的基础构造不合理：说明书提供的基础块配筋既不合理又偏大，以H3/36B为例选M169N，基础尺寸为6.45X6.45X1.7m,双层双向配55^25钢筋Ag=4X55X490=107800mm2而按砼规计算Ag=2X6416=12832mm2二者相差甚远。1.2.3塔吊基础设计容：塔吊对基础的基本要:塔吊通过基础或承台传递的作用力不大于天然（人工）地基承载力特征值或桩的承载力，以及塔吊在各种工况下均能保持其稳定性。1） 确定基础外力：根据施工项目特点选择塔吊型号，臂长，初始立塔高度，极限高度，附墙道数，标高和具体立塔位置。塔吊供应厂家根据上述条件提供初始立塔高度及顶升附墙后的，非工作状态及工作状态时，作用在基础顶面的竖向力N,水平力H和弯矩M。厂家尚应提供附墙装置类型、塔吊中心与附墙点的距离和作用力；提出予埋节（件）的位置和埋深等资料。2） 确定基础型式：塔吊基础应在基坑方案确定以后进行选型和计算。塔吊基础型式与基坑边坡有关：当塔吊座落于基坑，可在天然地基或人工地基上作独立的塔吊基础；若塔吊在基础底板完成后安装，且有安装条件时也可利用或部分利用建物底板作塔吊基础。当塔吊位于基坑侧壁以上：灌注桩护坡时，可部分利用护坡桩支承塔吊，被利用的护坡桩应具有支护和支承双重功能。边坡为自然放坡时，可采用独立式塔吊基础，地基应有足够的承载力和稳定性。采用土钉墙护坡除地基应有足够的承载力外，土钉应保证塔基的稳定性。

3） 计算基础对地基的压力：理论上应计算塔吊最大自由高度及附墙后最大高度时非工作与工作状态，四种情况下对地基的压力，取其中最大值。塔吊基础设计，可以只计算非工作状态下最大自由高度时，作用力沿塔吊基础对角线时的基础对地基的作用力，满足此种要求则同时满足了其它要求。4） 核算地基承载力：采用天然地基时可依据地基的物理，力学指标确定地基的容许承载力，或用其他方法确定地基容许承载力并进行修正后以核算是否满足基础的要求。当使用桩基则需进行桩基设计5） 基础或承台强度计算：各种基础均需核算冲切受剪是否满足要求，并计算配筋。对于承受拉力的桩尚应核算桩的承拉力以及承台在反向作用力时的强度与配筋。6） 基础稳定性核算：基础稳定性计算包括滑移和倾覆均需具有足够的安全度。1.3塔吊对基础的作用力1型式I（图1-1）Hi-i提供条件为竖向力N（KN）水平力H（KN）弯矩M’（KN.m）Hi-i作用于基底的竖向力：N+G=N+25A2h（叩）式中G为基础重：25 砼单位重量（KN/m3）A 方形基础之边长（m）h——基础或承台高（m）弯矩：M=M’+Hh（KN.m）

z z 并 A图】22型式II(图1-2)提供条件为竖向力F1F2水平力HF1F2为塔吊起重臂与塔吊之对称轴呈45。方向时单肢的作用力，若需反算弯矩和垂直力，可近似取N=(F1-F2)2M=(F1+F2)0.707A’式中F1F2均取绝对值

1.3.3常用塔吊的计算参数FO/23B （塔身2mX2m）工作状态非5工作状态吊钩高重量N弯矩M’水平力H支座反力重量N弯矩M’水平力H支座反力拉力压力拉力压力mkgmkgkgkgkgkgmkgkgkgkg8.854130993761831237255079044130727604628162463831111.8557101038501989250085286345710727605133158513870614.8572901087992147264685511347290727605638154563910117.8587701140712295280755746048770727606862150863947120.8602501197862443298485997350250727607335147163984123.8617301259462591317876265251730727607809143464021126.8632101325502739338936549853210727608460139764058129.8646901395972887361656851054690980369111230835042832.86617014708830343860471089561701259139762331656125035.867650155023318241209750345765015574210413439797280438.869130163402333043981785465913018752511063555258509041.870610172225347846918922236061022126111714678039810844.8720701814913626500238606862090256949123658081411185047.8735701912013774532939007863570294591130169455612634150.87505020135639225673094255650503341851366710903114155653.87653021195440706033498599665303757321431812423815750356.878010222996421864104103109680104192331496914017817418359.8794902344814366680401077856949046468515520156849191594FO/23C （塔身1.6mX1.6m）工作状态非5工作状态吊钩高重量N弯矩M’水平力H支座反力重量N弯矩M’水平力H支座反力拉力压力拉力压力mkgmkgkgkgkgkgmkgkgkgkg8.851200985961631337405934041200727603988240454464511.8523501028421764354576163242350727604413237574493214.8535001074861897373626411243500727604838234704522017.8546501125292030394556678044650727606013231824550720.8558001179702162417366963645800727606438228954579523.8567701235712284441377252246770727606827226524603726.8577401295372406467117558147740727607362224104628029.85871013586825274945778812487108447878972769952054

