塔吊基础方案.(钢格构柱+承台专家评审完成)

一、编制的依据：《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》（JGJ94-2008）《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）QTZ63（5013）塔吊说明书施工图纸及地质勘探报告等二、塔吊基础概况本工程垂直运输的需要布置QTZ63塔吊十三台，其中5#塔吊臂长45m，2#、9#塔吊臂长50m，其余塔吊臂长为55m。为确保基础及地下室施工进度满足垂直运输需要，其中6#、9#、13#、15#塔吊基础采用预制管桩+钢筋混凝土承台的形式，其余采用桩孔灌注桩+钢筋混凝土承台形式。塔吊钢筋混凝土基础为5.50m×5.50m×1.20m，管桩基础承台下设4根Φ500预应力管桩，桩长22m，灌注桩基础承台下设4根Φ700钻孔灌注桩，桩长22m。4#塔吊桩顶标高-8.50m，其余桩顶标高为-4.00m。（详见附图）基础预埋件找平至水平度误差1/500。三、矩形格构式基础计算书(预应力管桩基础)（本计算书采用品茗施工安全设施计算软件2011版进行计算）一、塔机属性塔机型号QTZ63(ZJ5311)塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)40塔机独立状态的计算高度H(m)43塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m)1.6二、塔机荷载塔机竖向荷载简图1、塔机自身荷载标准值塔身自重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)50最大起重力矩M2(kN·m)Max[60×11.5，10×50]＝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)89.4平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)11.82、风荷载标准值ωk(kN/m2)工程所在地上海上海基本风压ω0(kN/m2)工作状态0.2非工作状态0.55塔帽形状和变幅方式锥形塔帽，小车变幅地面粗糙度C类(有密集建筑群的城市市区)风振系数βz工作状态1.77非工作状态1.87风压等效高度变化系数μz0.94风荷载体型系数μs工作状态1.95非工作状态1.95风向系数α1.2塔身前后片桁架的平均充实率α00.35风荷载标准值ωk(kN/m2)工作状态0.8×1.2×1.77×1.95×0.94×0.2＝0.63非工作状态0.8×1.2×1.87×1.95×0.94×0.55＝1.823、塔机传递至基础荷载标准值工作状态塔机自重标准值Fk1(kN)251+37.4+3.8+19.8+89.4＝401.4起重荷载标准值Fqk(kN)60竖向荷载标准值Fk(kN)401.4+60＝461.4水平荷载标准值Fvk(kN)0.63×0.35×1.6×43＝15.17倾覆力矩标准值Mk(kN·m)37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8+0.9×(690+0.5×15.17×43)＝601.38非工作状态竖向荷载标准值Fk'(kN)Fk1＝401.4水平荷载标准值Fvk'(kN)1.82×0.35×1.6×43＝43.83倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)37.4×22-19.8×6.3-89.4×11.8+0.5×43.83×43＝585.484、塔机传递至基础荷载设计值工作状态塔机自重设计值F1(kN)1.2Fk1＝1.2×401.4＝481.68起重荷载设计值FQ(kN)1.4FQk＝1.4×60＝84竖向荷载设计值F(kN)481.68+84＝565.68水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk＝1.4×15.17＝21.24倾覆力矩设计值M(kN·m)1.2×(37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8)+1.4×0.9×(690+0.5×15.17×43)＝904.56非工作状态竖向荷载设计值F'(kN)1.2Fk'＝1.2×401.4＝481.68水平荷载设计值Fv'(kN)1.4Fvk'＝1.4×43.83＝61.36倾覆力矩设计值M'(kN·m)1.2×(37.4×22-19.8×6.3-89.4×11.8)+1.4×0.5×43.83×43＝891.05三、桩顶作用效应计算承台布置桩数n4承台高度h(m)1.2承台长l(m)5.5承台宽b(m)5.5承台长向桩心距al(m)4承台宽向桩心距ab(m)4桩直径d(m)0.5承台参数承台混凝土等级C25承台混凝土自重γC(kN/m3)25承台上部覆土厚度h'(m)0承台上部覆土的重度γ'(kN/m3)19承台混凝土保护层厚度δ(mm)50配置暗梁是矩形桩式基础布置图承台及其上土的自重荷载标准值：Gk=bl(hγc+h'γ')=5.5×5.5×(1.2×25+0×19)=907.5kN承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×907.5=1089kN桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(42+42)0.5=5.66m1、荷载效应标准组合轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(461.4+907.5)/4=342.22kN荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L=(461.4+907.5)/4+(601.38+43.83×1.2)/5.66=457.83kNQkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L=(461.4+907.5)/4-(601.38+43.83×1.2)/5.66=226.62kN2、荷载效应基本组合荷载效应基本组合偏心竖向力作用下：Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)/L=(565.68+1089)/4+(904.