塔吊基础持力层及荷载力计算

塔吊基础持力层及荷载力计算塔吊基础持力层及荷载力计算简介；塔吊基础持力层及荷载力计算1、本工程选用QTZ80(ZJ6010)塔吊的基础持力层同主楼片筏基础持力层为③卵石层，地基承载力特征值为380KPa(考虑下卧层④凝灰熔岩残积黏性土，计算时地基承载力特征值取值为210KPa)。根据该型号塔吊说明书，砼基础的地基应能承受0.2Mpa以上的压力。故③卵石层符塔吊基础持力层及荷载力计算本文内容：塔吊基础持力层及荷载力计算1、本工程选用QTZ80(ZJ6010)塔吊的基础持力层同主楼片筏基础持力层为③卵石层，地基承载力特征值为380KPa(考虑下卧层④凝灰熔岩残积黏性土，计算时地基承载力特征值取值为210KPa)。根据该型号塔吊说明书，砼基础的地基应能承受0.2Mpa以上的压力。故③卵石层符合作为塔吊基础地基的要求。2、塔吊基础作荷载力验算。塔吊基础承台平面尺寸设定为5500*5500mm，厚度为1250-1500mm（塔吊基础的厚度主要考虑相邻主体片筏基础厚度，并应大于等于1250mm），砼强度等级为C35。塔吊基础承台垫层采用150mm厚C15素混凝土，每边比承台外边向外扩150mm。1、塔吊的基本参数信息塔吊的独立高度：40.5m；塔身宽度B：1.60*1.60m附着高度最高为:160m；最大工作幅度为:60m基础承台厚度Hc：1250mm—1500mm，最大起重荷载F：80kN基础承台宽度Bc：5.500m，承台混凝土的保护层厚度：50mm砼基础载荷，以60米臂长时计：工况Fv(KN)Fh(KN)M1(KN.m)M2(KN.m)Mk(KN.m)非工作50480179700工作6323511361062334Fv为基础所受的垂直载荷，Fh为基础所受的水平载荷，M1、M2为基础所受的倾翻力矩，Mk为扭矩。2、塔吊基础承台计算非工作状态时候（1）参数信息塔吊型号：QTZ80，自重(包括压重)F1=504.00kN，最大起重荷载F2=80.00kN，塔吊倾覆力距M=1797.00kN.m，塔吊独立起重高度=40.50m，塔身宽度B=1.60m，混凝土强度等级：C30，基础厚度h=1.25m，基础宽度Bc=5.50m。持力层在为③卵石层，基础进入持力层不少于200mm，且土层均匀，视土层实际情况，塔吊承台面标高应高出底板面标高3~5cm(底板二次找平再行覆盖)。（2）基础尺寸计算基础的厚度取：H=1.25m基础的宽度取：Bc=5.50m（3）塔吊基础承载力计算依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)第5.2条承载力计算。计算简图：当不考虑附着时的基础设计值计算公式：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：式中F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=504+80=584kNG──基础自重与基础上面的土的自重，G=26.5×Bc×Bc×Hc=1003kN；Bc──基础底面的宽度，取Bc=5.50m；W──基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=27.73m3；M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1797.00+80x1.25=1897kN.m；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：a=5.50/2-1897/(584+1003)=1.56m。经过计算得到：无附着的最大压力设计值：Pkmax=(584+1003)/5.52+1897/27.73=120.88kPa无附着的最小压力设计值：Pkmin=(584+1003)/5.52-1897/27.73=-15.95kPa有附着的压力设计值P=(584+310+1003)/5.52=62.71kPa偏心距较大时压力设计值Pkmax=2×(584+1003)/(3×5.50×1.56)=123.31kPa（4）地基基础承载力验算地基承载力特征值为：fak=210kPa地基承载力特征值fak大于最大压力设计值Pkmax=120.88kPa，满足要求！地基承载力特征值1.2×fak大于偏心距较大时的压力设计值Pkmax=123.31kPa，满足要求！（5）受冲切承载力验算依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2.8条。验算公式如下：式中hp──受冲切承载力截面高度影响系数，取hp=0.9625；ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.43kPa；am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度：am=[1.50+(1.50+2×1.19)]/2=2.69m；h0──承台的有效高度，取h0=1.19m；Pj──最大压力设计值，取Pj=123.31kPa；Fl──实际冲切承载力：Fl=1.2x123.31×(5.50+3.88)×1.56/2=1083kN。允许冲切力：0.7×0.9625×1.43×2690×1190=3082.6kN实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！（6）塔吊稳定性验算塔吊有荷载时稳定性验算塔吊有荷载时，计算简图：塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算：式中K1──塔吊有荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；G──起重机自重力(包括配重，压重),G=564(kN)；c──起重机重心至旋转中心的距离,c=1.19(m)；h0──起重机重心至支承平面距离,h0=6.00(m)；b──起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50(m)；Q──最大工作荷载,Q=46.50(kN)；g──重力加速度(m/s2),取9.81；v──起升速度,v=0.67(m/s)；t──制动时间,t=20(s)；a──起重机旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=30.00(m)；W1──作用在起重机上的风力,W1=7.00(kN)；W2──作用在荷载上的风力,W2=1.3.00(kN)；P1──自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=8.00(m)；P2──自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=2.50(m)；h──吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=126.15(m)；n──起重机的旋转速度,n=1.0(r/min)；H──吊杆端部到重物最低位置时的重心距离，H＝119.16.50(m)；──起重机的倾斜角，=0.00(度)。