单桩承台式塔吊基础计算书.doc

QTZ63单桩加承台基础计算书
宜昌恒大雅宛首期独立影城及相应地下室：工程拟建地点位于宜昌市伍家岗工业园内前坪村和公谊村，属于框架结构；地上3层，地下1层；建筑总高度38.5 米，建筑面积 平方米；总工期为18个月。
建设单位：
设计单位:
地勘单位：
监理单位：
施工单位：
本工程施工单位由担任 项目经理，担任 技术负责人。
一、 塔吊的基本参数信息
塔吊型号:QTZ63(5610) 塔吊起升高度H=45m
塔吊倾覆力矩M=1200kN.m 混凝土强度等级:C35
塔身宽度B=2.5m 基础埋深d=0m
塔吊自重G=444.2kN 基础承台厚度Hc=1.7m
最大起重荷载Q=60kN 基础承台宽度Lc=5.0m
桩钢筋级别:HRB400 桩直径或者方桩边长=1.8m
桩中心间距a=0m 承台箍筋间距S=160mm
承台砼的保护层厚度=50mm。
二、塔机基础的抗倾覆设计计算
1、塔机基础抗倾覆的计算模式
单桩承台式深基础抗倾覆的计算模式是以承台基础为主导的抗倾覆计算方法，计算力臂为承台宽度的一半数值，安全系数取值K=1.8。
2、塔机基础所承受的最大荷载
3、拟定承台和桩基的设计尺寸
1）承台基础设计尺寸：平面尺寸b为5m*5m，高度h=1.7m。
2）桩基础的设计尺寸：直径D=1.8m，桩深L取7m。
4、计算非工作工况时的力矩平衡
塔机基础在非工作工况时的倾覆力矩最大，为塔吊最不利受力状态，进行塔机基础抗倾覆计算。
1）：MP=M1+M2+M3
式中：M1—承台混凝土的平衡力矩，
M1=b2*h·γC·b/2=52*1.7*25*5/2=2656.25KN·m
M2—桩基础混凝土的平衡力矩，
M2=π·D2/4·l·γC·b/2
=3.14*1.82/4*7*25*2.5=1112.74 KN·m
M3—塔机垂直力的平衡力矩，
M3=G·B/2=570*2.5=1425 KN·m；
则MP=5193.99KN·m。
2）倾覆力矩：M=M倾+M推。
式中：M倾—塔机的倾覆力矩，M倾=1240KN·m；
M推—塔机水平力产生的倾覆力矩，
M推=F·h=59*1.7=100.3 KN·m；
则M=1240+100.3=1340.3KN·m。
3）抗倾覆复核：MP≥KM，式中K为安全系数，取K=1.8。
MP/M=5193.99/1340.3=3.87＞1.8，塔机基础抗倾覆稳定性满足规定。
三、塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
塔吊自重（涉及压重）F1=444.2kN，
塔吊最大起重荷载F2=60kN，
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=605.04kN，
塔吊的倾覆力矩M=1.2×1200=1440kN.m。
四、 承台配筋及承载力验算
1.塔吊基础承载力计算
　　根据《塔式起重机混凝土基础工程技术规范》JGJ/T 187-2023，塔机在独立状态时，
作用于基础的荷载应涉及塔机作用于基础顶的竖向基础荷载值（）、水平荷载标准值
（）、倾覆力矩（涉及塔机自重、起重荷载、风荷载引起的力矩荷载标准值，扭矩
荷载标准值（）以及基础和其上覆盖土的自重荷载标准值（），见图 2。

矩形基础地基承载力计算应符合以下规定：
1、基础底面压力应符合以下规定：
1）当轴心荷载作用时：
　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)
　　式中：—荷载效应标准组合下，基底的平均竖向压力（KN）。—荷载效应标准组合下，基底的最大竖向压力（KN）。
　　—地基承载力。
2） 当偏心荷载作用时：
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2)
　—荷载效应标准组合下，基底的平均竖向压力（KN）。
当偏心距时
　　　　= 　　　　　　　　　　　 (3)
当偏心距e>时
　　　　= 　　　　　　　　　　　　　 (4)
2、 偏心距 e 计算为：
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 (5)
　　水平荷载标准值重要为风荷载，根据《塔式起重机混凝土基础工程技术规范》，风荷
载基本风压按照.
式中──塔吊作用于基础的竖向力，它涉及塔吊自重，压重和最大起重荷载=1.2×(444.2+60)=605.04KN；
──基础自重, =1275KN
　　　　　＝1.2×25×5.0×5.0×1.7=1275KN 　　 (6)
──基础底面的宽度，取=5.0M；
W ──基础底面的抵抗矩，W==20.83；
M ──倾覆力矩，涉及风荷载产生的力距和最大起重力距，
其中
　　　　　 　　　　 （7）
a──合力作用点至基础底面最大压力边沿距离(m)，按下式计算：
　　　　　 　 (8)
通过计算得到：
无附着的最大压力设计值
　　　　= 　　　 (9)
无附着的最小压力设计值
　　　　= 　　　　 (10)
有附着的压力设计值
　　　　 　　　　　　　　　 (11)
偏心距较大时压力设计值
　　　　 (12)
因此根据式子(1)(2)可以得到：
(13)

