塔式起重机基础设计

塔式起重机基础设计一、基础受力分析hLVGMHHMDLL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，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。•V=1.2×F1+1.4×F2=1.2×833+1.4×60=1083.6(KN)maxVGMpAWminVGMpAW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×(25.0×L×L×h+20.0×L×L×D)=1.2×(25.0×5×5×1.2+20.0×5×5×0)=900.00(kN)•L──基础底面的宽度，取L=5.00m•W──础底面的抵抗矩，W=L×L×L/6=5×5×5/6=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=1.4×Mk=1.4×787.50=1102.50(kN.m)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：VGpAmax23VGpLa㎡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：VGpAmax23VGpLa㎡1.请大家根据图示关系，推导一下这个公式。2.为什么要是eb/6才用这个公式、这个图示？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：2LMaVG51102.501.94()21083.6900m三、塔吊基础承载力计算•经过计算得到:•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()5520.83VGMpkpaAWmin1083.69001102.5026.41()5520.83VGMpkpaAW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()55VGpkpaAmax2(1083.6900)136.33()351.94pKpa有无问题？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》GB50007-2002第5.2.3条。计算公式如下: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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=200.00kPapk≤fa(5.2.1-1)fa=200.00kPapmax=132.27kPa，满足要求！pkmax≤1.2×fa(5.2.1-2)pkmax=136.33kPa1.2×fa=240kPa，满足要求！2500205302000.5af250()kpa五、受冲切承载力验算•依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。•验算公式如下:•Fl──应于荷载效应基本组合时作用在A1上的地基土净反力设计值；00.7lhptmFfahljlFpA五、受冲切承载力验算Al──冲切验算时取用的部分基底面积(图8.2.7-1a、b中的阴影面积ABCDEF或图8.2.7-1C中的阴影面积ABCD)。Al=(5.00+4.10)×0.45/2=2.0475（m2）五、受冲切承载力验算pj──扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力。max1083.61102.5096.27()5520.83jVMppkpaAW96.272.0475=197.113(KN)ljlFpA五、受冲切承载力验算hp──受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时hp取1.0，当h大于等于2000mm时hp取0.9，其间按线性内插法取用。取hp=0.97；ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.57kPa；h0──基础冲切破坏锥体的有效高度，h0=1.15m；00.7lhptmFfah五、受冲切承载力验算am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:at──冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长。当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时取上阶宽。at=1.8（m）/2mtbaaa五、受冲切承载力验算ab──冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长。当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内(图8.2.7-1a、b)计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。当冲切破坏锥体的底面在l方向落在基础底面以外即a+2h0≥l时(图8.2.7-1c)，ab=l。取ab=a+2h0=1.8+1.15*2=4.1（m）am=(at+ab)/2=(1.8+4.1)/2=2.95(m)五、受冲切承载力验算允许冲切力：•实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！00.70.70.971.5729501150hptmfah3616507()N3616.507()=197.113(KN)lKNF六、承台配筋计算•依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。1.抗弯计算，计算公式如下:式中a1──截面I-I至基底边缘的距离，取a1=1.60m；p──截面I-I处的基底反力设计值:p=p1-p2×a1/L=79.344-52.93×1.6/5=62.41(kPa)；2'1maxmax12212GMalappppA六、承台配筋计算a'──截面I-I在基底的投影长度,取a'=5m。经过计算得2'1maxmax12212GMalappppA2129001.6255132.2762.41132.2762.411255407.48(.)KNm六、承台配筋计算2.配筋面积计算,公式如下:•依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)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。1,112,1/2ssscoMfbhssoyMAhf六、承台配筋计算•经过计算得622106407.48100.004116.7500011501121120.0040.0041/210.004/20.998407.48101183.35(mm2)0.9981150300scssssoyMfbhMAhf六、承台配筋计算•《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010-2002中第9.5.1条•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=5000*1200*0.24%=14400（mm2）故取Asx=Asy=14400mm2配筋：30Ø25，As=14727mm2作业•1.试推导当考虑偏心距较大时（eb/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2、4、5题塔式起重机基础设计（四桩基础）•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。塔机型号QTZ63（5510）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H(m)40塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m)1.6一、塔机参数一、塔机参数塔身自重G0(kN)251起重臂自重G1(kN)37.4起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)22小车和吊钩自重G2(kN)3.8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RQmax(m)11.5最小起重荷载Qmin(kN)10最大吊物幅度RQmin(m)55最大起重力矩M2(kN·m)Max[60×11.5，10×55]＝690平衡臂自重G3(kN)19.8平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)6.3平衡块自重G4(kN)138平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)11.8一、参数信息•塔吊型号:QTZ63（5510）塔身宽度B=1.6m，基础埋深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:Ⅱ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；二、风荷载计算ωk——风荷载标准值(kN/m2)；βz——高度z处的风振系数；μs——风载体形系数；μz——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）ω0——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1.基本风压•查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）基本风压附录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。ω0=0.35（kN/m2）离地面或海平面高度（m）地面粗糙度类别ABCD5101520304050601．171．381．521．631．801．922．032．121．001．001．141．251．421．561．611．770．740．740．740．841．001．131．251．350．620．620．620．620．620．730．840．93表7.2.1风压高度变化系数μzμz=1.612.风压高度变化系数μz2.风压高度变化系数μz•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。3.高度z处的风振系数βzξ——脉动增大系数；ν——脉动影响系数；φz——振型系数，查表F1.1，φz=1；μz——风压高度变化系数。1zzzT1=(0.007～0.013)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），ω0T12