经过计算得到K1=1.178由于K1=1.15,所以当塔吊有荷载时，稳定安全系数满足要求!（7）承台配筋计算依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2.11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=(Bc-B)/2=(5.5-1.5)/2=2m；P──截面I-I处的基底反力：P=1.2x123.31×(3×1.56-2)/(3×1.56)=83.74kPa；a──截面I-I在基底的投影长度,取a=1.5m。经过计算得M=2.02×[(2×5.5+1.50)×(1.2x123.31+83.74-2×1.2x1003/5.52)+(1.2x123.31-83.74)×5.50]/12=753.66kN.m。2、配筋面积计算,公式如下：依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2.12条。As=753.66×106/(0.9×1190×360.00)=1955mm2。工作状态时候（1）参数信息塔吊型号：QTZ80，自重(包括压重)F1=632.00kN，最大起重荷载F2=80.00kN，塔吊倾覆力距M1=1136.00kN.m，M2=1062.00kN.m塔吊独立起重高度=40.50m，塔身宽度B=1.60m，混凝土强度等级：C30，基础厚度h=1.25m，基础宽度Bc=5.50m。持力层在为③卵石层，基础进入持力层不少于200mm，且土层均匀，视土层实际情况，塔吊承台面标高应高出底板面标高3~5cm(底板二次找平再行覆盖)。（2）基础尺寸计算基础的厚度取：H=1.25m基础的宽度取：Bc=5.50m（3）塔吊基础承载力计算依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)第5.2条承载力计算。计算简图：当不考虑附着时的基础设计值计算公式：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：式中F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=632kNG──基础自重与基础上面的土的自重，G=26.5×Bc×Bc×Hc=1003kN；Bc──基础底面的宽度，取Bc=5.50m；W──基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=27.73m3；M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1136.00+35x1.25=1180kN.m；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：a=5.50/2-1180/(632+1003)=2.03m。经过计算得到：无附着的最大压力设计值：Pkmax=(632+1003)/5.52+1180/27.73=96.6kPa无附着的最小压力设计值：Pkmin=(632+1003)/5.52-1180/27.73=11.50kPa有附着的压力设计值P=(632+310+1003)/5.52=64.30kPa（4）地基基础承载力验算地基承载力特征值为：fak=210kPa地基承载力特征值fak大于最大压力设计值Pkmax=96.6kPa，满足要求！（5）受冲切承载力验算依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2.8条。验算公式如下：式中hp──受冲切承载力截面高度影响系数，取hp=0.9625；ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.43kPa；am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度：am=[1.50+(1.50+2×1.19)]/2=2.69m；h0──承台的有效高度，取h0=1.19m；Pj──最大压力设计值，取Pj=96.6kPa；Fl──实际冲切承载力：Fl=1.2x96.6×(5.50+3.88)×2.03/2=1104kN。允许冲切力：0.7×0.9625×1.43×2690×1190=3082.6kN实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！（6）承台配筋计算依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2.11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=(Bc-B)/2=(5.5-1.5)/2=2m；P──截面I-I处的基底反力：P=1.2x(11.5+(96.6-11.5)x(5.5-(5.5-1.5)/2)/5.5)=54.16kPa；a──截面I-I在基底的投影长度,取a=1.5m。经过计算得M=2.02×[(2×5.5+1.50)×(1.2x96.6+54.16-2×1.2x1003/5.52)+(1.2x96.6-54.16)×5.50]/12=490.4kN.m。2、配筋面积计算,公式如下：依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2.12条。As=490.4×106/(0.9×1190×360.00)=1272mm2。由于最小配筋率为0.15%,所以最小总配筋面积为：(h×Bc)×0.15％＝1250x5500x0.15%=10313mm2。故本工程塔吊天然基础承台配筋采用为Ⅲ级钢双层双向φ20@165。拉钩φ14@600，马凳采用φ20钢筋制作间距1000。为保证塔吊地脚螺栓的预埋，在承台对角线加600×1250十字交叉梁，配筋上下双层各5Φ25，中部隔500加腰筋5Φ16，箍筋Φ12@200。塔吊基础承台与地下室底板连为一体处，要做好施工缝的处理，在塔吊基础施工时预留底板插筋，底板施工前，应将接缝处凿毛，清理干净并涂刷一层素水泥浆后才能进行混凝土浇捣，保证施工缝处防水效果。位于地下室范围以内的塔吊基础，由于塔吊承台顶标高等于地下室底板顶标高，在塔吊部位地下室顶板预留3米×3米洞口，洞口四周预埋止水钢板，洞口与梁交接处，在梁下口距洞口边200mm处设置200mm*200mm素混凝土构造柱（详见下图），待塔吊拆除