四桩基础计算书本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制:《塔式起重机设计规范》(GB/T13752-1992)、《地基基础设计规范》(GB50007-2002)、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《建筑安全检查标准》(JGJ59-99)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)等编制。
一、塔吊的基本参数信息塔吊型号:QTZ5610,塔吊起升高度H:70.000m,塔身宽度B:1.6m,基础埋深D:1.500m,自重F1:3179kN,基础承台厚度Hc:1.400m,最大起重荷载F2:60kN,基础承台宽度Bc:5.000m,桩钢筋级别:HRB335,桩直径或者方桩边长:0.400m,桩间距a:4m,承台箍筋间距S:120.000mm,承台混凝土的保护层厚度:40mm,空心桩的空心直径:0.20m。
额定起重力矩是:630kN·m,基础所受的水平力:31kN,标准节长度:2.5m,主弦杆材料:角钢/方钢, 宽度/直径c:75mm,所处城市:海南海口市,基本风压ω0:0.75kN/m2,地面粗糙度类别为:D类密集建筑群,房屋较高,风荷载高度变化系数μz:1.02 。
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=3179.00kN;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 k=F1+F2=3239.00kN;1、塔吊风荷载计算依据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)中风荷载体型系数:地处海南海口市,基本风压为ω0=0.75kN/m2;查表得:荷载高度变化系数μz=1.02;挡风系数计算:φ=[3B+2b+(4B2+b2)1/2]c/(Bb)=[(3×1.6+2×2.5+(4×1.62+2.52)0.5)×0.075]/(1.6×2.5)=0.26;因为是角钢/方钢,体型系数μs=2.52;高度z处的风振系数取:βz=1.0;所以风荷载设计值为:ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×2.52×1.02×0.75=1.35kN/m2;2、塔吊弯矩计算风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算:Mω=ω×φ×B×H×H×0.5=1.35×0.26×1.6×70×70×0.5=1374.967kN·m;M kmax=Me+Mω+P×h c=630+1374.967+31×1.4=2048.37kN·m;三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算1. 桩顶竖向力的计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)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。
N ik=(F k+G k)/n±M yk x i/∑x j2±M xk y i/∑y j2;其中 n──单桩个数,n=4;F k──作用于桩基承台顶面的竖向力标准值,F k=3239.00kN;G k──桩基承台的自重标准值:G k=25×Bc×Bc×Hc=25×5.00×5.00×1.40=875.00kN;M xk,M yk──承台底面的弯矩标准值,取2048.37kN·m;x i,y i──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.83m;N ik──单桩桩顶竖向力标准值;经计算得到单桩桩顶竖向力标准值最大压力:N kmax=(3239.00+875.00)/4+2048.37×2.83/(2×2.832)=1390.60kN。
最小压力:N kmin=(3239.00+875.00)/4-2048.37×2.83/(2×2.832)=666.40kN。
不需要验算桩的抗拔!2. 承台弯矩的计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.2条。
M x = ∑N i y iM y = ∑N i x i其中 M x,M y──计算截面处XY方向的弯矩设计值;x i,y i──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=1.20m;N i1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值,N i1=1.2×(N kmax-G k/4)=1406.22kN;经过计算得到弯矩设计值:M x=M y=2×1406.22×1.20=3374.94kN·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。
αs= M/(α1f c bh02)ζ = 1-(1-2αs)1/2γs = 1-ζ/2A s = M/(γs h0f y)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;f c──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2;h o──承台的计算高度:H c-40.00=1360.00mm;f y──钢筋受拉强度设计值,f y=300.00N/mm2;经过计算得:αs=3374.94×106/(1.00×16.70×5000.00×1360.002)=0.022;ξ =1-(1-2×0.022)0.5=0.022;γs =1-0.022/2=0.989;A sx =A sy =3374.94×106/(0.989×1360.00×300.00)=8364.32mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:5000.00×1400.00×0.15%=10500.00mm2。
建议配筋值:HRB335钢筋,18@115。
承台底面单向根数42根。
实际配筋值10689mm2。
五、承台截面抗剪切计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.9条,承台斜截面受剪承载力满足下面公式:V≤βhsαf t b0h0其中,b0──承台计算截面处的计算宽度,b0=5000mm;λ──计算截面的剪跨比,λ=a/h0,此处,a=1.04m;当λ<0.25时,取λ=0.25;当λ>3时,取λ=3,得λ=0.765;βhs──受剪切承载力截面高度影响系数,当h0<800mm时,取h0=800mm,h0>2000mm时,取h0=2000mm,其间按内插法取值,βhs=(800/1360)1/4=0.876;α──承台剪切系数,α=1.75/(0.765+1)=0.992;0.876×0.992×1.57×5000×1360=9271.757kN≥1.2×1390.604=1668.725kN;经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!六、桩竖向极限承载力验算桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.1条:桩的轴向压力设计值中最大值N k=1390.604kN;单桩竖向极限承载力标准值公式:Q uk=u∑q sik l i+q pk(A j+λp A p1)u──桩身的周长,u=1.257m;A j──空心桩桩端净面积,A j=0.094m2;λp──桩端土塞效应系数,λp=0.8;A p1──空心桩敞口面积,A p1=0.031m2;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 23.90 85.00 8000.00 0.70 粗砂由于桩的入土深度为17.40m,所以桩端是在第1层土层。
单桩竖向承载力验算: Q uk=1.257×1479+8000×(0.094+0.8×0.031)=2813.61kN;单桩竖向承载力特征值:R=Q uk/2+ηc f ak A c=2813.61/2+0.65×220×6.124=2282.585kN;N k=1390.604kN≤1.2R=1.2×2282.585=2739.102kN;桩基竖向承载力满足要求!七、桩配筋计算1、桩构造配筋计算A s=πd2/4×0.65%=3.14×4002/4×0.65%=817mm2;2、桩抗压钢筋计算经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋!3、桩受拉钢筋计算桩不受拉力,不计算这部分配筋,只需构造配筋!建议配筋值:HRB335钢筋,516。
实际配筋值1005.5 mm2。
依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008),箍筋采用螺旋式,直径不应小于6mm,间距宜为200~300mm;受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时,桩顶以下5d范围内箍筋应加密;间距不应大于100mm;当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密;当考虑箍筋受力作用时,箍筋配置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定;当钢筋笼长度超过4m时,应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。