塔吊基础设计实例

塔吊基础设计实例
（一）、整体块式钢筋混凝土基础稳定和强度的计算依据
固定式塔吊的砼基础设计应同时满足抗倾翻稳定性和强度要求。

与基础抗倾翻稳定性有关的规范及相关规定见下表：
注：1、从塔吊偏心压应力计算公式可知，偏心距大于b/6；
2、[P B ]、f a 属地基容许承载力，地基承载力设计值约等于地基容许承载力乘1.25；
3、偏心距为b/3时，基础受压宽度为b/2，也就是基础只有一半面积受压，因此宜按b/2计算地基承载力设计值；
4、塔吊基础属临时设施，按规范结构重要性系数γ0取0.9。

在上海地区的工程，应按上海市《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999进行基础抗倾翻稳定性验算。

下面详细介绍主要计算内容：
1.采用土的抗剪强度指标计算地基承载力
按地质勘察报告上提供持力层的土的粘聚力标准值c k 和土的内摩擦角标准值φk ，计算地基承载力设计值f d :
φd =0.7φk /1.3c d =0.7c k /2.0
f dh =0.5N γζγγb+N q ζq γ0d+N c ζc c d f d =γd f dh
γd 、N γ、N q 、N c 均按查表φd 查表 ζγ=0.6ζq =1.0+sinφd ζc =1.2 2.基础抗倾翻稳定性验算
按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的规定，该荷载设计值可取为荷载标准值乘1.35。

地基土反力的偏心距e 应满足下列条件： e=(M d +F hd ×h)/((F dv +G d )≤b/3 地基土应力按下公式验算: P dmax =2γ0(F dv +G d )/3ba ≤1.2f d 式中：
e —偏心距(m)，为总的倾翻力矩(ΣM)除以作用在基础上的总垂直力(ΣN)之商，也等于地基土反力的合力到基础中心距离；
M d —塔吊作用在基础顶面上的弯矩（KN •m ） F vd —塔吊作用在基础顶面上的垂直力（KN ） F hd —塔吊作用在基础上顶面的水平力（KN ） G d —砼基础的重力（KN ） b —基础底板长度和宽度（m ） h —塔吊基础的高度（m ）
基础抗倾翻稳定性计算简图
从图可知，塔基总的垂直作用力ΣN=F
dv +G
d
；而ΣN又等于地基土的总反
力，即ΣN=3(b/2-e)×b×P
dmax
/2，移项后即得公式(2)，该公式成立的前提条件是公式(1)，即要求e≤b/3，也即合ΣN离基础边的距离应大于或等于（b/2-e）=b/2-b/3=b/6；地基土反力三角形图的底边AB长不得小于AB=3×（b/2-e）=3×b/6=b/2，所以公式（1）基础抗倾翻稳定的条件是地基土反力三角形图顶点A的极限位置是基础中心点O。

3.基础底板的受弯、受剪、受冲切强度计算
按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）计算。

基础底板计算示意图
(1).受弯计算
基础位于塔身钢构柱边的截面弯矩、剪力最大，为计算截面。

M
Ⅰ
=a
12(2b+a’)(p
dmax
+p
j
)/12
底板受力钢筋可近似按下式计算：
A
sⅠ
=M
Ⅰ
/(0.9f
y
h
0Ⅰ
)
(2).受剪计算
V
Ⅰ
=a
1
l(p
dmax
+p
j
)/2（计算地基土压应力时扣除基础自重及其上的土重）
V
Ⅰ
≤0.7β
hs
f
t
bh
β
hs
=(800/h
)1/4
(3).受冲切计算
钢构柱的冲切荷载为F
l
=P
s
A
F
l
≤0.7β
hp
f
t
b
m
h
∵b
m
=(b
t
+b
b
)/2b
b
=b
t
+2h
0Ⅰ
∴b
m
=b
t
+h
0Ⅰ
h
0Ⅰ
——截面有效高度，取两个配筋方向的截面有效高度的平均值；
P
s
——基础底面地基反力设计值（可扣除基础自重及其上的土重），当基
础偏心受力时，可取用最大的地基反力设计值；
（二）、桩承台基础稳定和强度的计算依据
塔吊桩承台基础的稳定性的计算依据是上海市标准《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999），桩承台强度的计算依据是《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）和《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。

计算时全部采用荷载设计值，即按《建筑地基基础设计规范》的规定，取荷载设计值为荷载标准值乘1.35。

(a) 承台弯距计算示意图
(c) 承台角桩冲切计算示意图
(b) 承台柱冲切计算示意图
1.桩竖向承载力设计值 单桩竖向受压承载力：
R d =R sk /γs +R pk /γp =U p ∑f si l i /γs +f p A p /γp 单桩抗拔承载力： R ’d =U p ∑λi f si l i /γs +G p
U p 、A p 分别为桩身截面周长和桩端横截面面积； f si ——桩侧第i 层土的极限摩阻力标准值； f p ——桩端处土的极限端阻力标准值； l i ——第i 层土的厚度；
λi ——桩周第i 层土的抗拔承载力系数；
G p ——单桩自重设计值，自重分项系数取1.0，地下水位以下应扣除浮力，
浮力分项系数取1.2。

γs 、γp 为承载力分项系数。

2.抗倾翻稳定性验算 N d =γ0(F dv +G d )/n ≤R d
偏心受压时除满足上述条件外，还应满足： 受压一侧：N dmax ≤1.2R d 受拉一侧：N l ≤R ’d
N di =γ0(F dv +G d )/n ±γ0(M d +F hd ×h)x i /∑x i 2 n ——桩的数量；
N di ——偏心竖向力作用下第i 根桩的竖向力设计值； x i ——第i 根桩至y 轴的距离;
3.桩承台的受弯、受剪、受冲切强度计算 (1).受弯计算
计算截面取塔身钢构柱边的截面： M y =∑N di x i
A s Ⅰ=M Ⅰ/(0.9f y h 0Ⅰ) (2).受冲切计算 塔身钢构柱对承台的冲切
F l =γ0F dv （扣除承台及其上土重，作用在冲切破坏锥体上的荷载设计值，锥体与承台底的夹角不小于45º）
F l ≤4βo (b c +a o )βhp f t h 0
βhp ——受冲切承载力截面高度影响系数； βo =0.84/(λo +0.2)λo =a o /h 00.2≤λo ≤1； 角桩对承台的冲切 N l ≤β1(2c+a 1)βhp f t h 0Ⅰ
β1=0.56/(λ1+0.2)λ1=a 1/h 00.2≤λ1≤1；
N l ——扣除承台及其上土重后的角桩顶竖向力设计值；。