ST6015塔吊基础设计计算书

一、设计依据

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 《塔式起重机设计规范》GB/T13752-92《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 《建筑桩基技术规范》 JGJ94-2008《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

二、基本参数

塔吊型号：ST6015 基桩类型：预应力管桩

垂直力：903 kN桩径(d): 400 mm

水平力：157 kN基桩长度：29 m

倾覆力矩：4650 kNm基桩中心距（S）: 3.6m

塔身宽度：2.0 m桩钢筋等级：Ⅱ 级钢

承台宽度（B）：4.5 m桩砼强度等级：C30

承台高度（h）：1.35 m地下水位深度: 0 m

承台钢筋等级：C级钢砼保护层厚度: 50 mm

承台砼强度等级：C35 承台覆土深度：0.0 m

三、土层力学参数

四、塔吊基桩承载力验算

1.计算简图：

图中：k F 塔吊作用于基础上的垂直力标准值（kN ）； ok M 塔吊作用于基础上的倾覆力矩标准值（kNm ）； k H 塔吊作用于基础上的水平力标准值（kN ）； k G 承台自重及其上覆土自重标准值（kN ）； S 基桩中心距（m ）； B 承台宽度（m ）； h 承台高度（m ）。

2.荷载计算：

取地基土容重为163/kN m ，则 承台自重及上覆土自重标准值：

k G =4.5×4.5×(1.35×25+0×16)

= 683.4kN

作用于承台基础底的弯矩：

0k k k M M H h =+⋅ = 4650 + 157×1.35

= 4862.0kNm

3.基桩顶作用效应计算：(绕Z 轴)

i x = 0.52S ⋅=0.5×2×3.6 = 2.545 m

垂直力（轴心受压）：

k k

F G N n

+=

= =396.6 kN

垂直力（偏心受压）：

2

k k k i

i

F G M x N n x +=

±∑

=

±

max N = 1351.8kN min N = -558.6kN

水平力：

H ik= H k /n=157/4=39.25kN 4.桩基竖向承载力验算

（1）单桩竖向极限承载力标准值计算

A p=π(d2²-d1²)/4 =3.14×(0.40²-0.22²)/4=0.087㎡ Q sk=u ∑q sikL i=3.14×0.40×1046.5=1314.4kN Q pk=qpkA p=3500×0.087=304.5kN Q uk ＝Qsk+Qpk=1314.4+304.5=1618.9kN

R a=1/KQ uk=1/2×1618.9=809.5kN （2）桩基竖向承载力计算 1) 轴心竖向力作用下

N k=329.85kNN kmax=1351.8kN>1.2 R a=1.2×809.5=971.34kN ，竖向承载力不满足要求。 5. 桩基水平承载力验算 (1) 单桩水平承载力特征值计算

I=4

421()/d d π- =3.14×(0.404-0.224)/=0.0026m 4

EI=3.80×107×0.0026=98800 N.m 2 查表 7-10 得：m=2.00×103kN/m 4, X oa=0.010m, b o=0.9(1.5d+0.5)=0.9×(1.5×0.40+0.5)=0.99m α=(mbo/ E CI)0.2=(2.00×1000×0.99/98800)0.2=0.47 αL=0.47×29.0=13.63>4，按αL=4 查表 7-11 得：

υx=0.75(α3EI/υ x)χoa=0.75×(0.473×98800)/2.441×0.01=31.52kN (2) 桩基水平承载力

H ik= 39.25kN>R ha=31.52kN ，水平承载力不满足要求。 6. 抗拔桩基承载力验算 (1) 抗拔极限承载力计算

T gk=1/nu l ∑λiq sikL i=1/4×(1.8×2+0.40)×4×502.55=2010.2kN T uk=∑λiq siku iL i=502.55×3.14×0.40=632.20kN (2) 抗拔承载力计算

G gp=4.5×4.5×28.9×16.00/4=2340.9kN

G p=0.087×29.0×25=63.07kN

T gk/2+G gp=2010.2/2+2340.9=3346kN ＞Nkmin=558.6kN ，基桩呈整体性破坏

的抗拔承载力满足要求。

T uk/2+G p=632.2/2+63.07=378.7kN ＜N kmin =558.6kN ， 基桩呈非整体性破

坏的抗拔承载力不满足要求。 五、 承台抗冲切验算：

根据《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2011 中的8.5.17条

1.桩竖向力设计值计算：

0h h =- 50 = 1350 - 50 = 1300 mm

1） 对于绕X 、Y 轴时

i x =0.5×S = 0.5×3.6 = 1.8m max 21.2 1.4k k i

i

F M x N n x =

+∑

=

= 2161.7 kN

2） 对于绕Z 轴时

i x =0.52S ⋅= 0.5×2×3.6 = 2.545 m

max 2

1.2 1.4k k i

i

F M x N n x =

+∑ =

+

=1608.2kN 2.桩对承台的冲切：

对于园形桩: C = 0.866d = 0.866×400

= 346.4 mm

000.5()x y a a S A c ==⨯--

=0.5×(3600-2000-346.4)

