QTZ63塔吊桩基验算书资料讲解.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。QTZ63塔吊桩基验算书-2、 QTZ63塔吊基础承载力验算6#塔吊为QTZ63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。7.1、塔机概况塔吊型号:QTZ63，塔吊安装高度H=27.68m，塔身宽度B=1.60m，自重F1=314.58kN，最大起重荷载F2=58.8kN，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=1.30m，基础宽度Bc=5.20m，7.2、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，7.3、桩基荷载计算分析7.3.1自重荷载以及起重荷载塔吊自重G0=314.58kN；起重臂自重G1=47.4kN；小车和吊钩自重G2=5.15kN；平衡臂自重G3=17.5kN；平衡块自重G4=147kN；塔吊最大起重荷载Qmax=58.8kN；塔吊最小起重荷载Qmax=9.8kN；塔基自重标准值：Fk1=531.63kN；基础自重标准值：Gk=800kN；起重荷载标准值：Fqk=58.8kN；7.3.2风荷载计算7.3.2.1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=0.8zszooBH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.2×0.35×1.6=0.45kN/m塔机所受风荷载水平合力标准值：Fvk=qsk·H=0.45×30=13.53kN基础顶面风荷载产生的力矩标准值：Msk=0.5Fvk·H=0.5×13.53×30=203kN·m7.3.2.2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=0.8zszooBH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.55×0.35×1.6=1.24kN/m塔机所受风荷载水平合力标准值：Fvk=qsk·H=1.24×30=37.2kN基础顶面风荷载产生的力矩标准值：Msk=0.5Fvk·H=0.5×37.2×30=558kN·m7.3.3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=47.4×21.56=1021.94kN·m2、最大起重荷载产生的力矩标准值：M2=58.8×10.97=645.04kN·m3、小车产生的力矩标准值：M3=5.15×10.97=56.5kN·m4、平衡臂产生的力矩标准值：M4=-17.5×7.24=-126.7kN·m5、平衡产生的力矩标准值：M5=-147×12=-1764kN·m7.3.4综合分析计算7.3.4.1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）=1021.94+56.5-126.7-1764+0.9（645.04+203）=-49.24kN·m2、水平荷载标准值：Fvk=13.53kN3、竖向荷载标准值：塔基自重标准值：Fk1=531.63kN；基础自重标准值：Gk=800kN；起重荷载标准值：Fqk=58.8kN；7.3.4.2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=1021.94-126.7-1764+558=-301.76kN·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=1.24×30=37.2kN3、竖向荷载标准值：塔基自重标准值：Fk1=531.63kN；基础自重标准值：Gk=800kN；Fk=Fk1+Gk=531.63+800=1331.63kN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。7.4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。7.4.1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。7.4.2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。7.5塔吊基础承载力验算7.5.1示意图7.5.2相关数据1几何参数：B1=2600mm；A1=2600mm；H1=1200mm；B=1600mm；A=1600mm；B2=2600mm；A2=2600mm；基础埋深d=1.20m2荷载值：(1)作用在基础顶部的标准值荷载Fgk=1331.63kN；Mgyk=301.76kN·m；Vgxk=37.20kN(2)作用在基础底部的弯矩标准值Myk=301.76kN·mVxk=37.20kN·m绕Y轴弯矩:M0yk=MykVxk·(H1H2)=301.7637.20×1.20=346.40kN·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=1597.96kNMy=rg·Mgykrq·Mqyk=362.11kN·mVx=rg·Vgxkrq·Vqxk=44.64kN(4)作用