上海某高层建筑塔吊四桩基础计算书.doc

QTZ80 塔吊四桩桩基计算书浙江万达建设集团有限公司2011年12月25日一、工程概况建设单位：农工商房地产集团上海银航置业有限公司设计单位：上海城乡建筑设计院有限公司监理单位：上海容基工程管理项目有限公司施工单位： 浙江万达建设集团有限公司勘察单位：上海千年工程建设咨询有限公司拟建的上海航头拓展基地22-06#地块，北起北横河，西至经一路，东至A3公路，南面毗邻张家桥港。属于框剪结构；地上28层；地下1层；建筑高度：83.4m；标准层层高：2.8m ；总建筑面积：99835平方米；本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：塔式起重机设计规范（GB/T13752-1992）、地基基础设计规范（GB50007-2002）、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）、建筑安全检查标准（JGJ59-99）、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）、建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）等编制。本工程现场自然地坪标高为4.1m，塔吊基础顶标高与基础筏板顶标高相同，在桩间土开挖时进行基础施工，根据厂家提供的塔吊起重机作用说明书，选用16吨汽车式起重机安装塔机。二、地层特性表 （摘录自上海市大型居住社区航头镇新选址基地 22-06 号地块建设工程岩土工程勘察报告） 工程编号：11QNK006序号土名称土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)抗拔系数1 粉质粘土1.60 53.00 1270.00 0.80 2 淤泥质粉质粘土3.40 33.00 1270.00 0.80 3 砂质粉土2.30 53.00 1270.00 0.70 4 淤泥质粘土9.80 28.50 965.00 0.70 5 粘土7.00 28.50 1400.00 0.70 6 粉质粘土4.50 74.00 3150.00 0.70 7 粘质粉土夹粉质粘土9.00 53.00 2300.00 0.70 8 粉砂32.00 32.00 2550.00 0.80 三、塔吊的基本参数信息塔吊型号：QTZ80A(5512)， 塔吊起升高度H：90.000m，塔身宽度B：1.65m， 基础埋深D：4.300m，自重F1：632.00kN， 基础承台厚度Hc：1.350m，最大起重荷载F2：60kN， 基础承台宽度Bc：5.000m，桩钢筋级别:II级钢， 桩直径或者方桩边长：0.40m，桩间距a：3.4 m， 承台箍筋间距S：495.000mm，承台混凝土的保护层厚度：50mm， 空心桩的空心直径：0.25m。 额定起重力矩是：800kN·m， 基础所受的水平力：30kN，标准节长度：2.5m，主弦杆材料：圆钢, 宽度/直径c：120mm，所处城市：上海市 基本风压W0：0.55kN/m2，四、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算塔吊自重（包括压重）F1=632kN， 塔吊最大起重荷载F2=60.00kN， 作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=830 kN， 塔吊倾覆力矩M=1.4×1350=1890kN·m五、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（JGJ94-2008）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。 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=830kN； G桩基承台的自重：G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(25×5.00×5.00×1.35)=1012.50kN； Mx,My承台底面的弯矩设计值，取2397.43kN·m； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.83m； Ni单桩桩顶竖向力设计值；经计算得到单桩桩顶竖向力设计值， 最大压力：Nmax=(830+1012.50)/4+2397.43×2.83/(2×2.832)=871.84kN。最小压力：Nmin=(830+1012.50)/4-2397.43×2.83/(2×2.832)=23.90kN。不需要验算桩的抗拔2. 承台弯矩的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008）的第5.6.1条。 其中 Mx1,My1计算截面处XY方向的弯矩设计值； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=1.20m； Ni1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=618.72kN；经过计算得到弯矩设计值：Mx1=My1=2×618.72×1.20=1484.93kN·m。六、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，l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,期间按线性内插法得1.00； fc混凝土抗压强度设计值查表得19.10N/mm2； ho承台的计算高度：Hc-50.00=1300.00mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；经过计算得：s=1483.00×106/(1.00×19.10×5000.00×1300.002)=0.009； =1-(1-2×0.009)0.5=0.009； s =1-0.009/2=0.996； Asx =Asy =1484.93×106/(0.996×1300.00×300.00)=3822.80mm2。由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:5000.00×1350.00×0.15%=10125.00mm2。建议配筋值：II级钢筋，20150mm。承台底面单向根数33根。实际配筋值10362mm2。七、承台斜截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2008)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=788.10kN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，o建筑桩基重要性系数，取1.00； bo承台计算截面处的计算宽度，bo=5000mm； ho承台计算截面处的计算高度，ho=1300mm； 计算截面的剪跨比，=a/ho此处，a=(4000.00-1600.00)/2=1200.00mm；当 <0.3时，取=0.3；当 >3时,取=3，得=0.92； 剪切系数，当0.31.4时，=0.12/(+0.3)；当1.43.0时，=0.2/(+1.5)，得=0.10； fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=19.10N/mm2；则，1.00×788.10=7.88×105N0.10×19.10×5000×1300=124.2×105N；经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！八、桩承载力验算桩承载力计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2008)的第4.1.1条。桩型采用PHS高强预应力混凝土空心方桩：PHS-A400(250)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=871.84kN；桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中，o建筑桩基重要性系数，取1.00； fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=35.90N/mm2； A桩的截面面积，A=1.11×105mm2。则，1.00×871840=8.72×105N35.90×1.53×105=52.9×105N；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！六、桩竖向极限承载力验算依据建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)的第5.2.2-3条，单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算： R = sQsk/s+pQpk/p+cQck/c Qsk = uqsikli Qpk = qpkAp Qck = qckAc/n其中 R单桩的竖向承载力设计值； Qsk单桩总极限侧阻力标准值； Qpk单桩总极限端阻力标准值； Qck相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值； qck承台底1/2承台宽度深度范围(5m)内地基土极限阻力标准值，qck= 250.000 kPa； Ac承台底地基土净面积，Ac=5.000×5.000-4×0.283=23.869m2； n桩数量，n=4； c承台底土阻力群桩效应系数，c=ciAci/Ac+ceAce/Ac s, p, c分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，承台底土阻力群桩效应系数； s,p, c分别为桩侧阻抗力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数； qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值； qpk极限端阻力标准值； u桩身的周长，u=1.6m； Ap桩端面积,取Ap=0.111m2； li第i层土层的厚度；桩的入土深度为26.00m,所以桩端是在第6层土层单桩竖向承载力验算: R=1.6×(1.60×53.00×1.00+3.40×33.00×1.00+2.30×53.00×1.00+9.80×28.50×1.00+7.00×28.50×1.00+4.50×74.00)/1.65+1.06×3150.00×0.111/1.65+0.37×(250.000×23.869/4)/1.700=1646kN>N=871.84kN；上式计算的R的值大于最大压力871.84kN,所以满足要求!九、结论1）塔吊基础采用工程桩进行施工，桩采用专业厂家生产的PHS高强预应力混凝土空心方桩：PHS-A400(250)2）塔吊基础采用四桩承台基础，塔吊基础顶标高与相应高层筏板基础顶标高相同，混凝土采用C35。3）承台底和承台面采用HRB33520150mm双层双向钢筋，箍筋选用HRB33516500，承台内部放置钢筋马凳，桩顶主筋锚入承台35d。桩顶灌芯长度为2000mm，灌芯混凝土强度为C40，4）附塔吊基础平面图、剖面图