塔吊三桩基础的计算书

塔吊三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:QT80E 塔机自重标准值:Fk1=440.02kN 起重荷载标准值:Fqk=80.00kN 塔吊最大起重力矩:M=800.00kN.m 非工作状态下塔身弯矩:M=-200.0kN.m 塔吊计算高度:H=70m
塔身宽度:B=1.6m 桩身混凝土等级:C25
承台混凝土等级:C40 保护层厚度:H=50mm
承台边长:5.5m 承台厚度:Hc=1.4m
承台箍筋间距:S=200mm 承台钢筋级别:HRB400
承台顶面埋深:D=0.0m 桩直径:d=0.5m
桩间距:a=4.0m 桩钢筋级别:HRB400
桩入土深度:10m 桩型与工艺:预制桩
桩空心直径:0.3m
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
=440.02kN
F
k1
2) 基础以及覆土自重标准值
G
=5.5×5.5×1.732/4×1.40×25=458.43875kN
k
3) 起重荷载标准值
F
qk
=80kN
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)
W
k
=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2
q
sk
=1×0.69×0.35×1.6=0.39kN/m
b. 塔机所受风荷载水平合力标准值
F
vk =q
sk
×H=0.39×70.00=27.03kN
c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值
M
sk =0.5F
vk
×H=0.5×27.03×70.00=946.06kN.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)
W
k
=0.8×1.62×1.95×1.39×0.35=1.23kN/m2
q
sk
=1×1.23×0.35×1.6=0.69kN/m
b. 塔机所受风荷载水平合力标准值
F
vk =q
sk
×H=0.69×70.00=48.20kN
c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值
M
sk =0.5F
vk
×H=0.5×48.20×70.00=1686.85kN.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
M
k
=-200+0.9×(800+946.06)=1371.46kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
M
k
=-200+1686.85=1486.85kN.m
三. 桩竖向力计算
图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算1. 桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩基技术规范》GJ94-2008的第5.1.1条
其中 F
k
──作用于承台顶面的竖向力；
G
k
──桩基承台和承台上土自重标准值；
M
xk ,M
yk
──荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的 x、y 轴的力矩；
x
i ,y
i
──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；
N
ik
──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力(kN)。

经计算得:
桩顶竖向力最大压力设计值：
非工作状态下：
M
xk =M
k
+F
vk
×h=1486.85+48.20×1.40=1554.32 kN.m
N
k =(F
k
+G
k
)/n=(440.02+458.44)/3=299.49kN
N
kmax
=(440.02+458.44)/3+(1554.32×4×1.732/3)/[(4×1.732/3)2+2×(4×1.732/6)2]=748.19 kN
N
kmin
=(440.02+458.44)/3-(1554.32×4×1.732/3)/[(4×1.732/3)2+2×(4×1.732/6)2]=-149.22kN
工作状态下：
M
xk =M
k
+F
vk
×h=1371.46+27.03×1.40=1409.30 kN.m
N
k =(F
k
+G
k
)/n=(440.02+458.44+80)/3=326.15kN
N
kmax
=(440.02+458.44+80)/3+(1409.30×4×1.732/3)/[(4×1.732/3)2+2×(4×1.732/6)2]=732 .99kN
N
kmin
=(440.02+458.44+80-0)/3-
(1409.30×4×1.732/3)/[(4×1.732/3)2+2×(4×1.732/6)2]=-80.69kN
2. 承台弯矩的计算
依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的第5.9.2条
其中M──通过承台形心至各边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值(kN.m)； N
max
──不计承台及其上土重，三桩中最大基桩竖向力设计值(kN)；
s
a
──桩中心矩；
c──塔身宽度。

经过计算得到弯矩设计值：
最大正弯矩：M=(748.19-152.81)×(4.00-1.732×1.60/4)/3=656.35kN.m
最大负弯矩：M=(-149.22-152.81)×(4.00-1.732×1.60/4)/3=-332.96kN.m 3. 配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
式中α
1──系数，当混凝土强度不超过C50时，α
1
取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，
α
1
取为0.94,期间按线性内插法确定；
f
c
──混凝土抗压强度设计值；
h
──承台的计算高度。

f
y ──钢筋受拉强度设计值，f
y
=360N/mm2。

底部配筋计算:
α
s
=656.35×106/(1.000×19.100×1588×13502)=0.0119 ξ=1-(1-2×0.0119)0.5=0.0119
γ
s
=1-0.0119/2=0.9940
A
s
=656.35×106/(0.9940×1350.0×360.0)=1358.6mm2
顶部配筋计算:
α
s
=332.96×106/(1.000×19.100×1588×13502)=0.0060 ξ=1-(1-2×0.0060)0.5=0.0060
γ
s
=1-0.0060/2=0.9940
A
s
=332.96×106/(0.9970×1350.0×360.0)=687.2mm2
四. 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
五. 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=1.35×748.19=1010.06kN
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0.85
f c ──混凝土轴心抗压强度设计值，f c =11.9N/mm 2； A ps ──桩身截面面积，A ps =196349.69mm 2。

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×Q kmin =-201.45kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 A s =559.581mm 2。

由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为393mm 2 综上所述，全部纵向钢筋面积393mm 2
六. 桩配筋计算
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，Q k =326.15kN ；偏心竖向力作用下，Q kmax =748.19kN 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 R a ──单桩竖向承载力特征值；
q sik ──第i 层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值；
q
pa
──桩端端阻力特征值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=1.57m；
A
p ──桩端面积,取A
p
=0.20m2；
l
i
──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
1 13 70 4000 粘性土由于桩的入土深度为10m,所以桩端是在第1层土层。

最大压力验算:
R
a
=1.57×(10×70)+4000×0.20=1884.96kN
由于: Ra = 1884.96 > Qk = 326.15,所以满足要求!
由于: 1.2Ra = 2261.95 > Qkmax = 748.19,所以满足要求!
七. 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
偏心竖向力作用下，Q
kmin
=-149.22kN
桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：
式中 G
p
──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；
λ
i
──抗拔系数；
R
a
=1.57×(0.750×10×70)=845.089kN
G
p
=0.196×(10×25-0.5×10)=48.106kN
由于: 845.09+48.11 >= 149.22 满足要求!
塔吊计算满足要求！。