施工组织设计-QTZ5013型塔吊桩基础计算书

QTZ5013型塔吊桩基础计算书
一. 参数信息
塔吊型号QTZ63(5013)主要部件重量如下表:
即塔吊自重(包括压重)F1=67221.2=
.9659.22kN,最大起重荷载
80665
⨯1000
÷
F2=84
6=
⨯kN
.9
80665
.
58
塔吊倾覆力距M=1832.01kN.m,塔吊起重高度H=117.00m,塔身宽度B=1.6m 混凝土强度:C35,钢筋级别:Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=5.00m
桩直径d=0.80m,桩间距a=3.40m,承台厚度Hc=1.20m
基础埋深D=0.00m,承台箍筋间距S=150mm,保护层厚度:50mm
二. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
1. 塔吊自重(包括压重)F1=659.22KN
2. 塔吊最大起重荷载F2=58.84kN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=863.06kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1832.01=2564.81kN.m
三.矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
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《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条。

其中 n ──单桩个数，n=4；
F ──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=863.06kN ；
G ──桩基承台的自重
G=1.2×（25×Bc ×Bc ×Hc/4+20×Bc ×Bc ×D/4)= 1.2×(25×5.00×5.00×1.20+20×5.00×5.00×0.00)=900.00kN ；
Mx,My ──承台底面的弯矩设计值，取2564.81kN.m ； xi,yi ──单桩相对承台中心轴的XY 方向距离a/2=1.90m ； Ni ──单桩桩顶竖向力设计值(kN)； 经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，
最大压力：N=(863.06+900.00)/4+2564.81×1.90/(4× 1.902)=778.24kN 。

2. 矩形承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。

其中 M x1,M y1──计算截面处XY 方向的弯矩设计值(kN.m)；
x i ,y i ──单桩相对承台中心轴的XY 方向距离取a/2-B/2=1.10m ； N i1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，N i1=N i -G/n=553.24kN/m 2；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×553.24×1.10=1217.13kN.m 。

四、矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。

式中，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，
α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；
f
c
──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；
h
o ──承台的计算高度H
c
-50.00=1150.00mm；
f
y ──钢筋受拉强度设计值，f
y
=300.00N/mm2；
经过计算得：αs=1217.13×106/(1.00×16.70×5000.00×1150.002)=0.011；
ξ =1-(1-2×0.011)0.5=0.011；
γs =1-0.011/2=0.994；
A
sx =A
sy
=1217.13×106/(0.994×1150.00×
300.00)=3547.58mm2。

基础承台配筋为B14@150双向双层（As＝4617mm2）>3547.58mm2,满足要求.
五、矩形承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条。

根据第二步的计算方案可以得到XY 方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，
记为V=778.24kN 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：
其中，γo ──建筑桩基重要性系数，取1.00； b o ──承台计算截面处的计算宽度，b o =5000mm ； h o ──承台计算截面处的计算高度，h o =1150mm ； λ──计算截面的剪跨比，λx =a x /h o ，λy =a y /h o ， 此处，a x ，a y 为柱边（墙边）或承台变阶处 至x, y 方向计算一排桩的桩边的水平距离，得(B c /2-B/2)-(B c /2-a/2)=1100.00mm ，
当 λ<0.3时，取λ=0.3；当 λ>3时,取λ=3， 满足0.3-3.0范围； 在0.3-3.0范围内按插值法取值。

得λ=0.96；
β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，
得β=0.10；
f c ──混凝土轴心抗压强度设计值，f c =16.70N/mm 2； f y ──钢筋受拉强度设计值，f y =300.00N/mm 2； S ──箍筋的间距，S=150mm 。

则，1.00×778.24=7.78×105N ≤0.10×300.00×5000×1150=9.17×106N ； 经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
六、抗倾覆验算
1、根据建筑施工简易计算手册中，为防止塔机倾覆需满足以下条件：
3
b G
F Hh
e M
t
≤
++=
Mt----作用于塔身的不平衡力矩；
H-----作用于基础的水平力； h-----整体基础高度；
F-----作用于基础顶面的竖向力； G-----基础自重；
b-----基础宽度。

即64.106
.161393
.2645552.12506.8632.160.6781.2564==⨯⨯⨯+⨯+=
e <b/3=5/3=1.67 符合要求
2、根据上图所示，可得：
○
1倾覆力矩 m kN H F M M h .19.290605.560.6781.2564=⨯+=⨯+=倾 ○
2单桩抗拔力特征值计算 G R
pk i sia i p a
l q u +='
∑λ （DB33/1001-2003）（9.2.7-1）
＝6339.28+439.82＝6779.10kn
i
sia i p l q u ∑λ＝3.14×0.8×(0.8×180×3.7+0.7×330×2.8+0.8×1200×1.4)
＝6339.28kn
Gpk ＝π×0.42×35×25＝439.82kN
○
3抗倾覆力矩i 'b 22
)(⨯+⨯+=a R a
G F M 抗
m kN .198.55231)4.04.3(10.677922
4
.05)75006.863(=+⨯⨯+-⨯
+=
故由上述计算结果，得
6.10.1919
.2906198
.55231>==
倾
抗M M 所以抗倾覆满足要求。

七、桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1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=778.24kN ；
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中，γo ──建筑桩基重要性系数，取1.00；
f c ──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=11.90N/mm 2； A ──桩的截面面积，A=5.03×105mm 2。

则，1.00×778241.53=7.78×105N ≤11.90×5.03×105=5.98×106N ； 经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！
根据DB33/1001-2003中的9.1.10的要求，本方案设计中的桩不属于抗拔桩及承受水平力为主的桩，所以桩身配筋按最小配筋率计算。

灌注桩桩身按最小配筋率0.65％计算。

2226.326740065.0A i mm As =⨯⨯==πρ％
所以桩身按最小配筋率配筋，桩身配筋为14Φ18，
A si 3563145.254i 2＞mm s A =⨯='
七、桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3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=778.24kN；
单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：
其中 R──最大极限承载力；
Q
sk
──单桩总极限侧阻力标准值:
Q
pk
──单桩总极限端阻力标准值:
ηs, ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，
γs, νp──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，
q
sik
──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
q
pk
──极限端阻力标准值；
u──桩身的周长，u=2.513m；
A
p ──桩端面积,取A
p
=0.503m2；
l
i
──第i层土层的厚度；
由于桩的入土深度为35.00m,所以桩端是在第6层土层。

单桩竖向承载力验算:
R=2.51×(7.80×5.00×1.06+10.30×8.00×1.06+10.20×10.00×0.95+3.70×21.00×1.06+2.80×27.00×1.06+0.20×40.00×1.06)/1.67+1.13×1200.00×0.503/1.67=1.00×103kN>N=778.242kN；
上式计算的R的值大于最大压力778.24kN,所以满足要求!。