40塔吊基础验算书到底部桩基.doc

第10页，共31页8、 QTZ40塔吊基础承载力验算1、2、5#塔吊为QTZ40塔吊，塔吊为独立状态计算，分工况和非工况两种状态分别进行塔吊基础的受力分析。8.1、塔机概况塔吊型号:QTZ40，塔吊最大安装高度H=35m（2#塔吊）塔身宽度B=1.5m，自重F1=201.88kN，最大起重荷载F2=39.2kN，基础以上土的厚度D=0.00m，塔吊基础混凝土强度等级:C35基础厚度Hc=1.2m，基础宽度Bc=4.5m，8.2、桩基概况查国家标准图集03SG409可得，PHC400A95-21为C80混凝土，桩身结构竖向承载力设计值R=1650kN。现场桩基间距a=2.50m，桩直径=0.40m，8.3、桩基荷载计算分析8.3.1自重荷载以及起重荷载塔吊自重G0=201.88kN； 起重臂自重G1=30.3kN；小车和吊钩自重G2=2.86kN；平衡臂自重G3=15.05kN；平衡块自重G4=81kN；塔吊最大起重荷载Qmax=39.2kN；塔吊最小起重荷载Qmax=7.84kN；塔基自重标准值：Fk1=331.09kN；基础自重标准值：Gk=500kN；起重荷载标准值：Fqk=39.2kN；8.3.2风荷载计算8.3.2.1工作状态下风荷载标准值塔机所受风均布线荷载标准值：（o=0.2kN/m²）qsk=0.8z sz oo BH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.2×0.35×1.5=0.422kN/m塔机所受风荷载水平合力标准值：Fvk= qsk ·H=0.422×39=16.46kN基础顶面风荷载产生的力矩标准值：Msk=0.5 Fvk ·H=0.5×16.46×39=321kN ·m8.3.2.2非工作状态下风荷载标准值塔机所受风均布线荷载标准值：（o=0.55kN/m²）qsk=0.8z sz oo BH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.55×0.35×1.5=1.3kN/m塔机所受风荷载水平合力标准值：Fvk= qsk ·H=1.3×39=50.27kN基础顶面风荷载产生的力矩标准值：Msk=0.5 Fvk ·H=0.5×50.27×39=980.27kN ·m8.3.3塔机的倾覆力矩塔机自身的倾覆力矩，向起重臂方向为正，向平衡臂的方向为负。1、大臂自重产生的力矩标准值：M1 =30.3×20=606 kN ·m2、最大起重荷载产生的力矩标准值：M2=39.2×10=392 kN ·m3、小车产生的力矩标准值：M3=2.86×10=28.6 kN ·m4、平衡臂产生的力矩标准值：M4=-15.05×6=-90.3 kN ·m5、平衡产生的力矩标准值：M5=-81×11=-891 kN ·m8.3.4综合分析计算8.3.4.1工作状态下塔基对基础顶面的作用1、标准组合的倾覆力矩标准值：Mk= M1 + M3+ M4 +M5 +0.9（M2 +Msk）=606+28.6-90.3-891+0.9（392+321）=295kN ·m2、水平荷载标准值：Fvk=16.46kN3、竖向荷载标准值：塔基自重标准值：Fk1=331.09kN；基础自重标准值：Gk=500kN；起重荷载标准值：Fqk=39.2kN；8.3.4.2非工作状态下塔基对基础顶面的作用1、标准组合的倾覆力矩标准值：Mk= M1 + M4 +M5 +Msk=606-90.3-891+980.27=604.79 kN ·m无起重荷载，小车收拢于塔身边，故没有力矩M2 、M3 。2、水平荷载标准值：Fvk= qsk ·H=1.3×39=50.27kN3、竖向荷载标准值：塔基自重标准值：Fk1=331.09kN；基础自重标准值：Gk=500kN；Fk= Fk1+ Gk =331.09+500=831.09 kN比较以上工况和非工况的计算，可知本例塔机在非工作状态时对于基础传递的倾覆力矩最大，故应该按照非工作状态的荷载组合进行塔吊基础承载力验算。8.4 桩基承载力验算倾覆力矩按照最不利的对角线方向作用，取最不利的非工作状态荷载进行验算。8.4.1桩基竖向荷载验算1、轴心竖向力作用下：（以最不利情况塔吊基础底部只有两根桩进行验算）,满足要求。2、偏心竖向力作用下：（以最不利情况塔吊基础底部只有两根桩进行验算）,满足要求。8.4.2桩身轴心受压承载力验算，查国家标准图集03SG409可得，PHC400A95-21桩身结构竖向承载力设计值R=1650kN。，轴心受压承载力符合设计要求。