五）承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2023第 8.2.7条。
1、 抗弯计算，计算公式如下：
　　　　　　　　（21）
式中──截面 I-I 至基底边沿的距离，取=5.0/3=1.67m；
Ｐ──截面 I-I 处的基底反力：
　　　Ｐ＝　　　　　　（22）
──截面 I-I 在基底的投影长度,取 =5.5/3=1.67m
通过计算得：

2、配筋面积计算,公式如下：
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2023第 7.2条。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（23）
　　　　　　　　　 （24）
　　　　　　　　 （25）
　　　　　　　　 （26)
式中──系数，当混凝土强度不超过 C50时，取为 1.0，当混凝土强度等级为 C80
时，取为0.94，期间按线性内插法拟定；
──混凝土抗压强度设计值；
──承台的计算高度。
通过计算得：

实际配置HRB400直径20@160，实际配筋值为1963,满足规定。
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。
根据计算方案可以得到桩的轴向压力最大值FK+GK=N=1880.04kN；
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=16.70N/mm2；
A──桩的截面面积，A=2.54×106mm2。
则，1.00×1880040=1.88×106N≤16.70×2.54×106=42.418×106N；

通过计算得到桩顶轴向压力设计值满足规定,只需构造配筋！

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=1880.04kN；
单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：

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:

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=5.65m；
Ap──桩端面积,取Ap=2.54m2；
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) 土名称
1 3.00 35.00 180.00 粘性土
2 10.00 150.00 2500.00 粘性土
由于桩的入土深度为7.00m,所以桩端是在第2层土层。
单桩竖向承载力验算:
R=5.65×(3.00×35.00×0.65+4.00×150.000×0.9)/1.75+1.1×2500.00×2.54/1.75=5.96×103kN>N=1880.04kN；
上式计算的R的值大于最大压力1880.04kN,所以满足规定!
八.桩抗拔承载力验算
桩抗拔承载力验算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.7条
桩抗拔承载力应满足下列规定:

其中:

式中 Uk──基桩抗拔极限承载力标准值；最小压力取144.89kN i──抗拔系数；
解得:
Ugk=5.65×(3×35×.75+4×150×.6)/3=826.31kN
Ggp=5.65×7×22/3=290.03kN
Uk=2.54×(3×35×.75+4×150×.6)=1114.42kN
Gp=2.54×7×25=444.5kN
由于: 826.31/1.65+290.03>144.89 满足规定!
由于: 1114.42/1.65+444.5>144.89 满足规定!
九、 桩配筋计算
1. 桩构造配筋计算
As=πd2/4*0.2%=3.14*18002/4*0.2%=5086.8m2
2. 桩抗压钢筋计算
通过计算得到桩顶轴向压力设计值满足规定，只需构造钢筋！
3. 桩受拉钢筋计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2023）第7.4条正截面受拉承载力计算。
N≤fyAs
式中：N 轴向拉力设计值，N=1880040N
Fy 钢筋强度抗压强度设计值，fy=360N/mm2
As 纵向普通钢筋的所有面积。
As=N/fy=1880040/360=5222.33mm2
实际配置26根HRB400直径16钢筋，配筋值5228.6mm2,满足规定。
依据《建筑桩基设计规范》（JGJ94-94）
箍筋采用6-8@200-300mm,宜采用螺旋式箍筋，受水平荷载较大的桩基和抗震桩基，桩顶3-5d范围内箍筋应适当加密；当钢筋笼长度超过4米时，应每隔2米左右设一道12-18mm焊接加强箍筋。桩锚入承台30倍主筋直径，伸入桩身长度不小于10倍桩身直径，且不小于承台下软弱土层层底深度。