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35.86065014962327705546485789506501348328967509827630738.86162015704728925872789537516201624159502637608957041.8625901648373013621619345652590191603100367729510359044.86356017299031356576797547535602223951057191588118363ST60/14 (2mX2m)工作状态非工作状态吊钩高N自重M，弯矩H剪力支座反力N自重M，弯矩H剪力支座反力拉力压力拉力压力mkgmkgkgkgkgkgmkgkgkgkg8.854130993761831237255079044130727604628162463831111.8557101038501989250085286345710727605133158513870614.8572901087992147264685511347290727605638154563910117.8587701140712295280755746048770727606862150863947120.8602501197862443298485997350250727607335147163984123.8617301259462591317876265251730727607809143464021126.8632101325502759338936549853210727608460139764058129.8646901395972887361656851054690980369111230835042832.86617014708830343860471689561701259139762331656125035.867650155023318241209750345765015574210413439797280438.869130163402333043981785465913019752511063555258509041.870610172225347846918822236061022126111714678039810844.8720901814913626500238606862090256949123658081411185947.8735701912013774532939007863570294591130169455612634150.87505020135639225673094255650503341851366710903114155653.87653021195440706033498599665303757321431812423815750356.878010222996421864104103109680104192331496914017817418359.8794902344814366680401077856949046468515620156849191594P16A (1.6mX1.6m)工作状态非5工作状态吊钩下高度N自重M，力矩H剪切力支座反力N自重M，力矩H剪切力支座反力拉力压力拉力压力mkgmkgkgkgkgkgmkgkgkgkg8.0053559677501748191994597947559559704848150333881211.0054154699081805200894716648154559705033148843896114.0055344745141921220074967949344559705402145863925817.0055939776531979233685133749939559705587144383940720.0057129856582094269215548651129559706599141403970523.0058319944682210308626002152319610937273163074246726.00595091039992325351496490353509838757781269685372329.0060699114185244139751701005469910835482903844665795

32.006129411950624984216272809552941212308544444917213835.006248413057926144719078432564841482569052571938543538.006367414219627295248184318576741769789560707129954941.00648641543282845580209045258864207398100688504711447944.00654591605812903608789360859459223244103229252112225147.00666491734473018667701000946064925621010830108081138406256HC (2mX2m)节身吊钩高度(m)工作状态非工作状态M’(kN.m)H(KN)N(KN)M’(kN.m)H(KN)N(KN)臂长60m12.419701863717333359616.620481965919694261920.721322168222855164124.822232270525505666429.023212472828926468733.124242575132187071037.325352777335667573341.426593279639378175545.528415481943318677849.7295556842440387801臂长65m12.419331767216743363716.620101969519104266020.720932171822265168324.821832274124915670529.022792476428336472833.123822578631597075137.324935180935077577441.426555283238788179745.528395585542728681949.7295757873434487842臂长70m12.418291770716273367716.619041973018634270020.719862075321795172324.820752277624445674629.021702379827876476833.122895082131127079137.324475284434607581441.426335586738318183745.528295689042258686049.7295458913429787883

1.4常用塔吊说明书推荐基础尺寸与对地基承载力的要求:基础的型号与构造示于图1-3与相应表型号边长A(mm)高度h(mm)①②体积（m3直径根数直径根数M52N40001350少20240108X821.6M64N44501350少20240108X826.73M74N48001350少20280148X831.1M81N50001350少203001410X1033.8M101N56001350少253301611X1142.3M126N62501350少255201614X1452.8M142N59401700少253801612X1259.2M169N645017000255502013X1370.7型号中数字表示基础重（T）地基承载力kg/cm2(105N/m2)Fo/23C 1.6mX1.6mFo/23B2mX2m吊钩高m基础型号吊钩高m基础型号M64NM74NM81NM101NM81NM101NM142NM126NM169N8.81.611.341.220.978.81.240.991.070.900.8611.81.681.381.261.0011.81.281.021.080.860.8814.81.751.431.301.0214.81.331.041.040.860.9017.81.831.491.351.0517.81.371.071.070.880.9220.81.921.541.401.0920.81.431.111.090.900.9423.82.021.611.451.1223.81.491.151.120.931.0226.82.121.691.511.1526.81.551.191.160.961.0729.82.241.761.571.1929.81.621.231.190.991.0232.82.371.851.641.2332.81.701.281.231.021.0535.82.521.951.721.2835.81.911.371.301.061.0938.82.352.001.4038.82.391.611.461.201.2041.82.501.6441.81.921.651.311.3344.81.9544.82.341.901.671.4847.82.892.201.831.6650.82.592.161.87

53.82.1356.82.4659.82.85地基承载力kg/m2(105N/m2)M3/36B 2mX2m吊钩高mM101NM142NM126NM169N9.71.491.371.141.1512.71.491.371.151.1615.71.491.381.151.1618.71.491.381.151.1621.71.501.401.161.1824.71.551.431.191.2027.71.601.471.231.2330.71.661.521.271.2633.71.731.571.311.3036.71.801.621.351.3339.71.881.671.401.3742.71.961.731.451.4145.72.061.791.501.4548.72.161.861.551.5054.72.562.131.761.66ST60/14的基底压力 kg/cm2(105N/m2)1.6mX1.6m2mX2m吊钩高mM64NM74NM81NM101N吊钩高mM81NM101NM142NM126NM169N8.81.611.341.220.978.81.240.991.070.900.8611.81.681.381.261.0011.81.281.021.080.860.8814.81.751.431.301.0214.81.331.041.040.860.9017.81.831.491.351.0517.81.371.071.070.880.9220.81.921.541.401.0920.81.431.111.090.900.9423.82.021.611.451.1223.81.491.151.120.931.0226.82.121.691.511.1526.81.551.191.160.961.0729.82.241.761.571.1929.81.621.231.199.991.0232.82.371.851.641.2332.81.701.281.231.021.0535.82.521.951.721.2835.81.911.371.301.061.0938.82.352.001.4038.82.391.611.461.201.2041.82.501.6441.81.921.851.371.3544.81.9544.82.341.901.671.4847.82.892.201.831.6650.82.592.161.87

