塔吊单桩基础验算书

Q T Z 80塔吊单桩基础的计算书 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：QT80-TC6013-6， 塔吊自重(包括压重)G: 624.5kN ，

最大起重荷载Q: 60.000 kN ， 塔吊起升高度H: 120 m ，

塔身宽度B:1.800 m ，

混凝土的弹性模量E c ：31500.000 N/mm 2，地基土水平抗力系数m ：4.250 MN/m 4，

混凝土强度: C30， 钢筋级别: III 级钢，

桩直径d: 1.500 m ， 保护层厚度: 50.000 mm ，

额定起重力矩：800kN ·m ， 标准节长度a ：2.8m ，

主弦杆材料：角钢/方钢, 宽度/直径c ：120mm ，

所处城市：广东惠阳， 基本风压W 0：0.7kN/m 2，

地面粗糙度类别：B 类 田野乡村 风荷载高度变化系数μz ：1.34 。

二. 荷载计算

1. 塔吊对交叉梁中心作用力的计算

1. 塔吊自重(包括压重)G = 624.5 kN

2. 塔吊最大起重荷载Q = 60.000 kN

3.基础以及覆土自重标准值

Gk=5.5×5.5×1.35×25=1021

非工作状态作用于塔吊的竖向力设计值F=684.5+1021=1706

2. 风荷载计算(塔式起重机砼基础工程技术规程，附录A 塔机风荷载计算)

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/m 2)

=0.8×1.59×1.95×1.34×0.2=0.665kN/m 2

/sk k q w A H =,0A a BH =

=0.665×0.35×1.8=0.419kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值

F vk =q sk ×H=0.419×45=18.85kN

c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

M sk =0.5F vk ×H=0.5×18.85×120=1131kN.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=0.7kN/m 2)

=0.8×1.69×1.95×1.34×0.7=2.473kN/m 2

=2.473×0.35×1.8=1.558kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值

F vk = q sk ×H=1.558×45=70.11kN

c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

M sk=0.5F vk×H=0.5×70.11×120=4207kN.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=0.9×(1131+800)=1738kN.m

非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值

M k=4207kN.m

三. 承台计算

承台尺寸:5000mm×5000mm×1500mm

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。

经过计算得s=4207×6

1300)=0.027

10/(1.00×16.70×5500.00×2

s=1-0.027/2=0.986

As=10940

按照最小配筋率ρ=0.1%计算配筋，

pbh=0.001×5500×1300=7150mm2。

As’=

比较Asx和As’，所以按As配筋，现场取30根（Ⅱ级）25的钢筋，钢筋采用HRB335。

As=30×3.14×12.5×12.5=14130mm2

承台配筋面积14130mm2大于10940mm2，所以承台配筋面积满足要求。

单桩承台的承台弯矩两个方向都为0(kN.m)，不需要进行抗剪和其它的验算！

四. 桩身最大弯矩计算

计算简图：

1. 按照m法计算桩身最大弯矩：

计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.4.5条，并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。

(1) 计算桩的水平变形系数(1/m):

其中 m──地基土水平抗力系数的比例系数；取 4.250 MN/m4

b0──桩的计算宽度，b0= 0.9×(1.500+1)= 2.25 m。

E──抗弯弹性模量，E=0.67Ec=20100N/mm2；

I──截面惯性矩，I=π×1.5004 /64= 0.248 m4；

经计算得到桩的水平变形系数:

=0.283/m

见桩基础的设计方法与施工工艺3-2-2-3

(2) 计算 D v:

D v=70.11/(0.283×4207)=0.059

(3) 由 D v查表得：K m=1.01

(4) 计算 M max:

经计算得到桩的最大弯矩值:

M max=4207×1.01=4250kN.m。

由 D v查表得：最大弯矩深度 z=0.305/0.27=1.13m。

所以桩最大弯矩在桩身下1.13m.

五.桩配筋计算

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.3.8条。

沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其截面受压承载力计算：

(1) 偏心受压构件，其偏心矩增大系数按下式计算：

式中 l0──桩的计算长度，取 l0 = 20.000 m；

h──截面高度，取 h = 1.500 m ；

e0──轴向压力对截面重心的偏心矩，取 e0=4250/1971.4=2.491 m；

e a──附加偏心矩，取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的最大值， e a=0.05 m；

e i=e0+e a=2.491+0.05=2.541m;

h0──截面有效高度，取 h0 = 1.500 - 50.000×10-3 = 1.450 m；

ξ1──偏心受压构件的截面曲率修正系数：

解得：ξ1=0.5×16.700 ×1.766×106/(1971.4×103)= 7.48

由于ξ1大于1，取ξ1 = 1 ；

A──构件的截面面积，取 A=π×d2 /4 =1.766 m2；

ξ2──构件长细比对截面曲率的影响系数,l0/h大于或等于15，按下式计算: 解得：ξ2= 0.95 ；

经计算偏心增大系数η= 1.069；

(2) 偏心受压构件应符合下例规定：

式中 A s──全部纵向钢筋的截面面积；

r──圆形截面的半径，取 r=0.7500 m；

r s──纵向钢筋重心所在圆周的半径，取 r s=0.70 m；

a1是受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土周欣抗压强度设计值的比值，在砼强度小于等于50时取1

α──对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2π的比值，取α= 0.495；

αt──中断纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，当α≥0.625时

αt=0，当α≤0.625时，按下式计算:

解得：αt = 0.26;

由以上公式解得：A s=3810 mm2。

构造钢筋A s=πd2/4×0.2%=3.14×15002/4×0.2%=3532.5mm2