ST6015塔吊基础设计计算书

ST6015塔吊基础设计计算书
一、设计依据
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 《塔式起重机设计规范》GB/T13752-92 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
二、基本参数
塔吊型号：ST6015 基桩类型：预应力管桩
垂直力：903 kN桩径(d): 400 mm
水平力：157 kN基桩长度：29 m
倾覆力矩：4650 kNm基桩中心距（S）: 3.6m
塔身宽度：2.0 m桩钢筋等级：Ⅱ级钢
承台宽度（B）：4.5 m桩砼强度等级：C30
承台高度（h）：1.35 m地下水位深度: 0 m
承台钢筋等级：C级钢砼保护层厚度: 50 mm
承台砼强度等级：C35 承台覆土深度：0.0 m
三、土层力学参数
四、塔吊基桩承载力验算
1.计算简图：
图中：k F 塔吊作用于基础上的垂直力标准值（kN ）； ok M 塔吊作用于基础上的倾覆力矩标准值（kNm ）； k H 塔吊作用于基础上的水平力标准值（kN ）； k G 承台自重及其上覆土自重标准值（kN ）； S 基桩中心距（m ）； B 承台宽度（m ）； h 承台高度（m ）。

2.荷载计算：
取地基土容重为163/kN m ，则 承台自重及上覆土自重标准值：
k G =4.5×4.5×(1.35×25+0×16)
= 683.4kN
作用于承台基础底的弯矩：
0k k k M M H h =+⋅ = 4650 + 157×1.35
= 4862.0kNm
3.基桩顶作用效应计算：(绕Z 轴)
i x
S
×3.6 = 2.545 m
垂直力（轴心受压）：
k k F G N n
+=
= 903+683.4
4 =396.6 kN
垂直力（偏心受压）：
2
k k k i
i
F G M x N n x +=
±∑
= 903+683.4 4± 4862.0× 2.545
2×2.5452
max N = 1351.8kN
min N = -558.6kN
水平力：
H ik= H k /n=157/4=39.25kN 4.桩基竖向承载力验算
（1）单桩竖向极限承载力标准值计算
A p=π(d2²-d1²)/4 =3.14×(0.40²-0.22²)/4=0.087㎡ Q sk=u ∑q sikL i=3.14×0.40×1046.5=1314.4kN Q pk=qpkA p=3500×0.087=304.5kN
Q uk ＝Qsk+Qpk=1314.4+304.5=1618.9kN R a=1/KQ uk=1/2×1618.9=809.5kN （2）桩基竖向承载力计算 1) 轴心竖向力作用下
N k=329.85kN<R a=809.5kN ，竖向承载力满足要求。

2) 偏心竖向力作用下
N kmax=1351.8kN>1.2 R a=1.2×809.5=971.34kN ，竖向承载力不满足要求。

5. 桩基水平承载力验算 (1) 单桩水平承载力特征值计算
I=4421()/64d d π- =3.14×(0.404-0.224)/64=0.0026m 4
EI=3.80×107×0.0026=98800 N.m 2 查表 7-10 得：m=2.00×103kN/m 4, X oa=0.010m, b o=0.9(1.5d+0.5)=0.9×(1.5×0.40+0.5)=0.99m α=(mbo/ E CI)0.2=(2.00×1000×0.99/98800)0.2=0.47 αL=0.47×29.0=13.63>4，按αL=4 查表 7-11 得：
υx=0.75(α3EI/υ x)χoa=0.75×(0.473×98800)/2.441×0.01=31.52kN (2) 桩基水平承载力
H ik= 39.25kN>R ha=31.52kN ，水平承载力不满足要求。

6. 抗拔桩基承载力验算 (1) 抗拔极限承载力计算
T gk=1/nu l ∑λiq sikL i=1/4×(1.8×2+0.40)×4×502.55=2010.2kN T uk=∑λiq siku iL i=502.55×3.14×0.40=632.20kN (2) 抗拔承载力计算
G gp=4.5×4.5×28.9×16.00/4=2340.9kN G p=0.087×29.0×25=63.07kN
T gk/2+G gp=2010.2/2+2340.9=3346kN ＞Nkmin=558.6kN ，基桩呈整体性破坏的
抗拔承载力满足要求。

