滨江塔吊基础设计计算书.doc

16#房塔吊基础设计计算书（桩基础）
一、工程概况
胜浦滨江苑一期六标段16#房及10#地下车库工程；工程建设地点：胜浦路西；属于剪力墙结构；16#房为地上26层+阁楼层；地下1层；建筑高度：81.90m；标准层层高：2.9m ；总建筑面积：8482.66平方米；总工期：530天。
本工程由苏州工业园区胜浦城镇建设投资有限公司投资建设，苏州科技学院设计研究院设计，江苏省纺织工业设计研究院有限公司地质勘察，南京市第六建筑安装有限公司组织施工；
一、 编制依据
本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：
1、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
2、《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）；
3、《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）；
4、《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）；
5、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）；
6、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；
7、建筑、结构设计图纸；
8、塔式起重机使用说明书；
9、岩土工程勘察报告等编制。
二、设计依据
1、塔吊资料
根据施工现场场地条件及周边环境情况，选用1台QTZ5012塔式起重机。塔身最大附着高度100m，最大幅度50m，最大起重量为5t，塔身尺寸为1.60m×1.60m，臂长50m。
2、岩土力学资料
3、塔吊基础受力情况
序号
地层名称
地层厚度（m）
桩周土极限侧阻力标准值qpk（kpa）
桩端土极限阻力标准值qpk（kpa）
1-1
素填土
0.50~3.10
/
/
1-2
淤泥
0.50~1.80
/
/
2
粉质粘土
0.40~2.20
23
/
3
淤泥质粉质粘土
13.95~19.40
16
/
4-2
淤泥质粉质粘土夹粉质粘土
8.70~15.00
22
/
5-1
粉质粘土
6.30~11.90
40
/
5-2
粉质粘土夹粉土
2.50~6.50
46
/
6-1
粉质粘土
7.20~11.90
42
800
6-2
粉质粘土夹粉土
3.20~7.60
64
1000
7-1
粉细土
13.50~22.70
78
1100
7-2
砾砂夹中粗砂
未钻穿
/
/
M1 N1

N3 M2 M3 N2

起升高度
工作状态
非工作状态
N1
N2
N3
M1
M2
M3
N1
N2
N3
M1
M2
M3
40M
24.5
-
513
1252
--67
73.5

434
1796
-
-

一、塔吊的基本参数信息
塔吊型号：QTZ5012， 塔吊起升高度H：100.000m，
塔身宽度B：1.6m， 基础埋深D：1.700m，
自重F1：770kN， 基础承台厚度Hc：1.400m，
最大起重荷载F2：50kN， 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：0.600m，
桩间距a：3.4m， 承台箍筋间距S：200.000mm，
承台混凝土的保护层厚度：50mm， 承台混凝土强度等级：C30，
额定起重力矩是：1796kN·m， 基础所受的水平力：73.5kN，
标准节长度：2.5m，
主弦杆材料：圆钢, 宽度/直径c：108mm，
所处城市：江苏苏州， 基本风压W0：0.45kN/m2，
地面粗糙度类别为：B类 田野乡村，风荷载高度变化系数μz：2.09 。
二、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=770.00kN，
塔吊最大起重荷载F2=50.00kN，
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=984.00kN，
塔吊倾覆力矩M=1.4×4561.62=6386.27kN·m
三、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》（JGJ94-94）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=984.00kN；
G──桩基承台的自重：G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(20×5.00×5.00×1.40)=1050.00kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取6386.27kN·m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.40m；
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=(984.00+1050.00)/4+6386.27×2.40/(2×1172.582)=1172.58kN。
最小压力：Nmin=(984.00+1050.00)/4-6386.27×2.40/(2×-155.582)=-155.58kN。
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》（JGJ94-94）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=0.90m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=910.08kN；
经过计算得到弯矩设计值：Mx1=My1=2×910.08×0.90=1638.15kN·m。
四、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，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1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14.30N/mm2；
ho──承台的计算高度：Hc-50.00=1350.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
经过计算得：αs=1638.15×106/(1.00×14.30×5000.00×1350.002)=0.013；
ξ =1-(1-2×0.013)0.5=0.013；
γs =1-0.013/2=0.994；
Asx =Asy =1638.15×106/(0.994×1350.00×300.00)=4070.57mm2。
建议配筋值：II级钢筋，Φ18@305mm。我们建议双层配筋：底层双向配筋Φ18@200；上层双向配筋Φ16@200。
五、承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)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=1172.58kN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，γo──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=1350mm；
λ──计算截面的剪跨比，λ=a/ho此处，a=(5000.00/2-1600.00/2)-(5000.00/2-3400.00/2)=900.00mm；当 λ<0.3时，取λ=0.3；当 λ>3时,取λ=3，得λ=0.67；
β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，得β=0.12；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；
则，1.00×1172.58=1.17×106N≤0.12×14.30×5000×1350=11583000N；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！按附图示。
六、桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1条。
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=1172.58kN；
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中，γo──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=14.30N/mm2；
A──桩的截面面积，A=2.83×105mm2。
则，1.00×1172584.32=1.17×106N≤14.30×2.83×105=4.04×106N；
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！按附图示。
七、桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3条；
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=1172.58kN；
单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：

其中 R──最大极限承载力；
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:

Qpk──单桩总极限端阻力标准值:

ηs, ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数；
γs, νp──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数；
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=1.885m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.283m2；
li──第i层土层的厚度；
各土层厚度及阻力标准值如下表:
序号 土厚度(m) 土侧阻力标准值(kPa) 土端阻力标准值(kPa) 抗拔系数 土名称
1 16.00 16.00 0.00 0.70 淤泥质粉质粘土
2 12.60 22.00 0.00 0.70 淤泥粉质粘土夹粉质粘土
3 10.00 40.00 0.00 0.72 粉质粘土
4 4.20 46.00 0.00 0.70 粉质粘土夹粉土
5 2.20 42.00 800.00 0.70 粉质粘土
由于桩的入土深度为45.00m,所以桩端是在第5层土层。
单桩竖向承载力验算:
R=1.88×(16.00×16.00×1.02+12.60×22.00×1.02+10.00×40.00×1.02+4.20×46.00×1.02+2.20×42.00×1.02)/1.67+1.08×800.00×0.283/1.67=1.54×103kN>N=1172.584kN；
上式计算的R的值大于最大压力1172.58kN,所以满足要求!
八、桩基础抗拔验算
单桩破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：

其中：Uk──桩基抗拔极限承载力标准值；
ui──破坏表面周长，取ui=πd=3.142 ×0.6=1.885m；
qski ──桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值；
λi ──抗拔系数，砂土取0.50～0.70，粘性土、粉土取0.70～0.80，桩长l与桩径d之比小于20时，λ取小值；
li──第i层土层的厚度。
经过计算得到Uk=1623.25kN>Nmin=155.58kN
桩抗拔满足要求。

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