在基础底部的弯矩设计值绕Y轴弯矩:M0y=MyVx·H1=362.1144.64×1.20=415.68kN·m3材料信息：混凝土：C35；钢筋：HRB335(20MnSi)4基础几何特性：底面积：S=(A1A2)(B1B2)=5.20×5.20=27.04m2绕X轴抵抗矩：Wx=(1/6)(B1+B2)(A1+A2)2=(1/6)×5.20×5.202=23.43m3绕Y轴抵抗矩：Wy=(1/6)(A1+A2)(B1+B2)2=(1/6)×5.20×5.202=23.43m37.5.3计算过程7.5.3.1修正地基承载力按建筑地基基础设计规范（GB500072002）下列公式验算：fa=fakb··(b3)d·m·(d0.5)(式5.2.4)式中：fak=220.00kPab=0.00，d=1.00=18.00kN/m3m=18.00kN/m3b=5.20m，d=1.20m如果b3m，按b=3m,如果b>6m，按b=6m如果d0.5m，按d=0.5mfa=fakb··(b3)d·m·(d0.5)=220.000.00×18.00×(5.203.00)1.00×18.00×(1.200.50)=232.60kPa修正后的地基承载力特征值fa=232.60kPa（满足塔吊基础说明书不得低于200kPa的要求）。7.5.3.2轴心荷载作用下地基承载力验算计算公式：按建筑地基基础设计规范（GB500072002）下列公式验算：pk=(FkGk)/A(5.2.21)Fk=FgkFqk=1331.630.00=1331.63kNGk=20S·d=20×27.04×1.20=648.96kNpk=(FkGk)/S=(1331.63648.96)/27.04=73.25kPafa，满足要求。7.5.3.3偏心荷载作用下地基承载力验算计算公式：按建筑地基基础设计规范（GB500072002）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方向:偏心距exk=M0yk/(FkGk)=346.40/(1331.63648.96)=0.17me=exk=0.17m(B1B2)/6=5.20/6=0.87mpkmaxX=(FkGk)/SM0yk/Wy=(1331.63648.96)/27.04346.40/23.43=88.03kPa1.2×fa=1.2×232.60=279.12kPa，满足要求。7.5.3.4基础抗冲切验算计算公式：按建筑地基基础设计规范（GB500072002）下列公式验算：Fl0.7·hp·ft·am·h0(8.2.71)Fl=pj·Al(8.2.73)am=(atab)/2(8.2.72)pjmax,x=F/SM0y/Wy=1597.96/27.04415.68/23.43=76.83kPapjmin,x=F/SM0y/Wy=1597.96/27.04415.68/23.43=41.36kPapjmax,y=F/SM0x/Wx=1597.96/27.040.00/23.43=59.10kPapjmin,y=F/SM0x/Wx=1597.96/27.040.00/23.43=59.10kPapj=pjmax,xpjmax,yF/S=76.8359.1059.10=76.83kPa(1)标准节对基础的冲切验算：H0=H1H2as=1.200.000.05=1.15mX方向：Alx=1/4·(A2H0A1A2)(B1B2B2H0)=(1/4)×(1.602×1.155.20)(5.201.602×1.15)=2.96m2Flx=pj·Alx=76.83×2.96=227.24kNab=minA2H0,A1A2=min1.602×1.15,5.20=3.90mamx=(atab)/2=(Aab)/2=(1.603.90)/2=2.75mFlx0.7·hp·ft·amx·H0=0.7×0.97×1570.00×2.750×1.150=3359.73kN，满足要求。Y方向：Aly=1/4·(B2H0B1B2)(A1A2A2H0)=(1/4)×(1.602×1.155.20)(5.201.602×1.15)=2.96m2Fly=pj·Aly=76.83×2.96=227.24kNab=minB2H0,B1B2=min1.602×1.15,5.20=3.90mamy=(atab)/2=(Bab)/2=(1.603.90)/2=2.75mFly0.7·hp·ft·amy·H0=0.7×0.97×1570.00×2.750×1.150=3359.73kN，满足要求。7.5.3.5基础受压验算计算公式：混凝土结构设计规范（GB500102010）Fl1.35·c·l·fc·Aln(7.8.1-1)局部荷载设计值：Fl=1597.96kN混凝土局部受压面积：Aln=Al=B×A=1.60×1.60=2.56m2混凝土受压时计算底面积：Ab=minB2A,B1B2×min3A,A1A2=23.04m2混凝土受压时强度提高系数：l=sq.(Ab/Al)=sq.(23.04/2.56)=3.001.35c·l·fc·Aln=1.35×1.00×3.00×16700.00×2.56=173145.60kNFl=1597.96kN，满足要求。