53.82.1356.82.4659.82.85P16A的基底压力 kg/cm2(105N/m2)吊钩下高度M52NM64NM74NM81NM101NM126N8.001.611.271.091.010.830.7011.001.651.301.111.030.840.7114.001.731.351.151.070.930.7317.001.781.381.171.090.970.7420.001.891.451.231.130.920.7723.002.071.551.301.200.960.8026.002.281.681.391.271.020.9229.002.721.901.531.381.080.9032.00****2.131.681.501.140.9335.00****2.732.061.801.311.0338.00********2.582.201.521.1441.00************2.741.771.2844.00****************1.931.3747.00****************2.321.56256冷塔基边长（m）安装高度（m）地基承载力（KN/m2）臂长10013016019022025012.46.25.55.24.94.84.7sudar0./0.516.66.35.65.35.04.94.920.76.65.95.55.35.15.124.86.86.15.65.55.35.329.07.16.36.05.75.65.633.17.36.66.25.95.85.837.37.56.86.46.16.06.041.47.87.06.66.36.26.245.58.07.26.86.56.56.549.78.07.26.86.56.56.512.46.25.55.14.84.64.5sudar0./0.616.66.35.65.24.94.74.620.76.55.85.45.15.04.824.86.76.05.65.35.15.129.07.06.25.85.65.55.533.17.26.56.05.85.65.637.37.56.76.26.05.85.841.47.76.96.56.26.06.0

45.58.07.16.76.46.36.349.78.07.16.76.46.36.312.46.35.65.25.04.84.8sua3377316.66.55.85.45.25.05.020.76.76.05.75.45.35.324.86.96.25.95.65.55.529.07.26.56.15.95.85.833.17.46.76.36.16.06.037.37.66.96.56.36.26.241.47.97.16.76.56.46.445.58.17.36.96.66.66.649.78.27.36.96.76.66.6注：基础高度1.4m二、天然地基独立基础计算2.1基底压力计算：按承载力计算地基应符合下式要求PWf （2-1）式中P----基底平均压力（104N/m2）fa——修正后地基承载力特征值（104N/m2）见2.2受偏心荷载作用时除需符合式2-1外尚应满足PW1.2f （2-2）式中Pmax----基底最大边缘压力2.1.1轴心或单向偏心荷载的基底压力计算式示于表2-1轴心、单向偏心受压基础底面地基压力计算公式及适用围（表2-1）

偏心距e=0e<A/6(Pmin>0)e=A/6(Pmin=0)e>A/6(Pmin<0)A/6<e<A/4注：A--为基础底边的长度（m）；N--为设计标高以上结构的竖向荷载（104N）；G为基础自重及土重（104N）；K--为竖向荷重偏心作用点至基础底面最大压力边缘的距离（m）；P、Pmzx、七「-分别为基础底面的平均压力、最大边缘压力和最小边缘压力（104N/m2）。e--竖向力的偏心距e=M/（N+G）,该值不宜＞A/4,否则基础转动过大（考虑桩承受拉力时不受此限）。2.1.2双向偏心受压基础的地基压力计算:双向偏心即荷载作用点不在基础对称轴上，对塔吊基础来说，集中力可以O为圆心，以偏心距为半径沿元周移动。当作用力与对称呈45。角时近力作用点的基础顶角压力最大，反之最小。1.基底压力计算式:1.基底压力计算式:I.当（ex+ey）WA/6时（图2-1）,地基不承受拉力时通用计算式为Pmax.二【(N+G)/F】土MX/WX土My/Wy塔吊采用形基础，作用力在对角线上当：2exWA/6时上式改写为Pmax,二【(N+G)/A2】±2(Mx/Wx)=[(N+G)/A2]±[2X6(N+G)e]/A3=[(N+G)/A2](1±12e/A) (2-6)x式中：e---作用力对主轴交点的偏心矩 e=M/（N+G）ex、e「一作用力对X、Y轴的偏心矩，方形基础作用力与主轴45ex、e二e二Cos45oe=0.707eWX.y基础底面的断面系数方形基础WWX.y基础底面的断面系数方形基础Wx=Wy(1/6)AA2=A3/6其他见前注。当复合地基可承受拉力时仍用式2-6计算，偏心距不受限制。II.当2e>A/6时（图2.2）不考虑地基承受拉力x（2-7）Pmax=Co(N+G)/KxKy（2-7）式中：Co 系数取0.35Kx、Ky----分别为MxMy对应的竖向荷载作用点至基础边的距离，对方形基础，外力作用点在对角线上则Kx=Ky=(A/2)-e其它见前注r2.基底受压面积核算:A-'脖其它见前注r2.基底受压面积核算:A-'脖1!I.!T当e不同时有两种不同的应力状态（图2-2,2-3）图2-3表示局部受压面积小于基础的一半，这种情况规所不允许，应力计算若呈这种形态则需调整底面积或荷载使其达到（图2-2）应力状态。应力状态介定方法为:■/N+G=b2Pmax/6(2-8).Lb=[6(N+G)/Pmax]i/2(2-8)若b>A属图2-2情况b<A属图2-3情况，表示地基受压面积不足基底面积一半，若地基不承受拉力则应予调整。2.2地基承载力特征值与下卧层验算2.2.1地基承载力特征值：（与）根据新规，地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试，公式计算并结合工程实践经验等方法综合确定。参照旧规提供以下方法确定地基的承载力fak，即表中［R］值。I.按土的物理指标确定承载力（表2-2~2-8）碎石土容许承载力［R］（104N/m2） 表2-2

土的名称密实度稍密中密密实卵石30~4050~8080~100碎石20~3040~7070~90圆砾20~3030~5050~70角砾15~2020~4040~60注:①表中数值仅适用于骨架颗粒空隙全部由中砂;粗砂;硬塑;竖硬状态的粘性土所充填者。②当粗颗粒为中等风化或强风化时，可按其风化程度适当降低其容许承载力，当颗粒间呈半胶结状时，可适当提高其容许承载力。TOC\o"1-5"\h\z砂土容许承载力[R](104N/m2) 表2-3土的名称密实度稍密中密密实砾砂'粗砂'中砂(与饱和度无关)16~2224~3440细砂、粉砂稍湿很湿12~1616~2212~163020TOC\o"1-5"\h\z老粘性土容许承载力[R] 表2-4含水比^0.40.50.60.70.8容许承载[R](104N/m3)7058504338TOC\o"1-5"\h\z注：①含水比N为天然含水量w与液限WL的比值。②本表仅适用于压缩模量Es大于150X10N/cm2的老粘性土。沿海地区淤泥和淤泥质土容许承载力[R] 表2-5天然含水量w(%)36404550556575容许承载力[R](104N/m2)10987654TOC\o"1-5"\h\z注：①对于陆淤泥和淤泥质土，也可参照上表使用。②W为原状土的天然含水量。一般粘性土容许承载力[R](104N/m2) 表2-6孔隙比e塑性指数IpW10>10液性指数I,00.51.000.250.500.751.001.20.50.6353031262823453841343731(34)28(25)

