塔吊计算书5.1塔吊桩基础的计算书一. 参数信息塔吊型号:TC5613,自重(包括压重)F1=548.70kN,最大起重荷载F2=60.00kN 塔吊倾覆力距M=1766.00kN.m,塔吊起重高度H=40.00m,塔身宽度B=1.8m 混凝土强度:C35,钢筋级别:Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=5.00m桩直径或方桩边长d=0.80m,桩间距a=2.40m,承台厚度Hc=1.50m基础埋深D=1.50m,承台箍筋间距S=200mm,保护层厚度:40mm二. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算1. 塔吊自重(包括压重)F1=548.70kN2. 塔吊最大起重荷载F2=60.00kN作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=730.44kN塔吊的倾覆力矩M=1.4×1766.00=2472.40kN.m三. 矩形承台弯矩的计算计算简图：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《建筑桩基础技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条)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=1.2×608.70=730.44kN；G──桩基承台的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc ×D)=1500.00kN；Mx,My──承台底面的弯矩设计值(kN.m)；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；Ni──单桩桩顶竖向力设计值(kN)。
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值:最大压力：N=(730.44+1500.00)/4+2472.40×(2.40×1.414/2)/[2×(2.40×1.414/2)2]=1286.16kN最大拔力：N=(730.44+1500.00)/4-2472.40×(2.40×1.414/2)/[2×(2.40×1.414/2)2]=-170.94kN2. 矩形承台弯矩的计算(依据《建筑桩基础技术规范》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(kN.m)；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n。
经过计算得到弯矩设计值：N=(730.44+1500.00)/4+2472.40×(2.40/2)/[4×(2.40/2)2]=1072.69kNMx1=My1=2×1072.69×(1.20-0.80)=858.15kN.m四. 矩形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1──系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，1取为0.94,期间按线性内插法确定；fc──混凝土抗压强度设计值；h0──承台的计算高度。
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。
经过计算得承台底面配筋s=858.15×106/(1.00×16.70×5000.00×750.002)=0.018=1-(1-2×0.018)0.5=0.018s=1-0.018/2=0.991Asx= Asy=858.15×106/(0.991×750.00×300.00)=3849.51mm2。
承台顶面按构造配筋。
五. 矩形承台截面抗剪切计算依据《建筑桩基础技术规范》(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=1286.16kN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0──建筑桩基重要性系数，取1.0；──剪切系数,=0.20；fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5000mm；h0──承台计算截面处的计算高度，h0=750mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；S──箍筋的间距，S=200mm。
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!六.桩承载力验算桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(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=1286.16kN桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：其中0──建筑桩基重要性系数，取1.0；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=0.503m2。
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!七.桩竖向极限承载力验算及桩长计算桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(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=1286.16kN桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：最大压力: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:Qck──相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值:qck──承台底1/2承台宽度深度范围(≤5m)内地基土极限阻力标准值；s,p──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数；c──承台底土阻力群桩效应系数；按下式取值：s,p,c──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数；qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；u──桩身的周长，u=2.513m；Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2；li──第i层土层的厚度,取值如下表；厚度及侧阻力标准值表如下: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 6.27 20 875 粘性土2 2.08 25 875 粘性土3 5.74 50 1900 粉土或砂土4 3.18 45 1950 粉土或砂土由于桩的入土深度为15m,所以桩端是在第4层土层。