7.5.3.6基础受弯计算计算公式：按建筑地基基础设计规范(GB500072002)下列公式验算：M=a12(2la')(pmaxp2G/A)(pmaxp)·l/12(8.2.74)M=(la')2(2bb')(pmaxpmin2G/A)/48(8.2.75)(1)基础根部受弯计算：G=1.35Gk=1.35×648.96=876.10kNX方向受弯截面基底反力设计值：pminx=(FG)/SM0y/Wy=(1597.96876.10)/27.04415.68/23.43=73.76kPapmaxx=(FG)/SM0y/Wy=(1597.96876.10)/27.04415.68/23.43=109.23kPapnx=pminx(pmaxxpminx)(2B1B)/2(B1B2)=73.76(109.2373.76)×6.80/(2×5.20)=96.95kPa-截面处弯矩设计值：M=(B1B2)/2B/222(A1A2)A(pmaxxpnx2G/S)(pmaxxpnx)(A1A2)/12=(5.20/21.60/2)2(2×5.201.60)(109.2396.952×876.10/27.04)(109.2396.95)×5.20)/12=475.34kN.m-截面处弯矩设计值：M=(A1A2A)22(B1B2)B(pmaxxpminx2G/S)/48=(5.201.60)2(2×5.201.60)(109.2373.762×876.10/27.04)/48=382.94kN.m-截面受弯计算：相对受压区高度：=0.004148配筋率：=0.000231<min=0.001500，=min=0.001500；计算面积：1800.00mm2/m-截面受弯计算：相对受压区高度：=0.003340配筋率：=0.000186<min=0.001500，=min=0.001500；计算面积：1800.00mm2/m7.5.3.7计算结果1X方向弯矩验算结果：计算面积：1800.00mm2/m实配面积：2454.37mm2/m采用方案：B252002Y方向弯矩验算结果：计算面积：1800.00mm2/m实配面积：2454.37mm2/m采用方案：B252003、 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=0.8zszooBH/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=0.5Fvk·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=0.8zszooBH/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=0.5Fvk·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=606kN·m2、最大起重荷载产生的力矩标准值：M2=39.2×10=392kN·m3、小车产生的力矩标准值：M3=2.86×10=28.6kN·m4、平衡臂产生的力矩标准值：M4=-15.05×6=-90.3kN·m5、平衡产生的力矩标准值：M5=-81×11=-891kN·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=604.79kN·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=831.09kN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=2250mm；A1=2250mm；H1=1200mm；B=1500mm；A=1500mm；B2=2250mm；A2=2250mm基础埋深d=1.20m2荷载值：(1)作用在基础顶部的标准值荷载Fgk=831.09kN；Mgxk=604.79kN·m；Vgxk=50.27kN(2)作用在基础底部的弯矩标准值Mxk=604.79kN·mVxk=50.27kN·m绕X轴弯矩:M0xk=604.79kN·m绕Y轴弯矩:M0yk=60.32kN·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=997.31kNMx=rg·Mgxkrq·Mqxk=725.75kN·mVx=rg·Vgxkrq·Vqxk=60.32kN(4)作用在基础底部的弯矩设计值绕X轴弯矩:M0x=725.75kN·m绕Y轴弯矩:M0y=Vx·H1=60.32×1.20=72.39kN·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=20.25m2绕X轴抵抗矩：Wx=(1/6)(B1+B2)(A1+A2)2=(1/6)×4.50×4.502=15.19m3绕Y轴抵抗矩：Wy=(1/6)(A1+A2)(B1+B2)2=(1/6)×4.50×4.502=15.19m38.5.3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（GB500072002）下列公式验算：fa=fakb··(b3)d·m·(d0.5)(式5.2.4)式中：fak=220.00kPab=0.00，d=1.00=18.00kN/m3m=18.00kN/m3b=4.50m，d=1.20m如果b3m，按b=3m,如果b>6m，按b=6m如果d0.5m，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)=232.60kPa修正后的地基承载力特征值fa=232.60kPa（满足塔吊基础说明书不得低于200kPa