0.72521193128252320160.82017152623211916130.91614122220181613101.0121019171513111.115131110注：有括号者仅供插用。红粘土容许承载力[R] 表2-7含水比^0.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.09容许承载力[R](104N/m2)3530262321191715131211注：本表适用于广西、、地区的红粘土，对于母岩、成因类型、物理力学性质相似的其他地区的红粘土，仅供参照。粘性素填土容许承载力[R] 表2-8压缩模量Es(10N/cm2)7050493020容许承载力[R](104N/m2)15131186注：①本表只适用于堆填时间超过十年的粘土和亚粘土，以及超过五年的轻亚粘土。②压实填土的容许承载力，可按填土地基的密实度，含水量和边坡坡度，由试验确定。II.根据触探试验确定地基容许承载力(1)按钻探资料提供的标准贯入试验锤击数N压,可按表2-9或表2-10确定63.5地基容许承载力。砂土容许承载力[R] 表2-9标准贯入试验锤击数N63.510~1515~3030~50容许承载力[R](104N/m3)14~1818~3434~50老粘性土和一般粘性土容许承载力[R] 表2-10标准贯入试验锤击数N35357911131517192123容许承载力[R](104N/m2)1216202428323642505866⑵根据轻便触探试验锤击数Nio，可按表2T或表2-12确定地基容许承载力。TOC\o"1-5"\h\z一般粘性土容许承载力[R] 表2-11轻便触探试验锤击数N1015202530容许承载力[R]（104N/m2）10141822粘性素填土容许承载力[R] 表2-12轻便触探试验锤击数N1010203040容许承载力[R]（104N/m2）8111315TOC\o"1-5"\h\z2.2.2地基承载力的修正当基础宽度大于3m，深度大于0.5m时可按下式修正地基的承载力；f=f+ny（d-0.5）+nY（A-3） （2-9）aakdm b式中：fa----修正后的地基承载力特征值（T/m2）fak----原地基承载力特征值（T/m2）nbnd----宽度与深度修正系数（表2-13）Ym-—-基底以上基础与覆土的加权平均容重（T/m3）处于地下水位以下部分考虑水的浮力作用。Y--—基底以下土的平均容量（T/m3）亦需考虑浮重；A----基础底面宽度（m）d----基础埋置深度（m）,-般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。承载力修正系数 表2-13土的类别nn淤泥和淤泥质土01.0人工填土e或1,大于等于0.85的粘性土01.0大面积压实填土压实系数大于0.95、粘粒含量PcN10%的粉土最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石001.52.0粉土粘粒含量P°N10%的粉土粘粒含量P<10%的粉土0.30.51.52.0^c

e及Il均小于0.85的粘性土0.31.6粉砂、细砂（不包括很湿与饱和时的稍密状态）2.03.0中砂'粗砂'砾砂和碎石土3.04.4注：压实系数二控制干密度/最大干密度2.2.3软弱下卧层验算：（图2-4）当地基受力层围有软弱下卧层时应按下式验算Pz+PczWfz （2-10）式中：Pz 软弱下卧层顶面的附加压力值T/m2（式2-11）Pcz----软弱下卧层顶面土的自重压力T/m2faz----软弱层顶面经修正后的地基承载力即式（2-9）中匚T/m2Pz二LA（P-PC）/（A+2ztg9）（L+2ztg9）式中A.L为矩形基础的短、长边的长度m；P----基底平均压力T/m2PC----基底处土的自重压力T/m2z----基础底面至软弱下卧层顶面的距离m对形基础，上式可转换为9----压力扩散角（见表2-14）对形基础，上式可转换为Pz=A2(P-PC)/(A+2ztg9)式中A——基础边长压力扩散角9 表2-14ES1/ES2z/A0.250.50360230510。2501020。300

注：1.%,Es2为上、下层土的压缩模量；Z/A<0.25时6=00,Z/A>0.5时6不变；当缺少E值资料时可近似取粗、中砂、碎石：6=30。其他较细材料6=220(tg220=0.404)在换土时采用灰土时，6取300(tg300=0.577)地基计算参数若地勘资料不完全，可参照表2-15选用。土的平均物理、力学性质指标 表2-15土类孔隙比天然含水量w(%)塑限wp(%)密度？(g/cm2)粘聚力C(KP)a摩擦角0(度)变形模量e0(MP)a标准的计算的砂土粗砂0.4~0.50.5~0.60.6~0.715~1819~2223~252.051.951.90210000424038464033中砂0.4~0.50.5~0.60.6~0.715~1819~2223~252.051.951.90321000403835464033细砂0.4~0.50.5~0.60.6~0.715~1819~2223~252.051.951.90642000383632372824粉砂0.5~0.60.6~0.70.7~0.815~1819~2223~252.051.951.90864532363428141210粉土粉质粘土粉土0.4~0.50.5~0.60.6~0.715~1819~2223~25<9.42.102.001.9510756523028271814110.4~0.50.5~0.60.6~0.715~1819~2223~259.5~12.42.102.001.951286753252423231613粘性土粘土0.4~0.50.5~0.60.6~0.70.7~0.815~1819~2223~2526~2912.5~15.42.102.001.951.9042211472515100524232221452115120.5~0.60.6~0.70.7~0.80.8~0.90.9~1.019~2223~2526~2930~3435~4015.5~18.42.001.951.901.851.80502519110835151008052221201918391815138

