塔吊四桩基础及附墙方案

2#塔吊四桩基础及附墙方案本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）、《地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）等编制。一、塔吊的基本参数信息塔吊型号：QTZ80（TC5613-6），塔吊起升高度H：93.000m，塔身宽度B：1.6m，基础埋深D：1.000m，自重F1：245kN，基础承台厚度Hc：1.500m，最大起重荷载F2：60kN，基础承台宽度Bc：5.500m，桩钢筋级别:HPB235，桩直径或者方桩边长：0.500m，桩间距a：4m，承台箍筋间距S：200.000mm，承台混凝土的保护层厚度：50mm，空心桩的空心直径：0.25m。额定起重力矩是：600kN·m，基础所受的水平力：30kN，标准节长度：2.8m，所处城市：广东清远市，基本风压ω0：0.5kN/m2，地面粗糙度类别为：B类田野乡村，风荷载高度变化系数μz：2.09。二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算塔吊自重（包括压重）F1=245.00kN，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)=366.00kN，1、塔吊风荷载计算依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中风荷载体型系数：地处广东广州市，基本风压为ω0=0.50kN/m2；查表得：荷载高度变化系数μz=2.09；挡风系数计算：φ=[3B+2b+(4B2+b2)1/2]c/(Bb)=[(3×1.6+2×2.8+(4×1.62+2.82)0.5)×0.012]/(1.6×2.8)=0.039；因为是角钢/方钢，体型系数μs=2.9；高度z处的风振系数取：βz=1.0；所以风荷载设计值为：ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×2.9×2.09×0.5=2.121kN/m2；2、塔吊弯矩计算风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：Mω=ω×φ×B×H×H×0.5=2.121×0.039×1.6×93×93×0.5=576.063kN·m；Mkmax＝Me＋Mω＋P×hc＝600＋576.063＋30×1.5＝1221.06kN·m；三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算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，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。Ni=(F+G)/n±Mxyi/∑yi2±Myxi/∑xi2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=366.00kN；G──桩基承台的自重：G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(25×5.50×5.50×1.50)=1361.25kN；Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取1709.48kN·m；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.83m；Ni──单桩桩顶竖向力设计值；经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，最大压力：Nmax=(366.00+1361.25)/4+1709.48×2.83/(2×2.832)=734.01kN。最小压力：Nmin=(366.00+1361.25)/4-1709.48×2.83/(2×2.832)=129.62kN。不需要验算桩的抗拔2.承台弯矩的计算依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.1条。Mx=∑NiyiMy=∑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/2-B/2=1.20m；Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=393.70kN；经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×393.70×1.20=944.87kN·m。四、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。αs=M/(α1fcbh02)ζ=1-(1-2αs)1/2γs=1-ζ/2As=M/(γsh0fy)式中，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1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16.70N/mm2；ho──承台的计算高度：Hc-50.00=1450.00mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=210.00N/mm2；经过计算得：αs=944.87×106/(1.00×16.70×5500.00×1450.002)=0.005；ξ=1-(1-2×0.005)0.5=0.005；γs=1-0.005/2=0.998；Asx=Asy=944.87×106/(0.998×1450.00×210.00)=3110.66mm2。由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:5500.00×1500.00×0.15%=12375.00mm2。建议配筋值：HPB23525@205。承台底面单向根数26根。实际配筋值12763.4mm2。