塔吊基本设计(单桩1)

塔吊基础设计(单桩)计算书

工程名称：振华电子工业厂区工程

编制单位：中国振华集团建筑工程公司

1.计算参数

（1）基本参数

工程建筑面积 29503.49 m2 ,总高度 64 m,主楼地上 14 层,裙楼 4 层，地下主楼二层，裙楼一层；塔吊型号QZT63A(5510)臂长55.00m,初装高度39.00m；塔身尺寸1.63m,基坑开挖深度-1.50m；现场地面标高0.00m,基础面标高-0.50m。

（2）计算参数

1）塔机基础受力情况（表1）

比较桩基础塔机的工作状态和非工作状态的受力情况，塔机基础按工作状态计算（图1）：

F k=503.00×1.2=603.60kN F h=35.00×1.4=49.00kN

M k=(1500.00+35.0×0.90)×1.4=2144.10kN.m

M

基础顶面所受垂直力

基础顶面所受水平力

基础顶面所受倾覆力矩

基础所受扭矩

塔吊基础受力示意图

2）桩顶以下岩土力学资料（表2）

3）基础设计主要参数（图2）

基础桩采用1根φ1600钻（冲）)孔灌注桩，桩顶标高-1.40m，桩端不设扩大头，桩端入砂质粘土 9.00m；桩混凝土等级C30，f C=14.30N/mm2 ,E C=3.00×104N/mm2；f tk=2.01N/mm2，桩长22.00m；钢筋HRB335,f y=300.00N/mm2 ,E s=2.00×105N/mm2；

承台尺寸长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1.00m；桩中心与承台中心重合,承台面标高

-0.50m；承台混凝土等级C35,f t=1.57N/mm2,f C=16.70N/mm2,γ砼=25kN/m3。

G k=a×b×h×γ砼×1.2=4.50×4.50×1.00×25×1.2=607.50kN

2.单桩允许承载力特征值计算

（1）单桩竖向承载力特征值

1）按地基土物理力学指标与承载力参数计算

按下列公式计算：

R a= R sa＋R ra＋R pa

R sa=μ∑q siai

R ra=μp C2f rs h r

R pa=C1f rp A p

式中R sa－桩侧土总摩阻力特征值；

R ra －桩侧岩总摩阻力特征值； R pa －持力岩层总端阻力特征值； μp －桩嵌岩端截面周长；

h r －嵌岩深度，当岩面倾斜时以低点起计；

A p －桩截面面积，对扩底桩取扩大头直径计算桩截面面积；

f rs 、f rp －分别为桩侧岩层和桩端岩层的岩样天然湿度单轴抗压强度； C 1、C 2－系数，根据持力层基岩完整程度及沉渣厚度等因素而定。

A p =πd 2

/4=3.14×2.56/4=2.01m 2

C 1=0.40 C 2=0.05 R sa =u ∑q siai =πd ∑q siai =3.14×1.60×270.00=1356.48kN R ra1=u p C 2f rs h r =0.80×3.14×1.60×0.05×0×13.00=0kN

R ra2=u p C 2f rs h r =0.80×3.14×1.60×0.05×220.00×9.00=397.90kN R pa =C 1f rp A p =0.80×0.40×220.00×2.01=141.48kN R a = R sa ＋R ra ＋R pa =1356.48+0+397.90+141.48=1895.86kN 2）桩身截面强度计算 按下式验算桩身截面强度：

p c c A f Q ψ=

式中ψc －工作条件系数，灌注桩取0.7～0.8(水下灌注桩取较低值)，预制桩取

0.8～0.9；

f c －桩身混凝土轴心抗压强度设计值； A p －桩身横截面面积；

Q －相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向设计值。 Ψc =0.70

Ψc f c A p =0.70×14.30×1000×2.01=20116.10kN （2）单桩水平承载力特征值计算 灌注桩的水平承载力特征值按下式计算：

()⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛++=

n tk m k N g m o tk m Ha A f N W f R γζρυαγ112225.1

式中：R Ha －单桩水平承载力特征值；

α－桩的水平变形系数，按规范式(10.2.19)确定；

5

I

E mb c o =α

γm －塑性系数，圆形截面γm =2； f tk －桩身混凝土抗拉强度标准值；

υm －桩身最大弯矩系数，按表10.2.23取值，视上部结构、承台、地梁对桩

顶的约束程度及桩顶构造，分别按铰接或固接考虑；

N 1k －桩顶扣除竖向活荷载作用的竖向力标准值； ρg －桩身纵筋配筋率；

ζN －桩顶竖向力影响系数，竖向压力取ζN =0.8，竖向拉力取ζN =-1； A n －桩换算截面积，圆形截面为：

W 0－桩身换算截面受拉边缘的截面抗弯模量，圆形截面取：

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡

⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=

212322

0o

d E E d d W g c s ρπ 式中d －桩身直径；

d 0－扣除保护层的桩直径； E s －钢筋的弹性模量； E C －混凝土的弹性模量。

ρg =0.3+(2000-1600.00)/(2000-400)×(0.65-0.3)=0.39%

W o =πd/32[d 2

＋2(E S /E C －1)ρg d 02

]=0.16×(2.56+11.33×0.39%×2.45)=0.42m 3

I o =W o d/2=0.42×1.60/2=0.34m 4

EI=0.85E C I o =0.85×3.00×107×0.34=8543666.93

查(DBJ15-31-2003)P.118:m=35.00×103

kN/m 4

，

b o =0.9(d+1)=2.34m α=(mb o /E C I)0.2

=(35.00×1000×2.34/8543666.93)0.2

=0.39 α×L=0.39×22.00=8.68＞4 ，满足长桩标准。 按 α×L=4 查（DBJ15-31-2003）P.121: V m =0.768

N lk =(F k ＋G k )/n=(603.60+607.50)/1=1211.10kN γm =2 ζN =0.80 A n =πd 2

/4[1＋(E s /E c -1)P g ]=2.01×(1+5.67×0.39%)=2.05m

2

R Ha =αγm f tk W 0/V m (1.25+22ρg )(1+ζN N 1k /γm f tk A n )=865.38×1.34×1.12=1291.10kN （3）单桩抗拔力特征值计算 桩抗拔力的验算按下式计算：

o i sia i p ta G l q R 9.0+∑=λμ

式中G 0－桩自重，地下水位以下取有效重度计算； q sia －桩侧土摩阻力特征值； μp －桩周长，μp =πd ； λi －抗拔摩阻力折减系数。

0.9G 0=0.9×3.14×0.64×22.00×25=994.75kN

R ta =u p Σλi q siai +0.9G 0=5.02×189.00+994.75=1944.29kN 3.单桩桩顶作用力计算和承载力验算