0.6~0.723~251.95684020330.7~0.80.8~0.926~2930~3418.5~22.41.901.8534282520191819130.9~1.035~401.8019101790.7~0.826~291.90826018280.8~0.930~3422.5~26.41.8541301716粘0.9~1.135~401.7536251611土0.8~0.930~3426.5~30.41.85946516240.9~1.135~401.7547351514注：1.平均比重取：砂一2.65,粉土一2.70,粉质粘土一2.71,粘土一2.74。粗砂与中砂的E。值适用于不均匀系数q=3时，当Cu>5时应按表中所列值减少2/3,Cu为中间值时E。值按插法确定。对于地基稳定计算，采用摩擦角。的计算值低于标准值2。。2.3局部换土地基的计算当天然地基较弱，不能满足设计要求或基础过大，可以在基础以下作部分人工地基以提高其承载力。（图2-5） “|“ztge1.2地基常采用换填砂、砂砾或灰土方法处理,ztgQ图扑ztge1.2地基常采用换填砂、砂砾或灰土方法处理,ztgQ图扑常称原砂垫层或灰土垫层。计算式同式2-10，但原软弱下卧层以垫层底天然地基取代Pz+PczWfz式中：Pz----原天然地基在垫层底面处的附加压力设计值T/m2（式2-11）Pcz----垫层底面土的自重压力T/m2faz----天然土层在垫层底面处经修正后的地基承载力特征值T/m（式2-9）中fa采用换土地基（垫层）时，基础底面积可根据垫层的承载力确定，不作修正。垫层承载力特征值示于表2-16垫层承载力 表2-16垫层材料压实系数承载力T/m2

碎石、卵石0.94—0.9720—30砂砾（砾占30~50%）0.94—0.9720—25土砾（砾占30~50%）0.94—0.9715—20中、粗、砾砂0.94—0.9715—20粘土'粉土0.94—0.9713—18灰土0.93—0.9520—25压实系数=控制干密度/最大干密度；JJ，｝,，,图2~6(2-12)(2-13)2.4基础的强度验算（图；JJ，｝,，,图2~6(2-12)(2-13)计算式为：QW[Q]式中：Q----由于地基净反力七产生的冲切力Q二PAj1A1----冲切面以外，基底冲切力作用面积Pj----地基净反力，偏心受压可取Pmax计算净反力[Q] 容许冲切力[Q]=0.7fLA2 （2-14）A2 抗冲切面积fL----基础砼抗拉设计强度（表2-17）砼的抗压抗拉设计值（N/mm2） 表2-17名称代号C0.25CCC3035轴心抗压fC9.611.914.316.719.1轴心抗拉f L 0.11.271.431.571.71基础强度计算主要取决于砼抗冲切，由于砼体量很大（主要出于需要基础的重量），抗冲切不会不足，因此选用高标抗砼并非必要。2.5底板配筋计算

⑴帔受压⑴帔受压轴心受压(图2-7a)予埋脚边两个方向弯矩均为MjMjl/24(A-a)2(2A+a)P. (2-15)单向偏心受压(图2-7b)予埋脚边弯矩为：对I--IM=(p/48)(A-a)2(2A+a)(P.+P.) (2-16)对II--HMx=(P/48)(A-a)2(2A+a)(P.ma+P.”) (2-17)双向偏心受压(图2-7c)作用力在与对称轴成45。线上时予埋脚边两个方向弯矩均为Mx=(8/48)(A-a)2(2A+a)(P.+P.「 (2-18)简化计算取Pjmax代入上式偏于安全的两个方向的弯矩，为Mx=My=(1/24)P. (A-a)2(2A+a) (2-19)式中P. 地基平均净反力T/m2P----弯矩增大系数，表2-18P.ma、P,m.n 地基最大最小净反力T/m2七、P.川----对应于载面1、川处的地基净压力T/m2其它示于图2-7增大系数B 表2-18a/AP,,/P0.30.40.50.60.70.80.980.10.20.30.41.2561.2431.2341.2241.2041.1.1.1791.1591.1521.1451.1.1191.1141.1091.1041.0841.0801.1.1.1.1.1.1.0251.1.1.0.51.2151.1721.1.1001.1.0441.0.61.2071.1651.1281.0961.0681.0431.0200.81.1921.1531.1191.1.1.0401.019注：表中中间值可用插入法求得。2.5.2底板配筋面积计算：A=M/0.9hf A=M/0.9（h-d）f （2-20）gxX 0g gyY 0g式中：Agx.七为X与Y方向配筋面积（mm2）MX,M为绕X与Y轴的弯矩（mm.N）fg---钢筋抗拉设计强度I级fg=210N/mm2 II级fg=300N/mm2ho----基础有效高度（mm）h二h-a式中a——有垫层时a=35+d无垫层时a=70+dd 钢筋直径（mm）由式2-20可见基础配筋量与砼强度无关砼结构规规定受弯构件最小配筋率0.2%或45f/fcY（fc----砼抗压设计强度，fY----钢筋抗拉设计强度）最小配筋率：中国规由0.1%提高到0.2%前苏联规为0.05%其他国家大小不一。最小配筋率的物理意义是少筋与适筋分界配筋量；为防止一旦发生裂缝即可能产生构件脆断的保证。在基础设计中，基础高度越大则需受拉钢筋越小，而按最小配筋率到需增加钢筋显然不合理。一般，大体量砼基础不太可能发生脆断现象，因而无需考虑最小配筋率的限制。2.6基础的稳定验算：塔吊基础承受较大的水平力和较小的竖向力，有可能产生基础的滑动，倾覆或基础与承重土层整体失稳，特别是当塔吊设于基坑附近时。由于塔吊对基础作用力方向的不确定，应选取最不利于基础稳定性的外力进行计算。2.6.1基础滑移计算(图2-8)作用于基础上的抗滑阻力应大于作用在基础上的水平力。匕=[(N+G)tg8+EA]/HN1.3 (2-21)式中：K^ 抗滑安全系数；N——作用于基础上的竖向荷载，KN；G——基础及其上覆土的自重，KN；H——作用于基础顶面的水平荷载，KN；Ep——基础侧面的被动土压力，KN/m(式2-22)tgS——基础与地基间的摩擦系数，对粘土取0.25~0.4，砂土取0.4A 基底的边长，m。被动土压力按下式计算：E=(1/2)yh2Kp+2ch(Kp)1/2 KN/m (2-22)p式中Kp—朗金被动土压系数Kp=tg2(45o+中/2) (2-23)Y 土的容重KN/m3中 土的摩擦角由式2-22可见被动土压力由两部分构成(图2-9)