T uk/2+G p=632.2/2+63.07=378.7kN ＜N kmin =558.6kN ， 基桩呈非整体性破坏
的抗拔承载力不满足要求。

五、 承台抗冲切验算：
根据《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2011 中的8.5.17条
1.桩竖向力设计值计算：
0h h =- 50 = 1350 - 50 = 1300 mm
1）对于绕X 、Y 轴时
i x =0.5×S = 0.5×3.6 = 1.8m
max 21.2 1.4k k i
i
F M x N n x =
+∑
=
1.2×9034+1.4× 4862 ×1.8
4×1.82
= 2161.7 kN
2）对于绕Z 轴时
i x
=S
×3.6 = 2.545 m
max 2
1.2 1.4k k i
i
F M x N n x =
+∑
= 1.2×903 4+1.4×4862× 2.545 2× 2.5452
=1608.2kN 2.桩对承台的冲切：
对于园形桩: C = 0.866d = 0.866×400
= 346.4 mm
000.5()x y a a S A c ==⨯--
= 0.5×(3600-2000-346.4)
= 626.8mm > 0.20h = 0.2×1300 = 260mm
且 < 0h = 1300 mm
取 00x y a a == 626.8 mm
000
x
x oy a h λλ==
= 626.8/130 = 0.482 0.84
(0.2)
ox oy ox ββλ==
+= 0.84(0.482＋0.2) =1.232，取1ox oy ββ== 10.91.0(0.8)20.8
hp h β-=-
⨯--10.91.020.8-=-⨯-（1.35-0.8）
= 0.954
l i F F N =-=∑ 1.2×903- 0 =1083.6 kN
()()02ox c oy oy c ox hp t b a h a f h βββ⎡⎤+++⎣⎦
=2×[1×（2000+626.8）+1×（2000+626.8）]×0.954×1.57×1300
=20458 kN > l F = 1083.6kN ，满足要求。

3.角桩对承台的冲切：
l N =1608.2 kN
110.5()0.5x y a a S A c ==--=×(3600-2000-346.8)
= 626.8 mm < 0h = 1300 mm 取11x y a a == 626.8mm
1210/x x x a h λλ=== 626.8/1300 = 0.482
120.5()0.5c c B S c ==--=⨯(4500-3600-346.8)
= 276.6mm
1110.560.2x y x ββλ===+0.56 0.482+0.2
= 0.821 111211
022y
x x y hp t a a c c f h βββ⎡⎤
⎛⎫⎛
⎫+
++⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
⎣⎦
=[ 0.821×( 276 +
626 2
)+0.821×( 276+ 626 2
)]×0.954×1.57×1300
= 1883.25kN > l N = 1608.2kN 满足要求
六、承台抗剪验算：
根据《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002 中的8.5.18条
00hs t V f b h ββ≤
1.75
1.0
βλ=
+ V 扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜
截面的最大剪力设计值；
0b 承台计算截面处的计算宽度； 0h 计算宽度处的承台有效高度； β 剪切系数；
hs β 受剪切承载力截面高度影响系数； λ 计算截面的剪跨比；
2l V N == 2×768= 1536.00 kN
x
a h λ=
= 940/1250=0.752 大于等于0.3且小于等于3 取 λ= 0.752
1.75
1.0
βλ=
=
+ 1.75 0.752+1.0= 0.999
14
0800hs h β⎛⎫==
⎪⎝⎭
(800
1250 )14
= 0.894
0hs t f b h ββ= 0.894×0.999×1.43×5000×1250
= 7982.14kN > V = 1536.00 kN
满足要求
七、承台基础底板配筋计算：
1、桩反力计算：（荷载按基本组合）
当弯矩绕X 、Y 轴时，i x = 2.0 m ()2
1.2 1.4k k k i
i
F G M x N n x +=
±∑ = 1.2×（640 + 812.50 ） 4±
1.4× 1765.00 ×
2.0
4×2.02
max N = 744.63 kN min N = 126.88 kN
当弯矩绕 Z 轴时, i x = 2.828 m
()2
1.2 1.4k k k i
i
F G M x N n x +=
±∑
= 1.2×（640 + 812.50 ）
4
±
1.4× 1765.00 ×
2.828
2×2.8282
max N = 872.57 kN min N = -1.07 kN
2、弯矩计算：
i y = 0.5×(S-A)=0.5×(4-1.6) = 1.2 m
i i M N y =∑= 2×744.63×1.2 = 1787.10kNm
3、配筋计算：
00.9s y
M
A h f == 1787.10 ×610 0.9×1250×300 = 5295 2mm
钢筋配筋量应同时满足厂家使用说明书中的要求。

八、基桩承载力计算：
1.单桩竖向极限承载力特征值计算
按经验参数法计算单桩竖向极限承载力特征值：
u s p si i p p Q Q Q u q l q A =+=+∑
式中：si q 桩侧第 i 层土的极限侧阻力特征值(kPa )； p q 极限端阻力特征值(kPa )； i l 桩周第 i 层土的厚度(m )； u 桩身周长(m )； p A 桩端面积(2m )。

则有：u si i p p Q u q l q A =+∑= 1.885×341.50 + 1200×0.283 = 983.00 kN
桩自重：(管桩每米长重量取 1.5kN)
p G = 24.75 kN
单桩抗力：
a u p R Q G =-= 983.00 - 24.75 = 958.25 kN
轴心力：k N = 363.13kN < a R = 958.25 kN 满足要求 偏心力：max k N = 675.14 kN < 1.2 1.2a R =⨯ 958.25 = 1149.91 kN min k N = 51.11 kN > 0
满足要求。