五、承台斜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，斜截面受剪承载力满足下面公式：γ0V≤βfcb0h0其中，γ0──建筑桩基重要性系数，取1.00；b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5500mm；h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1450mm；λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0此处，a=(4000.00-1600.00)/2=1200.00mm；当λ0.3时，取λ=0.3；当λ3时,取λ=3，得λ=0.83；β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，得β=0.11；fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；则，1.00×734.01=734.009kN≤0.11×16.70×5500×1450/1000=14650.075kN；经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！六、桩竖向极限承载力验算依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3条，单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γpQsk=u∑qsikliQpk=qpkAp其中R──复合桩基的竖向承载力设计值；Qsk──单桩总极限侧阻力标准值；Qpk──单桩总极限端阻力标准值；ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数；γs,γp──分别为桩侧阻抗力分项系数，桩端阻抗力分项系数；qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；qpk──极限端阻力标准值；u──桩身的周长，u=1.571m；Ap──桩端面积,Ap=0.283m2；li──第i层土层的厚度；各土层厚度及阻力标准值如下表:序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)抗拔系数土名称110.0025.00965.000.70粉土或砂土215.0084.506750.000.70砂类土中挤土群桩由于桩的入土深度为18.00m,所以桩端是在第2层土层。单桩竖向承载力验算:R=1.571×(10.00×25.00×1.00+8.00×84.50×1.00)/1.65+1.11×6750.00×0.283/1.65=2.16×103kNN=734.009kN；上式计算的R的值大于最大压力734.01kN,所以满足要求!七、四附着计算1、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简化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：ωk=ω0×μz×μs×βz=0.500×0.130×1.860×0.700=0.085kN/m2；其中ω0──基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：ω0=0.500kN/m2；μz──风压高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：μz=1.860；μs──风荷载体型系数：μs=0.130；βz──高度Z处的风振系数，βz=0.700；风荷载的水平作用力：q=ωk×B×Ks=0.085×1.600×0.200=0.027kN/m；其中ωk──风荷载水平压力，ωk=0.085kN/m2；B──塔吊作用宽度，B=1.600m；Ks──迎风面积折减系数，Ks=0.200；实际取风荷载的水平作用力q=0.042kN/m；塔吊的最大倾覆力矩：M=630.000kN·m；弯矩图变形图剪力图2、附着杆内力计算塔吊四附着杆件的计算属于一次超静定问题,采用结构力学计算个杆件内力:计算简图:方法的基本方程：计算过程如下：δ11X1+Δ1p=0Δ1p=∑Ti0Ti/EAδ11=∑Ti0Tili/EA其中:Δ1p为静定结构的位移；Ti0为F=1时各杆件的轴向力；Ti为在外力M和P作用下时各杆件的轴向力；li为为各杆件的长度。虑到各杆件的材料截面相同，在计算中将弹性模量与截面面积的积EA约去，可以得到：X1=-Δ1p/δ11各杆件的轴向力为：T1*=X1T2*=T20X1+T2T3*=T30X1+T3T4*=T40X1+T4以上的计算过程将从0-360度循环，解得每杆件的最大轴压力，最大轴拉力：杆1的最大轴向拉力为:17.17kN；杆2的最大轴向拉力为:36.25kN；杆3的最大轴向拉力为:37.10kN；杆4的最大轴向拉力为:19.14kN；杆1的最大轴向压力为:17.17kN；杆2的最大轴向压力为:36.25kN；杆3的最大轴向压力为:37.10kN；杆4的最大轴向压力为:19.14kN；3、附着杆强度验算1．杆件轴心受拉强度验算验算公式:σ=N/An≤f其中σ--杆件的受拉应力；N--杆件的最大轴向拉力,N=37.100kN；An--杆件的截面面积，本工程选取的是14a号槽钢；查表可知An=1851.00mm2。经计算，杆件的最大受拉应力σ=37.100×103/1851.00=20.043N/mm2，最大拉应力20.043N/mm2小于允许应力215N/mm2,满足要求。2．杆件轴心受压强度验算验算公式:σ=N/φAn≤f其中σ--为杆件的受压应力；N--为杆件的轴向压力，杆1:取N=17.170kN；杆2:取N=36.250kN；杆3:取N=37.100kN；杆4:取N=19.140kN；An--为杆件的截面面积,本工程选取的是14a号槽钢；查表可知An=1851.00mm2。λ--杆件长细比，由l/i的值确定；杆1:取λ=5544.367/55.200=100；杆2:取λ=4420.407/55.200=80；杆3:取λ=4420.407/55.200=80；杆4:取λ=5544.367/55.200=100；φ--为杆件的受压稳定系数，是根据λ查表计算得：杆1:取φ=0.555，杆2:取φ=0.688；杆3:取φ=0.688，杆4:取φ=0.555；杆1：σ1=17.170×103/(0.555×1851.000)=16.714N/mm2；杆2：σ2=36.250×103/(0.688×1851.000)=28.465N/mm2；杆3：σ1=37.100×103/(0.688×1851.000)=29.133N/mm2；杆4：σ2=19.140×103/(0.555×1851.000)=18.631N/mm2；经计算，杆件的最大受压应力σ=29.133N/mm2；最大压应力29.133N/mm2小于允许应力215N/mm2，满足要求。4、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