最大压力验算:R=2.51×(6.27×20×.8+2.08×25×.8+5.74×50×1.2+.910000000000001×45×1.2)/1.67+1.30×1950.00×0.50/1.67+0.00×656.25/1.65=1568.85kN 上式计算的1.2R的值大于最大压力1286.16kN,所以满足要求!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要求:其中:式中Uk──基桩抗拔极限承载力标准值；i──抗拔系数；解得:Ugk=12.8×(6.27×20×.7+2.08×25×.7+5.74×50×.75+.910000000000001×45×.75)/4=1184.46kNGgp=12.8×15×22/4=1056.00kNUk=2.51×(6.27×20×.7+2.08×25×.7+5.74×50×.75+.910000000000001×45×.75)=930.27kNGp=2.51×15×25=942.48kN由于: 1184.46/1.67+1056.00>=170.94 满足要求!由于: 930.27/1.67+942.48>=170.937854785478 满足要求!九.桩式基础格构柱计算依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。
1. 格构柱截面的力学特性：格构柱的截面尺寸为0.46×0.46m；主肢选用:16号角钢b×d×r=160×16×16mm；缀板选用(m×m):0.36×0.36主肢的截面力学参数为A0=49.07cm2，Z0=4.55cm，Ix0=1175.08cm4，Iy0=1175.08cm4；格构柱截面示意图格构柱的y-y轴截面总惯性矩：格构柱的x-x轴截面总惯性矩：经过计算得到：Ix=4×[1175.08+49.07×(46/2-4.55)2]=71510.44cm4；Iy=4×[1175.08+49.07×(46/2-4.55)2]=71510.44cm4；2. 格构柱的长细比计算：格构柱主肢的长细比计算公式：其中H ──格构柱的总高度，取10.70m；I ──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=71510.44cm4，Iy=71510.44cm4；A0 ──一个主肢的截面面积，取49.07cm2。
经过计算得到x=56.06,y=56.06。
格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式:其中b ──缀板厚度，取b=0.36m。
h ──缀板长度，取h=0.12m。
a1──格构架截面长，取a1=0.46m。
经过计算得i1=[(0.362+0.122)/48+5×0.462/8]0.5=0.37m。
1=10.70/0.37=29.09。
换算长细比计算公式：经过计算得到kx=63.16,ky=63.16。
3. 格构柱的整体稳定性计算：格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：其中N ──轴心压力的计算值(kN)；取N=1286.16kN；A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×49.07cm2；──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；根据换算长细比0x=63.16,0y=63.16,查《钢结构设计规范》得到x=0.79,y=0.79。
经过计算得到X方向的强度值为82.9N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!Y方向的强度值为82.9N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!5.2钢平台计算一、塔机基础荷载载荷工作状态非工作状态工况75.11766487.5Fh基础载荷1693Fh(KN)18.5M(KNm)342T(KNm)548.7Fv(KN)MTFv二、钢平台受力及强度计算a.塔机大臂与设备梁成90°时设备梁受力分析b.设备钢梁受力计算（∵塔机回转∴a、b梁受力交替变化，只计算b梁即可）梁支座反力：R=M/2*1 .42+Fv/4=1766/2.84+548.7/4=759KN设备梁最大弯矩：Mmax=R*0.49=759*0.49=371.91KN.MMmax=371.91KN.Mc.塔机大臂与设备梁成45°时设备梁受力分析d.设备钢梁受力计算（∵塔机回转∴a、b梁受力交替变化，只计算b梁即可）R=（Fv/4*0.49）+((M/1.42*1.414+Fv/4)*1.91)/2.4=(67.22+11941.9)/2.4=837.13KNMmax=R*0.49=410.2KN.M(二)设备梁验算根据设备梁受力分析和计算，将在起重臂与设备梁成45°时，梁受力弯矩和剪力最大所以只验算设备梁在塔机45°工况下受力a.b梁受力工况（在塔机自重和弯矩作用下）及验算b.b梁受力工况（在塔机剪力作用下）及验算抗弯许用应力[σ]=170N/mm2Mx=410.2 KN.Mσx=Mx/Wx= =122.8 N/mm2<[σ]=170N/mm2My=Fh/4*0.49=18.775*0.49=9.2KN.Mσy= My/Wy= 8.21N/mm2<[σ]=170N/mm2抗剪许用应力[τ]=93.1 N/ mm 2τ=QS/Iδ=（837130*21）/（403000*13）=3.36N/ mm2<[τ]=93.1 N/ mm2折算应力σ=√σx2+σy2+3τ2=√16589.44+67.4+33.89=129.19N/mm2<[σ]=170N/mm2三、塔机设备梁与钢格构柱连接焊缝计算根据塔机基础受力分析，设备梁与格构柱连接处焊缝受力为塔机抗倾覆时拉力和水平力。