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/T 187-2009)。

一. 参数信息

塔吊型号: QTZ80A（5612） 塔机自重标准值:Fk1=493.00kN 起重荷载标准值:Fqk=60.00kN

塔吊最大起重力矩:M=840.00kN.m 塔吊计算高度: H=40m 塔身宽度: B=1.60m

非工作状态下塔身弯矩:M1=-356.86kN.m 桩混凝土等级: C35 承台混凝土等级:C35

保护层厚度: 50mm 矩形承台边长: 5.50m 承台厚度: Hc=1.350m

承台箍筋间距: S=200mm 承台钢筋级别: HRB335 承台顶面埋深: D=0.000m

方桩边长: d=0.350m 桩间距: a=3.500m 桩钢筋级别: HPB235

桩入土深度: 10.00m 桩型与工艺: 预制桩 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=493kN

2) 基础以及覆土自重标准值

Gk=5.5×5.5×1.35×25=1020.9375kN

承台受浮力：Flk=5.5×5.5×6.02×10=1821.05kN

3) 起重荷载标准值

Fqk=60kN

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)

=0.8×1.48×1.95×1.65×0.2=0.76kN/m2

=1.2×0.76×0.35×1.6=0.51kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=0.51×40.00=20.48kN

c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×20.48×40.00=409.60kN.m

2) 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)

=0.8×1.5×1.95×1.65×0.35=1.35kN/m2

=1.2×1.35×0.35×1.60=0.91kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=0.91×40.00=36.32kN

c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×36.32×40.00=726.49kN.m

3. 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=-356.86+0.9×(840+409.60)=767.78kN.m

非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值

Mk=-356.86+726.49=369.63kN.m

三. 桩竖向力计算

非工作状态下：

Qk=(Fk+Gk)/n=(493+1020.94)/4=378.48kN

Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(493+1020.9375)/4+(369.63+36.32×

1.35)/4.95=463.08kN

Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(493+1020.9375-1821.05)/4-(369.63+36.32×

1.35)/4.95=-161.37kN

工作状态下：

Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(493+1020.94+60)/4=393.48kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(493+1020.9375+60)/4+(767.78+20.48×

1.35)/4.95=554.21kN

Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(493+1020.9375+60-1821.05)/4-(767.78+20.48×

1.35)/4.95=-222.50kN

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×(493+60)/4+1.35×

(767.78+20.48×1.35)/4.95=403.62kN

最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(493+60)/4-1.35×

(767.78+20.48×1.35)/4.95=-30.34kN

非工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×493/4+1.35×(369.63+36.32×

1.35)/4.95=280.59kN

2. 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)。

由于工作状态下，承台正弯矩最大：

Mx=My=2×403.62×0.95=766.87kN.m

3. 配筋计算

根据《混凝土结构设计规程》GB50010-2002第7.2.1条

式中

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；

h0──承台的计算高度；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。 底部配筋计算:

s=766.87×106/(1.000×16.700×5500.000×13002)=0.0049

=1-(1-2×0.0049)0.5=0.0050

s=1-0.0050/2=0.9975

As=766.87×106/(0.9975×1300.0×

300.0)=1971.2mm2

顶部配筋计算:

s=57.65×106/(1.000×16.700×5500.000×13002)=0.0004

=1-(1-2×0.0004)0.5=0.0004

s=1-0.0004/2=0.9975

As=57.65×106/(0.9998×1300.0×300.0)=147.8mm2

五. 承台剪切计算

最大剪力设计值：

Vmax=403.62kN

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的第7.5.7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：

式中

──计算截面的剪跨比,=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/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=300N/mm2； S──箍筋的间距，S=200mm。

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《建筑桩基础技术规范》(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=1.35×554.21=748.18kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中

c──基桩成桩工艺系数，取0.85

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.7N/mm2； Aps──桩身截面面积，Aps=122500mm2。

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=-300.38kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=1430.377mm2。 由于桩的最小配筋率为0.80%，计算得最小配筋面积为980mm2

综上所述，全部纵向钢筋面积1430mm2

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/T 187-2009)的第6.3.3和6.3.4条

轴心竖向力作用下，Qk=393.48kN；偏向竖向力作用下，

Qkmax=554.21kN.m

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=1.40m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.12m2；

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) 极限侧阻力标准值(kPa) 极限端阻力标准值(kPa) 土名称

1 5 40 0 粉土或砂土

2 4 70 0 粉土或砂土

3 1 85 5000 粘性土

由于桩的入土深度为10m,所以桩端是在第3层土层。

最大压力验算:

Ra=1.40×(5×20+4×35+1×42.5)+2500×0.12=701.75kN 由于: Ra = 701.75 > Qk = 393.48,所以满足要求!

由于: 1.2Ra = 842.10 > Qkmax = 554.21,所以满足要求!

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/T 187-2009)的第6.3.5条

偏向竖向力作用下，Qkmin=-222.50kN.m

桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：

式中 Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；

i──抗拔系数；

Ra=1.40×(0.700×5×40+0.700×4×70+0.750×1×

85)=573.650kN

Gp=0.123×(10×25-10×10)=18.375kN

由于: 573.65+18.38 >= 222.5 满足要求!