塔吊基础设计 (1)

一、工程概况：

本工程位于广州市越秀区达道路10号大院内，总建筑面积为24443.26㎡,其中地下2层，建筑6048.03㎡；地上23层，建筑面积18395.23㎡；建筑高度为73.4M.本工程±0.000为室内地面标高，相对绝对标高7.71米（黄海高程），现有地面标高平均为7.62米。

工程名称：广州军区政治部勤务汽车队和机关公寓综合楼工程 建设地点：广州市越秀区达道路10号大院内

设计单位：西安建筑科技大学建筑设计研究院广州分院 建设单位：广州军区政治部办公室

监理单位：广州市财贸建设开发监理有限公司 监督单位：广州军区建设工程质量监督总站

一、 编制依据

1．《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)； 2.《建筑地基基础设计规范》(DBJ 15-31-2003)； 3.《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)(2006年版)； 4.《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)； 5.《简明钢筋混凝土结构计算手册》；

6.《地基及基础》(高等数学教学用书)(第二版)； 7.建筑、结构设计图纸； 8.塔式起重机使用说明书；

9.塔式起重机设计规范(GB/T 13752-92)； 10.塔式起重机安全规程(GB5/44-2006)；

11．《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001、J119-2001）； 12.岩土工程勘查报告。

二、 计算参数

工程建筑面积24443.26m2 ,总高度100m,地上32层,地下2层 ；

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塔吊型号QZT80B臂长60.00m,安装高度110.00m； 塔身尺寸1.70m；

现场面标高0.00m,基础面标高-0.2m。 1.塔吊基础受力情况：

基础荷载 荷载工况 Fk 工作状态 非工作状态

P(kN) Fh 74.00 31.00 M 532.00 619.00 M(kN.m) MZ 420.00 0 1665.00 1866.00 比较桩基础塔吊的工作状态和非工作状态的受力情况，塔吊基础按非工作状态计算

Fk=619.00×1.2=742.80kN Fh=31.00×1.4=43.40kN Mk=(1866.00+31.0×1.90)×1.4=2694.86kN.m

MF =kF =hM =M =zM z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F kF h塔吊基础受力示意图

2.桩顶以下岩土力学资料

序号 1 2 3 4 5 地层名称 厚度 桩侧阻力标准桩侧岩层和桩端岩层岩qsia*ιL(m) 3.60 5.90 3.00 2.80 2.20 17.50 m i 抗拔摩阻力折λi qsia*ιi值qsia(kPa) 样抗压强度frs、frp(kPa) (kN/m) 减系数λi 40.00 40.00 80.00 80.00 200.00 2800.00 2800.00 5000.00 5000.00 13000.00 144.00 236.00 240.00 224.00 440.00 0.60 0.60 0.60 0.60 0.70 i (kN/m) 86.40 141.60 144.00 134.40 352.00 粉质粘土 粉质粘土 强风化粉砂岩 强风化粉砂岩 中风化粉砂岩 桩长 ∑qsia*ιi 1284.00 ∑λiqsia*ι 858.40 3、基础设计主要参数

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基础桩采用1根φ1600人工挖孔灌注桩，桩顶标高-1.2m，桩端入中风化岩 大于0.5m；

桩混凝土等级C35，fC=16.70N/mm2 ,EC=3.15×104N/mm2； ftk=2.20N/mm2，桩长4m暂定,按实；

钢筋HRB400,fy=400.00N/mm2 ,Es=2.00×105N/mm2； 承台尺寸长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1.250m； 桩中心与承台中心重合,承台面标相对车库地面-0.2m； 承台混凝土等级C35,ft=1.57N/mm2,fC=16.70N/mm2,γGk=a×b×h×γ

砼

砼

=25kN/m2。

×1.2=4.5×4.5×1.25×25×1.2=759.37kN

三、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

单桩竖向承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》,按下列公式计算：

Ra= Rsa＋Rra＋Rpa Rsa=μ∑qsia

i

Rra=μpC2frshr Rpa=C1frpAp

式中Rsa－桩侧土总摩阻力特征值； Rra－桩侧岩总摩阻力特征值； Rpa－持力岩层总端阻力特征值； μp－桩嵌岩端截面周长；

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hr－嵌岩深度，当岩面倾斜时以低点起计；

Ap－桩截面面积，对扩底桩取扩大头直径计算桩截面面积；

frs、frp－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； C1、C2－系数，根据持力层基岩完整程度及沉渣厚度等因素而定。 Ap=πd2/4=3.14×3.24/4=2.54m2 C1=0.40 C2=0.05 Rsa=u∑qsiai =πd∑qsiai=3.14×1.80×1284.00=7257.17kN Rra1=upC2frshr =1.00×3.14×1.80×0.05×5000.00×2.80=3956.40kN Rra2=upC2frshr =1.00×3.14×1.80×0.05×13000.00×2.20=8082.36kN Rpa=C1frpAp =1.00×0.40×13000.00×2.54=13225.68kN

Ra= Rsa＋Rra＋Rpa=7257.17+3956.40+8082.36+13225.68=32521.61kN (2)、桩身载面强度计算

桩身混凝土强度计算依据《建筑地基基础设计规范》按下式验算桩身截面强度：

QcfcAp

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；

fc－桩身混凝土轴心抗压强度设计值； Ap－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=0.75

ΨcfcAp=0.75×16.70×1000×2.54=31856.09kN 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计算依据，按下式计算：

mftkWoN1k

1.2522gRHa1NfAmmtkn 式中：RHa－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；

5mbo EcIγm－塑性系数，圆形截面γm=2； ftk－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