当h=0时，。±二2c(Kp)i/2(2-24)h=h时，。下二2c(Kp)i/2+YhkpEp作用在应力图重心上，y=(o下+2o上)h/3(o下+o上)2.6.2基础倾覆计算(图2-10)(2-24)@2-10@2-10田Hl地翻鲜疆田Hl地翻鲜疆(2-26)对基础边端0点取矩，倾覆力矩含水平力，弯矩；平衡力矩含结构及基础重和基侧土的被动土压力，计算式为:Kj{[(N+G)A/2]+EpAY}/(Hh+M)N1.4(非工作状态)(2-25)N1.15(工作状态)(2-25)式中%—抗倾覆安全系数其它见前注也可用偏心矩核算当eWA/3时则不会倾覆，勿需计算。2.6.3基础与地基整体滑动失稳(图2-11)计算式为：K二Mr/MsN1.2~1.3式中K----地基整体滑动的安全系数;Mr 抗滑力矩，KN・m；M=R(ZNtg^+ZCL)

R i iiM——滑动力矩，KN-m。M=[(N+G)/A-yhA]x+HZ-MS式中N. 土条的法向分力，KN；tge----第I条土的摩擦系数，KPaC 第I条土的粘聚力，Kpa；L 第I条土的弧长，m；R----滑动园弧半径，m；其它符号意义同前。该种失隐常发生在地基含有软弱土层或软弱夹层时，它同时反映了土的承载力很难满足要求，必须采取其它措施解决。当地基承载力足以承担基础荷载则不大可能整体滑动失稳。2.6.4基坑边附近塔吊基础的稳定计算：(图2-12),图2T2地基的整体滑动槌」如图2-12(a)所示，将滑动土体ABCD分成若干土条，取其中第i条土条分析其受力情况。如图2-12(b)，土条上作用力有土条的自重Wi，方向垂直向下(忽略土条侧向力)。W二ybihi式中丫——土条重度bihi----分别为土条的宽度与平均高度。出［在土条滑动面上法向力为^，切向力为^则N二WcoseiT=W.sinB.e‘表示该土条底面中点的法线与竖直线的交角。在滑动面上作用有抗滑力与滑动力，其稳定应具有一定安全度；K=M/MiN1.2~1.3 (2-27)R式中K----基坑边坡滑移稳定系数mr----土条抗剪强度所产生的抗滑力矩M=£tLR=£(Ntg申+cL)RR fii i i二£(Wicos9tg申+cL.)Rtg申----土条的摩擦系数c 土条的粘聚力Mi----滑动力矩由土条自重和基础外力构成Mi=£TR+[(N+G)x+ZH-M]/A二£(Wsin9.)R+[(N+G)x+ZH-M]/A式2-26,2-27引用的园弧条方法：需反复计算才能确定滑移面，计算量很大，建议应用微机计算。当基坑较深，限于场地条件往往需护坡，此时可将塔吊条件提供给护坡设计单位，设计时边坡与塔吊的稳定一并考虑。例：Fo/23B,塔身2X2m，安装高度59.7m塔吊对基础顶面作用力N(KN)M(KN.m)H(KN)工作状态795234543.7非工作状态6954647156.21.根据塔吊说明书选择基础为M169N尺寸为6.45mX6.45mX1.7m配筋基顶基底各配双向筋，每层筋4)25-55根，要求地基承载力28.5X104N/m2非工作状态对比计算条件：采用原设定基6.45X6.45X1.7mG=6.45X6.45X1.7X2.5=176.8T=1768KN或取1690KNN+G=695+1768=2463KNM=4647+156.2X1.7=4913KN.m基底压力：偏心距