= 626.8mm > 0.20h = 0.2×1300 = 260mm

且 < 0h = 1300 mm

取 00x y a a == 626.8 mm

000

x

x oy a h λλ==

= 626.8/130 = 0.482 0.84

(0.2)

ox oy ox ββλ==

+=

=1.232，取1ox oy ββ== 10.91.0(0.8)20.8

hp h β-=-

⨯--10.9

1.020.8-=-⨯-（1.35-0.8） = 0.954

l i F F N =-=∑ 1.2×903- 0 =1083.6 kN

()()02ox c oy oy c ox hp t b a h a f h βββ⎡⎤+++⎣⎦

=2×[1×（2000+626.8）+1×（2000+626.8）]×0.954×1.57×1300

=20458 kN > l F = 1083.6kN ，满足要求。

3.角桩对承台的冲切：

l N =1608.2 kN

110.5()0.5x y a a S A c ==--=×(3600-2000-346.8)

= 626.8 mm < 0h = 1300 mm 取11x y a a == 626.8mm

1210/x x x a h λλ=== 626.8/1300 = 0.482

120.5()0.5c c B S c ==--=⨯(4500-3600-346.8)

= 276.6mm 1110.560.2x y x ββλ===+ = 0.821 111211022y x

x y hp t a a c c f h

βββ⎡⎤

⎛⎫⎛⎫

+

++⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦

=

= 1883.25kN > l N = 1608.2kN

满足要求

六、承台抗剪验算：

根据《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002 中的8.5.1 00hs t V f b h ββ≤

1.75

1.0βλ=+

V 扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜

截面的最大剪力设计值；

0b 承台计算截面处的计算宽度；

0h 计算宽度处的承台有效高度；

β 剪切系数；

hs β 受剪切承载力截面高度影响系数；

λ 计算截面的剪跨比；

2l V N == 2×768= 1536.00 kN

x

a h λ== 940/1250=0.752 大于等于0.3且小于等于3

取 λ= 0.752

1.75

1.0βλ==+= 0.999

1

4

0800hs h β⎛⎫== ⎪

⎝⎭= 0.4

0hs t f b h ββ= 0.4×0.999×1.43×5000×1250 = 7982.14kN > V = 1536.00 kN 满足要求

七、承台基础底板配筋计算：

1、桩反力计算：（荷载按基本组合）

当弯矩绕X 、Y 轴时，i

x = 2.0 m ()21.2 1.4k k k i i

F G M x N n x +=±∑ = max N = 744.63 kN min N = 126.88 kN 当弯矩绕 Z 轴时, i x = 2.828 m ()21.2 1.4k k k i i

F G M x N n x +=±∑ =

max N = 872.57 kN min N = -1.07 kN

2、弯矩计算：

i y = 0.5×(S -A)=0.5×(4-1.6)

= 1.2 m

i i M N y =∑= 2×744.63×1.2 = 1787.10kNm

3、配筋计算：

00.9s y M A h f ==

= 5295 2mm

钢筋配筋量应同时满足厂家使用说明书中的要求。

八、基桩承载力计算：

1.单桩竖向极限承载力特征值计算

按经验参数法计算单桩竖向极限承载力特征值：

u s p si i p p Q Q Q u q l q A =+=+∑

式中：si q 桩侧第 i 层土的极限侧阻力特征值(kPa )； p q 极限端阻力特征值(kPa )； i l 桩周第 i 层土的厚度(m )； u 桩身周长(m )；

p A 桩端面积(2m )。

则有：u si i p p Q u q l q A =+∑= 1.885×341.50 + 1200×0.283 = 983.00 kN

桩自重：(管桩每米长重量取 1.5kN)

p G = 24.75 kN

单桩抗力： a u p R Q G =-= 983.00 - 24.75 = 958.25 kN 轴心力：k N = 363.13kN < a R = 958.25 kN 满足要求 偏心力：max k N = 675.14 kN < 1.2 1.2a R =⨯ 958.25 = 1149.91 kN min k N = 51.11 kN > 0

满足要求