塔吊四桩基础的计算

安全设施计算软件(2012)PKPM软件出品塔吊四桩基础的计算书依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)。一.参数信息塔吊型号:QT80E塔机自重标准值:Fk1=511.20kN起重荷载标准值:Fqk=60kN塔吊最大起重力矩:M=800.00kN.m非工作状态下塔身弯矩:M=1552kN.m塔吊计算高度:H=140m塔身宽度:B=1.6m桩身混凝土等级:C25承台混凝土等级:C30保护层厚度:H=50mm矩形承台边长:H=5.5m承台厚度:Hc=1.35m承台箍筋间距:S=180mm承台钢筋级别:HPB235承台顶面埋深:D=0m桩直径:d=0.8m桩间距:a=4.0m桩钢筋级别:HPB235桩入土深度:15m桩型与工艺:干作业钻孔灌注桩(d0.8m)计算简图如下：二.荷载计算1.自重荷载及起重荷载1)塔机自重标准值Fk1=511.2kN2)基础以及覆土自重标准值Gk=5.5×5.5×1.35×25=1020.9375kN3)起重荷载标准值Fqk=60kN安全设施计算软件(2012)PKPM软件出品2.风荷载计算1)工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值a.塔机所受风均布线荷载标准值(Wo=0.2kN/m2)=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2=1.2×0.69×0.35×1.6=0.46kN/mb.塔机所受风荷载水平合力标准值Fvk=qsk×H=0.46×140.00=64.87kNc.基础顶面风荷载产生的力矩标准值Msk=0.5Fvk×H=0.5×64.87×140.00=4541.11kN.m2)非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值a.塔机所受风均布线荷载标准值(本地区Wo=0.35kN/m2)=0.8×1.62×1.95×1.39×0.35=1.23kN/m2=1.2×1.23×0.35×1.60=0.83kN/mb.塔机所受风荷载水平合力标准值Fvk=qsk×H=0.83×140.00=115.67kNc.基础顶面风荷载产生的力矩标准值Msk=0.5Fvk×H=0.5×115.67×140.00=8096.88kN.m3.塔机的倾覆力矩工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值Mk=1552+0.9×(800+4541.11)=6359.00kN.m非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值Mk=1552+8096.88=9648.88kN.m三.桩竖向力计算非工作状态下：Qk=(Fk+Gk)/n=(511.2+1020.94)/4=383.03kNQkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(511.2+1020.9375)/4+(9648.88+115.67×1.35)/5.66=2116.60kN安全设施计算软件(2012)PKPM软件出品Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(511.2+1020.9375-0)/4-(9648.88+115.67×1.35)/5.66=-1350.53kN工作状态下：Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(511.2+1020.94+60)/4=398.03kNQkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L=(511.2+1020.9375+60)/4+(6359.00+64.87×1.35)/5.66=1537.81kNQkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L=(511.2+1020.9375+60-0)/4-(6359.00+64.87×1.35)/5.66=-741.74kN四.承台受弯计算1.荷载计算不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值：工作状态下：最大压力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×(511.2+60)/4+1.35×(6359.00+64.87×1.35)/5.66=1731.48kN最大拔力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×(511.2+60)/4-1.35×(6359.00+64.87×1.35)/5.66=-1345.92kN非工作状态下：最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×511.2/4+1.35×(9648.88+115.67×1.35)/5.66=2512.84kN最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L=1.35×511.2/4-1.35×(9648.88+115.67×1.35)/5.66=-2167.78kN2.弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条其中Mx,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值(kN)。由于非工作状态下，承台正弯矩最大：安全设施计算软件(2012)PKPM软件出品Mx=My=2×2512.84×1.20=6030.82kN.m承台最大负弯矩:Mx=My=2×-2167.78×1.20=-5202.67kN.m3.配筋计算根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条式中α1──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,期间按线性内插法确定；fc──混凝土抗压强度设计值；h0──承台的计算高度；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=210N/mm2。底部配筋计算:αs=6030.82×106/(1.000×14.300×5500.000×13002)=0.0454=1-(1-2×0.0454)0.5=0.0465γs=1-0.0465/2=0.9768As=6030.82×106/(0.9768×1300.0×210.0)=22616.2mm2顶部配筋计算:αs=5202.67×106/(1.000×14.300×5500.000×13002)=0.0391=1-(1-2×0.0391)0.5=0.0399γs=1-0.0399/2=0.9768As=5202.67×106/(0.9800×1300.0×210.0)=19445.7mm2五.承台剪切计算最大剪力设计值：Vmax=2512.84kN依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4条。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：安全设施计算软件(2012)PKPM软件出品式中λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.430N/mm2；b──承台的计算宽度，b=5500mm；h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1300mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=210N/mm2；S──箍筋的间距，S=180mm。经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!六.承台受冲切验算角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩冲切承载力验算七.桩身承载力验算桩身承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2条根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1.35×2116.60=2857.41kN桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：其中Ψc──基桩成桩工艺系数，取0.90fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=11.9N/mm2；Aps──桩身截面面积，Aps=502655mm2。桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.7条受拉承载力计算，最大拉力N=1.35×Qkmin=-1823.21kN经过计算得到受拉钢筋截面面积As=8681.974mm2。由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为1005mm2综上所述，全部纵向钢筋面积8682mm2八.桩竖向承载力验算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.3和6.3.4条安全设施计算软件(2012)PKPM软件出品轴心竖向力作用下，Qk=398.03kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=2116.60kN桩基竖向承载力必须满足以下两式：单桩竖向承载力特征值按下式计算：其中Ra──单桩竖向承载力特征值；qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值；qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值；u──桩身的周长，u=2.51m；Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2；li──第i层土层的厚度,取值如下表；厚度及侧阻力标准值表如下:序号土层厚度(m)侧阻力特征值(kPa)端阻力特征值(kPa)土名称17.5100100松散粉土24.1180180粘性土33.2480480粉土或砂土44.4600600粉土或砂土53.2400400粉土或砂土由于桩的入土深度为15m,所以桩端是在第4层土层。最大压力验算:Ra=2.51×(7.5×100+4.1×180+3.2×480+0.199999999999998×600)+600×0.50=8203.33kN由于:Ra=8203.33Qk=398.03,最大压力验算满足要求!由于:1.2Ra=9844.00Qkmax=2116.60,最大压力验算满足要求!九.桩的抗拔承载力验算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.5条偏心竖向力作用下，Qkmin=-1350.53kN桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：安全设施计算软件(2012)PKPM软件出品式中Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；λi──抗拔系数；Ra=2.51×(0.700×7.5×100+0.700×4.1×180+0.750×3.2×480+0.750×0.199999999999998×600)=5787.572kNGp=0.50×15×25=188.496kN由于:5787.57+188.50=1350.53，抗拔承载力满足要求!塔吊计算满足要求！