8.5 塔吊基础承载力验算8.5.1示意图8.5.2相关数据1几何参数：B1 = 2250 mm；A1 = 2250 mm；H1 = 1200 mm；B = 1500 mm；A = 1500 mm；B2 = 2250 mm；A2 = 2250 mm基础埋深d = 1.20 m 2荷载值：(1)作用在基础顶部的标准值荷载Fgk = 831.09 kN；Mgxk = 604.79 kN·m；Vgxk = 50.27 kN(2)作用在基础底部的弯矩标准值Mxk = 604.79 kN·mVxk = 50.27 kN·m绕X轴弯矩: M0xk = 604.79 kN·m绕Y轴弯矩: M0yk = 60.32 kN·m(3)作用在基础顶部的基本组合荷载不变荷载分项系数rg = 1.20活荷载分项系数rq = 1.40F = rg·Fgkrq·Fqk = 997.31 kNMx = rg·Mgxkrq·Mqxk = 725.75 kN·m Vx = rg·Vgxkrq·Vqxk = 60.32 kN(4)作用在基础底部的弯矩设计值绕X轴弯矩: M0x= 725.75 kN·m绕Y轴弯矩: M0y = Vx·H1 =60.32×1.20 = 72.39 kN·m3材料信息：混凝土：C35钢筋：HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)4基础几何特性：底面积：S = (A1A2)(B1B2) = 4.50×4.50 = 20.25 m2绕X轴抵抗矩：Wx = (1/6)(B1+B2)(A1+A2)2 = (1/6)×4.50×4.502 = 15.19 m3绕Y轴抵抗矩：Wy = (1/6)(A1+A2)(B1+B2)2 = (1/6)×4.50×4.502 = 15.19 m38.5.3计算过程8.5.3.1修正地基承载力按建筑地基基础设计规范（GB 500072002）下列公式验算：fa = fakb··(b3)d·m·(d0.5) (式5.2.4)式中：fak = 220.00 kPab = 0.00，d = 1.00 = 18.00 kN/m3m = 18.00 kN/m3b = 4.50 m， d = 1.20 m如果 b 3m，按 b = 3m, 如果 b > 6m，按 b = 6m如果 d 0.5m，按 d = 0.5mfa = fakb··(b3)d·m·(d0.5)= 220.000.00×18.00×(4.503.00)1.00×18.00×(1.200.50)= 232.60 kPa修正后的地基承载力特征值 fa = 232.60 kPa（满足塔吊基础说明书不得低于200 kPa的要求）。8.5.3.2轴心荷载作用下地基承载力验算按建筑地基基础设计规范（GB 500072002）下列公式验算：pk = (FkGk)/A(5.2.21)Fk = FgkFqk = 831.090.00 = 831.09 kNGk = 20S·d = 20×20.25×1.20 = 486.00 kNpk = (FkGk)/S = (831.09486.00)/20.25 = 65.04 kPa fa，满足要求。8.5.3.3偏心荷载作用下地基承载力验算按建筑地基基础设计规范（GB 500072002）下列公式验算：当eb/6时，pkmax = (FkGk)/AMk/W(5.2.22)pkmin = (FkGk)/AMk/W(5.2.23)当eb/6时，pkmax = 2(FkGk)/3la(5.2.24)X、Y方向同时受弯。偏心距exk = M0yk/(FkGk) = 60.32/(831.09486.00) = 0.05 me = exk = 0.05 m (B1B2)/6 = 4.50/6 = 0.75 mpkmaxX = (FkGk)/SM0yk/Wy= (831.09486.00)/20.2560.32/15.19 = 69.01 kPa偏心距eyk = M0xk/(FkGk) = 604.79/(831.09486.00) = 0.46 me = eyk = 0.46 m (A1A2)/6 = 4.50/6 = 0.75 mpkmaxY = (FkGk)/SM0xk/Wx= (831.09486.00)/20.25604.79/15.19 = 104.86 kPapkmax = pkmaxXpkmaxY(FkGk)/S = 69.01104.8665.04 = 108.83 kPa 1.2×fa = 1.2×232.60 = 279.12 kPa，满足要求。