e=M/(N+G)=4913/2463=2m>A/6=6.45/6=1.08<A/3=6.45/4=2.15不会倾覆作用力沿对称轴(式2-5)P=2(N+G)/3KA=2X2463/3[(6.45/2)-2]6.45=208KN/m2作用力沿对角线e=0.707e=1.414m2e=2.828>A/6=1.08Kx=Ky=(A/2)-e=(6.45/2)-1.414=1.81mX(式2-7)P=Co(N+G)/KxKy=0.35X2463/1.812=263.13KN/m2比较2-5及2-7计算结果可见只计算沿对角线Pmax即可。受力面积核算根据(式2-8)b=[6(N+G)/P]1/2=(6X2463/263.13)1/2=7.5m>6.46m表明基础受压面积大于基底面积一半，勿需调整。对地基承载力的要求(式2-2)■/PW1.2f.•.f=Pmax/1.2=263.13/1.2=219KN/m2=21.9T/m2a该值小于说明书推荐基础对地基承载力的要求计算fa（修正后的地基承载力）与说明书要求28.5T/m2相差②配筋计算:双向偏心受压弯矩（式2-19）(28.5-21.9)/21.9=0.3=30%②配筋计算:双向偏心受压弯矩（式2-19）Pjmax=263.13KN-25KNX1.7=221KN/m2Mx=My=(1/24)Pjmax(A-a)2(2A+a)=(1/24)221(6.45-2)2(2X6.45+2)=2717KN・m底部钢筋（2-20）Ag=M/0.9(ho-d)fg=2717X106/0.9X1570X300=6416mm2采用①20筋n=(6416/314)+1=21根计算总用筋量；基顶因基础无负弯矩勿需配筋,下层2X21=42根说明书要求：4X55根=220根比值220/42=5.24倍工作状态对比计算N+G=795+1768=2563KNM=2345+43.7X1.7=2419KN.me=M/(N+G)=2419/2563=0.94M<6.45/6=1.08沿对称轴(式2-4)Pmax=[(N+G)/F](1±6e/A)=(2563/6.452)(1±6X0.94/6.46)min二61.6(1±0.87)=115.2KN/m28KN/m2沿对角线ex=e=0.707X0.94=0.66m2e=0.66X2=1.32m>1.08mx式2-7P=Co(N+G)/KxKy=0.35X2563/[(645/2)-0.66]2=136.3KN/m2工作状态基底压力136.3KN/m2远小于非工作状态，263.13KN/m2，所以只计算非工作状态即可。根据外力条件与地基承载力设计基础只计算非工作状态N=695KN M=4647KN.m H=156.2KN地基承载力，修正后fa=28.5X104N/m2,砼C20钢筋II级①初步计算估计底面积A2=695X1.4/28.5=34m2,A=5.8m基础高取1.3m设定基础6mX6mX1.3m荷载计算N+G=695+6X6X1.3X25=1865KNM=4647+156.2X1.3=4850KN基底压力：双向偏心e=M/(N+G)=4850/1865=2.6m>A/6=6/6=1ex=0.707e=1.84 2X1.84=3.68>A/6Kx=Ky=(A/2)-e=(6/2)-1.84=1.16代入式2-7xPmax=Co(N+G)/Kx2=0.35X1865/1.162=485KN/m2>1.2fa=342KN/m2说明基础尺寸不够需再设定重算重新选定基础计算地基压力：设基础6.2X6.2X1.5m3N+G=695+6.2X6.2X1.5X25=2137KNM=4647+156.2X1.5=4881e=M/(N+G)=4881/2137=2.28m,e=0.707e=1.62m2e=2X1.62=3.24m>A/6=6.2/6=1.03mxKx=(A/2)-e=(6.2/2)-1.62=1.48mx代入式(2-7)P=0.35(N+G)/Kx2=0.35X2137/1.482=341.5<1.2X28.5=342核算基底受压面积式2-8b=[6(N+G)/Pmax]1/2=(2137X6/341.5)1/2=6.13N<6.2m说明基底受压面积不到全面积的一半，不符合要求。再次设定基础重算■地基压力计算基础6.3X6.3X1.5mN+G=695+6.3X6.3X1.5X25=2183KNM=4647+156.2X1.5=4881KN.me=0.707(M/N+G)=0.707(4881/2183)=1.58mKx=(A/2)-e=(6.3/2)-1.58=1.57mx代入式2-7P=0.35(N+G)/k2x=0.35X2183/1.572=310KN/m2<342KN/m2核算受压面积(式2-8)b=[6(N+G)/P]/=[6X2183/310]1/2=6.5m>6.3m说明基础受压面积超过底面积的一半。■基础强度核算：地基净压力Pj=P-Yd=310-25X1.5=273KN/m2冲切力(式2-13)Q=PA=273X(6.3+6.3-2X0.78)0.78/2=1175KNj1容许冲切力(式2-14)[Q]=0.7fcA=0.7X1.1X(2+2+2X1.37)1.37/2X100022=3555000N=3555KN符合式2-12要求Q=1175<[Q]=3555■底板配筋计算(式2-19)Mx=My=(1/24)Pjmax(A-a)2(2A+a)=(1/24)273(6.3-2)2(2X6.3+2)=3071kN.m配筋(式2-20)Ag=Ag=Mx/0.9hf=3071X10002/0.9X1370X300=8302mm2选①20总根数n=8302/314+1=28根即①20230■基础滑移计算(式2-21)基底滑移阻力二(N+G)tg5=2183KNX0.3=655>156.2即在不考虑背动土压力时已足够安全■抗倾覆验算(式2-25)K=[(N+G)A/2+EpAy]/M=2183X3.15/4881+EpAy/4881=1.4+EpAy/4881t即未计入被动土压力时安全系数已满足要求，Ep则勿需再算。■绘基础图X/S管.•一..~~一.•J ―二：..济 二•.. -**'.%

结果对比—— 计算4.按说明书计算2.说明书1.外力相同相同相同地基承载力相同相同相同基础面积/m26.3X6.36.45X6.456.45X6.45基础高M1.51.71.7砼体积M259.570.770.7受力筋根-直径28-02021-02055-025钢筋总量T0.82（下两层）0.659（下二层）4.65（上下共四层）三、桩基及承台计算3.1概述当天然地基承载力不足或其它条件限制可采用桩基承重，一般桩基承台平面尺寸及体量，小于天然地基上的塔吊基础。承台平面尺寸取决于桩的布置和塔吊予埋节的平面尺寸，常用塔吊标准节平面尺寸大多为2X2m，桩的中心距不宜小于2X2m同时尚需满足桩经3~4倍的要求。承台外缘与桩的中心距不宜小于1倍桩经。当采用打入桩或灌注桩时，通常的布置方式如图3-1所示。3-4d>2mA图3-1塔吊桩基的设计程序为请塔吊供应公司提供塔吊基础设计参数——塔吊无附墙最大自由高度的竖向力，弯矩和基础上表面的水平力。了解工程桩或护坡桩的形式、最小直径及施工方法。布置桩，设定承台尺寸，计算单桩的作用力。计算桩的承载力，该值应大于桩顶作用力。计算承台强度与配筋。桩基稳定性核算3.2桩的承载力计算3.2.1桩身应具有足够的强度：R二中(fA+fy’As，)NRa (3-1)1 cp式中R1----由桩身强度确定的单桩承载力设计值；中 桩的纵向弯曲系数取1。fc----砼轴心受压强度设计值表2-17(干作业灌注桩乘以0.9；湿作业灌注桩乘以0.8)Ap 桩的横载面积。fy,——纵向钢筋抗压强度设计值，1级钢210N/mm2；II级钢300N/mm2As， 纵向钢筋横截面积3.2.2桩的承载力取决于桩外形尺寸和地质条件Ra=qA+UZqL (3-2)pkP siki式中Ra 单桩竖向承载力qp----桩端土承载力设计值(表3-1标准值换算)u----桩身周边长度q----按土层划分的桩周摩擦力设计值(表3-2标准值换算)sikLi----按土层划分的各层土的厚度。桩的极限端阻力标准值qpK'(KN/m2) 表3-1土名称f祸型一一-、.预制桩入土深度(m)水下钻(冲)孔桩入土深度(m)