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（GB500072002）下列公式验算：pk=(FkGk)/A(5.2.21)Fk=FgkFqk=831.090.00=831.09kNGk=20S·d=20×20.25×1.20=486.00kNpk=(FkGk)/S=(831.09486.00)/20.25=65.04kPafa，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（GB500072002）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)=0.05me=exk=0.05m(B1B2)/6=4.50/6=0.75mpkmaxX=(FkGk)/SM0yk/Wy=(831.09486.00)/20.2560.32/15.19=69.01kPa偏心距eyk=M0xk/(FkGk)=604.79/(831.09486.00)=0.46me=eyk=0.46m(A1A2)/6=4.50/6=0.75mpkmaxY=(FkGk)/SM0xk/Wx=(831.09486.00)/20.25604.79/15.19=104.86kPapkmax=pkmaxXpkmaxY(FkGk)/S=69.01104.8665.04=108.83kPa1.2×fa=1.2×232.60=279.12kPa，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（GB500072002）下列公式验算：Fl0.7·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=54.02kPapjmin,x=F/SM0y/Wy=997.31/20.2572.39/15.19=44.48kPapjmax,y=F/SM0x/Wx=997.31/20.25725.75/15.19=97.04kPapjmin,y=F/SM0x/Wx=997.31/20.25725.75/15.19=1.46kPapj=pjmax,xpjmax,yF/S=54.0297.0449.25=101.80kPa(1)标准节对基础的冲切验算：H0=H1H2as=1.200.000.05=1.15mX方向：Alx=1/4·(A2H0A1A2)(B1B2B2H0)=(1/4)×(1.502×1.154.50)(4.501.502×1.15)=1.45m2Flx=pj·Alx=101.80×1.45=147.87kNab=minA2H0,A1A2=min1.502×1.15,4.50=3.80mamx=(atab)/2=(Aab)/2=(1.503.80)/2=2.65mFlx0.7·hp·ft·amx·H0=0.7×0.97×1570.00×2.650×1.150=3237.56kN，满足要求。Y方向：Aly=1/4·(B2H0B1B2)(A1A2A2H0)=(1/4)×(1.502×1.154.50)(4.501.502×1.15)=1.45m2Fly=pj·Aly=101.80×1.45=147.87kNab=minB2H0,B1B2=min1.502×1.15,4.50=3.80mamy=(atab)/2=(Bab)/2=(1.503.80)/2=2.65mFly0.7·hp·ft·amy·H0=0.7×0.97×1570.00×2.650×1.150=3237.56kN，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（GB500102002）Fl1.35·c·l·fc·Aln(7.8.1-1)局部荷载设计值：Fl=997.31kN混凝土局部受压面积：Aln=Al=B×A=1.50×1.50=2.25m2混凝土受压时计算底面积：Ab=minB2A,B1B2×min3A,A1A2=20.25m2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=152178.75kNFl=997.31kN，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=50.84kPaM=/48·(B1B2B)22(A1A2)A(pjmax,xpjnx)=1.0000/48×(4.501.50)2×(2×4.501.50)×(54.0250.84)=206.43kN·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=65.18kPaM=/48·(A1A2A)22(B1B2)B(pjmax,ypjny)=1.0849/48×(4.501.50)2×(2×4.501.50)×(97.0465.18)=346.46kN·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：1800.00mm2/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：1800.00mm2/m8.5.3.7计算结果1X方向弯矩验算结果：计算面积：1800.00mm2/m采用方案：C20100实配面积：3141.59mm2/m2Y方向弯矩验算结果：计算面积：1800.00mm2/m采用方案：C20100实配面积：3141.59mm2/m-