56+21.24×1.2)/5.66=578.08kNQmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L=(565.68+1089)/4-(904.56+21.24×1.2)/5.66=249.26kN四、桩承载力验算桩参数桩混凝土强度等级C80桩基成桩工艺系数ψC0.85桩混凝土自重γz(kN/m3)25桩混凝土保护层厚度б(mm)35桩入土深度lt(m)22桩配筋自定义桩身承载力设计值是桩身承载力设计值2700地基属性是否考虑承台效应否土名称土层厚度li(m)侧阻力特征值qsia(kPa)端阻力特征值qpa(kPa)抗拔系数承载力特征值fak(kPa)粘性土1.551000.7-粉质粘土1.5243400.7-淤泥质土9182000.7-粘土5203400.7-粉质粘土20243400.7-1、桩基竖向抗压承载力计算桩身周长：u=πd=3.14×0.5=1.57m桩端面积：Ap=πd2/4=3.14×0.52/4=0.2m2Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap=1.57×(1.5×24+9×18+5×20+6.5×24)+340×0.2=779.9kNQk=342.22kN≤Ra=779.9kNQkmax=457.83kN≤1.2Ra=1.2×779.9=935.88kN满足要求！2、桩基竖向抗拔承载力计算Qkmin=226.62kN≥0不需要进行桩基竖向抗拔承载力计算！3、桩身承载力计算纵向预应力钢筋截面面积：Aps=nπd2/4=11×3.14×10.72/4=989mm2(1)、轴心受压桩桩身承载力荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=578.08kN桩身结构竖向承载力设计值：R=2700kN满足要求！(2)、轴心受拔桩桩身承载力Qkmin=226.62kN≥0不需要进行轴心受拔桩桩身承载力计算！五、承台计算承台配筋(设暗梁)承台梁上部配筋HRB4006Φ22承台梁腰筋配筋HRB4004Φ22承台梁底部配筋HRB4006Φ22承台梁箍筋配筋HRB335Φ12@200承台梁箍筋肢数n4暗梁计算宽度l'(m)0.61、荷载计算塔身截面对角线上立杆的荷载设计值：Fmax=F/n+M/(20.5B)=565.68/4+904.56/(20.5×1.6)=541.18kNFmin=F/n-M/(20.5B)=565.68/4-904.56/(20.5×1.6)=-258.34kN剪力图(kN)弯矩图(kN·m)Vmax=301.04kN，Mmax=30.94kN·m，Mmin=-511.77kN·m2、受剪切计算截面有效高度：h0=h-δc-D/2=1200-50-22/2=1139mm受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1139)1/4=0.92塔吊边至桩边的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(4-1.6-0.5)/2=0.95ma1l=(al-B-d)/2=(4-1.6-0.5)/2=0.95m计算截面剪跨比：λb'=a1b/h0=0.95/1.14=0.83，取λb=0.83；λl'=a1l/h0=0.95/1.14=0.83，取λl=0.83；承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.83+1)=0.95αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.83+1)=0.95Vmax=301.04kN≤βhsαbftl'h0=0.92×0.95×1270×0.6×1.14=758.13kNVmax=301.04kN≤βhsαlftl'h0=0.92×0.95×1270×0.6×1.14=758.13kN满足要求！3、受冲切计算塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.6+2×1.14=3.88mab=4mB+2h0=3.88m，al=4mB+2h0=3.88m角桩内边缘至承台外边缘距离：cb=(b-ab+d)/2=(5.5-4+0.5)/2=1mcl=(l-al+d)/2=(5.5-4+0.5)/2=1m角桩冲跨比：：λb''=a1b/h0=950/1139=0.83，取λb=0.83；λl''=a1l/h0=950/1139=0.83，取λl=0.83；角桩冲切系数：β1b=0.56/(λb+0.2)=0.56/(0.83+0.2)=0.54β1l=0.56/(λl+0.2)=0.56/(0.83+0.2)=0.54[β1b(cb+alb/2)+β1l(cl+all/2)]βhp·ft·h0=[0.54×(1+0.95/2)+0.54×(1+0.95/2)]×0.97×1270×1.14=2233.91kNNl=Vmax=301.04kN≤[β1b(cb+alb/2)+β1l(cl+all/2)]βhp·ft·h0=2233.91kN满足要求！4、承台配筋计算(1)、承台梁底部配筋αS1=Mmin/(α1fcl'h02)=511.77×106/(1.05×11.9×600×11392)=0.053ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.053)0.5=0.054γS1=1-ζ1/2=1-0.054/2=0.973AS1=Mmin/(γS1h0fy1)=511.77×106/(0.973×1139×360)=1283mm2最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.27/360)=max(0.2,0.16)=0.2%梁底需要配筋：A1=max(AS1,ρlh0)=max(1283,0.002×600×1139)=1367mm2梁底部实际配筋：AS1'=2281mm2≥AS1=1367mm2满足要求！(2)、承台梁上部配筋αS2=Mmax/(α2fcl'h02)=30.94×106/(1.05×11.9×600×11392)=0.003ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.003)0.5=0.003γS2=1-ζ2/2=1-0.003/2=0.998AS1=Mm