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桩顶的约束程度及桩顶构造，分别按铰接或固接考虑；

N1k－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；

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

W0－桩身换算截面受拉边缘的截面抗弯模量，圆形截面取：

W0d Es2d21dg32Ec2o 式中d－桩身直径；

d0－扣除保护层的桩直径； Es－钢筋的弹性模量； EC－混凝土的弹性模量。

Pg=0.3+(2000-1800.00)/(2000-400)×(0.65-0.3)=0.34%

Wo=πd/32[d2＋2(ES/EC－1)ρgd02]=0.18×(3.24+10.70×0.34%×3.12)=0.59m3 Io=Wod/2=0.59×1.80/2=0.53m4

EI=0.85ECIo=0.85×3.15×10×0.53=14277769.24

查(DBJ15-31-2003)P.118:m=35.00×103kN/m4 ， bo =0.9(d+1)=2.52m α=(mbo/ECI)0.2=(35.00×1000×2.52/14277769.24)0.2=0.36 α×L=0.36×17.50=6.33>4 ，满足长桩要求。 按 α×L=4 查（DBJ15-31-2003）P.121: Vm=0.768

Nlk=(Fk＋Gk)/n=(742.80+866.40)/1=1609.20kN γm=2 δN=0.80 An=πd2/4[1＋(Es/Ec-1)Pg]=2.54×(1+5.35×0.34%)=2.59m2

RHa=αγmftkW0/Vm(1.25+22ρg)(1+δNN1k/γmftkAn)=1227.27×1.33×1.11=1810.68kN 3.单桩抗拔力特征值计算

桩抗拔力的验算依据广东省标准《建筑地基基础设计规范》按下式计算：

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Rtapiqsiali0.9Go

式中G0－桩自重，地下水位以下取有效重度计算； qsia－桩侧土摩阻力特征值； μp－桩周长，μp=πd；

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λi－抗拔摩阻力折减系数。

0.9G0=0.9×3.14×0.81×17.50×25=1001.46kN

Rta=upΣλiqsiai +0.9G0=5.65×858.40+1001.46=5853.14kN 四、单桩桩顶作用力计算和承载力验算 1、 轴心竖向力作用下

Qik=(Fk＋Gk)/n=(742.80+866.40)/1=1609.20kN

轴心竖向力Qik=1609.20kN小于Ra=32521.61kN,满足要求。 2、 水平力作用下

Hik=Fh /n=43.40/1=43.40kN

单桩水平力Hik=43.40kN小于RHa=1810.68kN,满足要求。

五、抗倾覆验算

bi=1.80/2=0.90m

倾覆力矩M倾=M＋Fh×h=1866.00+31.00×18.00=2424.00kN.m 抗倾覆力矩M抗=（Fk＋Gk）×bi＋Rta×bi

=(619.00+722.00)×1.80/2+5853.14×0.90=6474.73kN.m

M抗/M倾=6474.73/2424.00=2.67

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抗倾覆验算2.67大于1.6,满足要求。

六、灌注桩配筋计算

承台下2（d＋1）米深度范围土层类别()按 （DBJ15-31-2003）P.119查 β=59.00 βd2(1.5d2＋0.5d)1/5(1＋0.8 Nlk/ftkγ

m

Ap)=191.16×1.42×1.12=302.53kN>Hik=43.40kN

桩身可不配抗弯钢筋，但应该按照规范规定配置构造钢筋 ρ=ρg=0.34% As=ρAP=0.344%×2543400.00=8743mm2 取29As’=29×379.9=11017mm2>As (满足要求)

桩顶钢筋抗拔验算=1924.90×106÷1800÷[(29-2)÷2×379.9]=208.51N/mm2 桩顶钢筋抗拔验算208.51N/mm小于300.00N/mm,满足要求。

2

2

22

七、承台受冲切、受剪切承载力验算

按照广东省地基基础设计规范中10.5.4明确承台受冲切、受剪切承载力采用验算ho的高度来判断，可按下式计算：

ho2Fluc fc8FlF1.2Qki

Fk Qknon式中Fι－作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值； fc－承台混凝土抗压强度设计值； μc－柱截面周长；

F－作用于柱底的竖向压力设计值；

∑Qki－冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力(不计承台及其上覆土重)之和；

Fk－作用于柱底处的竖向压力标准值； n－桩数；

n0－冲切破坏锥体范围内的桩数。

Fι=F－1.2 ΣQik=Fk=619.00kN uc=4×0.2=0.800m，ho=2.00-0.07=1.93m 2×( Fι/fc)0.5－uc/8=2×(619000.0÷16.70)0.5-(800÷8)=285mm 承台有效高度285mm小于h0=1930mm,承台受冲切、受剪切承载力满足要求。

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八、承台配筋计算

1.基础弯矩计算

Ni=Fk=742.80kN，Xi =0.90m

M=ΣNixi=742.80×0.90=668.52kN.m 2.基础配筋计算

基础采用HRB335钢筋,fy=300.00N/mm2

As1=M/0.9fyho=668.52×106/(0.9×300.00×1930)=1283mm2 按照最小配筋率ρ=0.10%计算配筋 As2=ρbho=0.001×3800×1930=7334mm2

比较As1和As2，按As2配筋,取20φ22@196mm (钢筋间距满足要求) As=20×380.0=7600 mm2

承台配筋面积7600mm2大于7334mm2,满足要求。

九、计算结果

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基础桩：

1根φ1800 人工挖孔灌注桩，桩端不设扩大头,桩顶标高-6.40m， 桩长17.50m，桩端入中风化粉砂岩 2.20m； 桩混凝土等级C35,HRB335钢筋，28承台：

长(a)=3.80m、宽(b)=3.80m、高(h)=2.00m； 桩中心与承台中心重合，承台面标高-4.50m； 混凝土等级C35,HRB335钢筋

mm。

2,箍筋采用φ8mm@200mm。

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