土的状态一hW99<hW1616<hW30h>3051015h>30粘性土0.75<IlWI210~840630~130O1100~170O1300~190O100~15O150~250250~30O300~45O0.50<IlW0.75840~17001500~210O1900~250O2300~320O200~30O350~450450~550550~7500.25<IlW0.501500~23002300~300O2700~360O3600~440O400~50O700~80O800~90O900~100O0<IlW0.252500~380O3800~510O5100~590O5900~680O750~8501000~120O1200~140O1400~160O粉土0.70<eW0.9840~170O1300~210O1900~270O2500~340O250~350300~50O450~650650~850eW0.751500~230O2100~300O2700~360O3600~440O550~80O650~90O750~100O850~100O粉砂稍密800~160O1500~210O1900~250O2100~300O200~40O350~50O450~60O600~70O中密'密实1400~220O2100~300O3000~380O3800~460O400~50O700~80O800~90O900~110O细砂中密'密实2500~380O3600~480O4400~570O5300~650O550~650900~100O1000~120O1200~150O中砂3600~510O5100~630O6300~720O7000~800O850~9501300~140O1600~170O1700~190O粗砂5700~740O7400~840O8400~950O9500~1030O1400~150O2000~220O2300~240O2300~250O砾砂中密、密实6300~1050O1500~250O角砾、圆砾7400~1160O1800~280O碎石、卵石8400~1270O2000~300O续表3-1土名称\桩型土的状态、沉管灌注桩入土深度（m）干作业钻孔桩入土深度（m）51015>1551015粘性土0.75<1声1400~60O600~75O750~100O1000~140O200~40O400~70O700~95O0.50<IlW0.75670~110O1200~150O1500~180O1800~200O420~630740~950950~120O0.25<1声0.501300~220O2300~270O2700~300O3000~350O850~110O1500~170O1700~190O0<IlW0.252500~290O3500~390O4000~450O4200~500O1600~180O2200~240O2600~280O粉土0.70<eW0.91200~160O1600~180O1800~210O2100~260O600~100O1000~140O1400~160O

eW0.751800~22002000~25002500~30003000~35001200~17001400~19001600~2100粉砂稍密800~13001300~18001800~20002000~2400500~9001000~14001500~1700中密'密实1300~17001800~24002400~28002800~3600850~10001500~17001700~1900细砂中密'密实1800~22003000~34003500~39004000~49001200~14001900~21002000~2400中砂2800~32004400~50005200~55005500~70001800~20002800~30003300~3500粗砂4500~50006700~72007700~82008400~90002900~32004200~46004900~5200砾砂中密、密实5000~84003200~5300角砾、圆砾5900~9200碎石、卵石6700~10000注：①砂土和碎石类土中桩的极限端阻力取值，要综合考虑土的密实度，桩端进入持力层的深度比«/d，土愈密实，hb/d愈大，取值愈高。表中沉管灌注桩系指带预制桩尖沉管灌注桩。计算值根据标准值按规换算。桩的极限侧阻力标准值qsik*(KN/m2) 表3-2土的名称土的状态混凝土预制桩水下钻(冲)孔桩沉管灌注桩干作业钻孔桩填土20~2818~2615~2218~26淤泥11~1710~169~1310~16淤泥质土20~2818~2615~2218~26Il>121~3620~3416~2820~340.75<IlWI36~5034~4828~4034~480.50<lW0.7550~6648~6440~5248~62粘性土L0.25<IlW0.5066~8264~7852~6362~760<IlW0.2582~9178~8863~7276~86IlW091~10188~9872~8086~960.7<aWl13~3212~3010~2512~30红粘土W0.5<awW0.732~7430~7025~6830~70e>0.922~4422~4016~3220~40粉土0.75WeW0.9I42~6440~6032~5040~60e<0.7564~8560~8050~6760~80稍密22~4222~4016~3220~40粉细砂中密42~6340~6032~5040~60密实63~8560~8050~6760~80中砂中密54~7450~7242~5850~70密实74~9572~9058~7570~90粗砂中密74~9574~9558~7570~90密实95~11695~11675~9290~110砾砂中密'密实116~116~92~110110~130注：①对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土，不计算其侧阻力;aW为含水比，aW=W/Wj对于预制桩，根据土层埋深h，将qPK乘以下表修正系数。土层埋深h(m)W51020N30修正系数0.81.01.11.2注：计算值根据标准值按规换算。3.2.3抗拔桩的计算，单桩抗拔力为Rb=YApL+UZqs|KL (3-3)式中Y 砼自重取2.5T/m3L 桩长其他同式3-2需要配筋AjR/fy (3-4)式中As 桩抗拉筋截面积fy——抗拉钢筋设计值I级钢210N/mm2II级钢300N/mm2钢筋锚固于承台不小于I级钢30dII、III级钢40d3.3.4桩的水平承载力群桩的水平承载力为各单桩水平承载力与承台侧被动土压力