8.5.3.4基础抗冲切验算按建筑地基基础设计规范（GB 500072002）下列公式验算：Fl 0.7·hp·ft·am·h0(8.2.71)Fl = pj·Al(8.2.73)am = (atab)/2(8.2.72)pjmax,x = F/SM0y/Wy = 997.31/20.2572.39/15.19 = 54.02 kPapjmin,x = F/SM0y/Wy = 997.31/20.2572.39/15.19 = 44.48 kPapjmax,y = F/SM0x/Wx = 997.31/20.25725.75/15.19 = 97.04 kPapjmin,y = F/SM0x/Wx = 997.31/20.25725.75/15.19 = 1.46 kPapj = pjmax,xpjmax,yF/S = 54.0297.0449.25 = 101.80 kPa(1)标准节对基础的冲切验算：H0 = H1H2as = 1.200.000.05 = 1.15 mX方向：Alx = 1/4·(A2H0A1A2)(B1B2B2H0)= (1/4)×(1.502×1.154.50)(4.501.502×1.15)= 1.45 m2Flx = pj·Alx = 101.80×1.45 = 147.87 kNab = minA2H0, A1A2 = min1.502×1.15, 4.50 = 3.80 mamx = (atab)/2 = (Aab)/2 = (1.503.80)/2 = 2.65 mFlx 0.7·hp·ft·amx·H0 = 0.7×0.97×1570.00×2.650×1.150= 3237.56 kN，满足要求。Y方向：Aly = 1/4·(B2H0B1B2)(A1A2A2H0)= (1/4)×(1.502×1.154.50)(4.501.502×1.15)= 1.45 m2Fly = pj·Aly = 101.80×1.45 = 147.87 kNab = minB2H0, B1B2 = min1.502×1.15, 4.50 = 3.80 mamy = (atab)/2 = (Bab)/2 = (1.503.80)/2 = 2.65 mFly 0.7·hp·ft·amy·H0 = 0.7×0.97×1570.00×2.650×1.150= 3237.56 kN，满足要求。8.5.3.5基础受压验算计算公式：混凝土结构设计规范（GB 500102002）Fl 1.35·c·l·fc·Aln(7.8.1-1)局部荷载设计值：Fl = 997.31 kN混凝土局部受压面积：Aln = Al = B×A = 1.50×1.50 = 2.25 m2混凝土受压时计算底面积：Ab = minB2A, B1B2×min3A, A1A2 = 20.25 m2混凝土受压时强度提高系数：l = sq.(Ab/Al) = sq.(20.25/2.25) = 3.001.35c·l·fc·Aln= 1.35×1.00×3.00×16700.00×2.25= 152178.75 kN Fl = 997.31 kN，满足要求。8.5.3.6基础受弯计算按简明高层钢筋混凝土结构设计手册（第二版）中下列公式验算：M=/48·(La)2(2Bb)(pjmaxpjnx)(11.47)M=/48·(Bb)2(2La)(pjmaxpjny)(11.48)(1)标准节根部受弯计算：G = 1.35Gk = 1.35×486.00 = 656.10kN-截面处弯矩设计值：pjnx = pjmin,x(pjmax,xpjmin,x)(B1B2B)/2/(B1B2)= 44.48(54.0244.48)×(4.501.50)/2/4.50= 50.84 kPaM = /48·(B1B2B)22(A1A2)A(pjmax,xpjnx)= 1.0000/48×(4.501.50)2×(2×4.501.50)×(54.0250.84)= 206.43 kN·m-截面处弯矩设计值：pjny = pjmin,y(pjmax,ypjmin,y)(A1A2A)/2/(A1A2)= 1.46(97.041.46)×(4.501.50)/2/4.50= 65.18 kPaM = /48·(A1A2A)22(B1B2)B(pjmax,ypjny)= 1.0849/48×(4.501.50)2×(2×4.501.50)×(97.0465.18)= 346.46 kN·m-截面受弯计算：相对受压区高度： = 0.002079 配筋率： = 0.000096 < min = 0.001500 = min = 0.001500计算面积：1800.00 mm2/m-截面受弯计算：相对受压区高度： = 0.003492 配筋率： = 0.000162 < min = 0.001500 = min = 0.001500计算面积：1800.00 mm2/m8.5.3.7计算结果1X方向弯矩验算结果：计算面积：1800.00 mm2/m采用方案：C20100实配面积：3141.59 mm2/m2Y方向弯矩验算结果：计算面积：1800.00 mm2/m采用方案：C20100实配面积：3141.59 mm2/m