计算依据：
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
4、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
一、塔机属性
| 塔机型号 | QTZ63(TC5510)-张家港天运 |
| 塔机状态的最大起吊高度H0(m) | 40.5 |
| 塔机状态的计算高度H(m) | 43 |
| 塔身桁架结构 | 角钢 |
| 塔身桁架结构宽度B(m) | 1.8 |
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
| 塔身自重G0(kN) | 202.7 |
| 起重臂自重G1(kN) | 62.5 |
| 起重臂重心至塔身中心距离RG1(m) | 28 |
| 小车和吊钩自重G2(kN) | 4.9 |
| 小车最小工作幅度RG2(m) | 2.5 |
| 最大起重荷载Qmax(kN) | 60 |
| 最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m) | 13.7 |
| 最大起重力矩M2(kN.m) | 630 |
| 平衡臂自重G3(kN) | 45 |
| 平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m) | 6.4 |
| 平衡块自重G4(kN) | 146 |
| 平衡块重心至塔身中心距离RG4(m) | 12.2 |
| 塔身前后片桁架的平均充实率α0 | 0.35 | |
| 风荷载标准值ωk(kN/m2) | 工作状态 | 0.77 |
| 非工作状态 | 1.795 | |
| 工作状态 | |
| 塔机自重标准值Fk1(kN) | 202.7+62.5+4.9+45+146＝461.1 |
| 起重荷载标准值Fqk(kN) | 60 |
| 竖向荷载标准值Fk(kN) | 461.1+60＝521.1 |
| 水平荷载标准值Fvk(kN) | 0.77×0.35×1.8×43＝20.859 |
| 倾覆力矩标准值Mk(kN·m) | 62.5×28+4.9×13.7-45×6.4-146×12.2+0.9×(630+0.5×20.859×43)＝718.552 |
| 非工作状态 | |
| 竖向荷载标准值Fk'(kN) | Fk1＝461.1 |
| 水平荷载标准值Fvk'(kN) | 1.795×0.35×1.8×43＝48.627 |
| 倾覆力矩标准值Mk'(kN·m) | 62.5×28+4.9×2.5-45×6.4-146×12.2+0.5×48.627×43＝738.53 |
| 工作状态 | |
| 塔机自重设计值F1(kN) | 1.2Fk1＝1.2×461.1＝553.32 |
| 起重荷载设计值FQ(kN) | 1.4Fqk＝1.4×60＝84 |
| 竖向荷载设计值F(kN) | 553.32+84＝637.32 |
| 水平荷载设计值Fv(kN) | 1.4Fvk＝1.4×20.859＝29.203 |
| 倾覆力矩设计值M(kN·m) | 1.2×(62.5×28+4.9×13.7-45×6.4-146×12.2)+1.4×0.9×(630+0.5×20.859×43)＝1056.386 |
| 非工作状态 | |
| 竖向荷载设计值F'(kN) | 1.2Fk'＝1.2×461.1＝553.32 |
| 水平荷载设计值Fv'(kN) | 1.4Fvk'＝1.4×48.627＝68.078 |
| 倾覆力矩设计值M'(kN·m) | 1.2×(62.5×28+4.9×2.5-45×6.4-146×12.2)+1.4×0.5×48.627×43＝1095.333 |
| 承台布置 | |||
| 桩数n | 4 | 承台高度h(m) | 1.25 |
| 承台长l(m) | 7 | 承台宽b(m) | 3.8 |
| 承台长向桩心距al(m) | 3 | 承台宽向桩心距ab(m) | 3 |
| 承台参数 | |||
| 承台混凝土等级 | C35 | 承台混凝土自重γC(kN/m3) | 25 |
| 承台上部覆土厚度h'(m) | 0 | 承台上部覆土的重度γ'(kN/m3) | 0 |
| 承台混凝土保护层厚度δ(mm) | 50 | 配置暗梁 | 否 |
| 承台底标高d1(m) | -3.15 | ||
基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl(hγc+h'γ')=3.8×7×(1.25×25+0×19)=831.25kN
承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×831.25=997.5kN
桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(32+32)0.5=4.243m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(461.1+831.25)/4=323.087kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L
=(461.1+831.25)/4+(738.53+48.627×1.25)/4.243=511.488kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L
=(461.1+831.25)/4-(738.53+48.627×1.25)/4.243=134.687kN
2、荷载效应基本组合
荷载效应基本组合偏心竖向力作用下：
Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)/L
=(553.32+997.5)/4+(1095.333+68.078×1.25)/4.243=665.935kN
Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L
=(553.32+997.5)/4-(1095.333+68.078×1.25)/4.243=109.475kN
四、桩承载力验算
| 桩参数 | |||||
| 桩类型 | 预应力管桩 | 预应力管桩外径d(mm) | 400 | ||
| 预应力管桩壁厚t(mm) | 220 | ||||
| 桩混凝土强度等级 | C80 | 桩基成桩工艺系数ψC | 0.75 | ||
| 桩混凝土自重γz(kN/m3) | 25 | 桩混凝土保护层厚度б(mm) | 35 | ||
| 桩底标高d2(m) | -16.1 | ||||
| 桩有效长度lt(m) | 12.95 | ||||
| 桩端进入持力层深度hb(m) | 1.5 | ||||
| 桩配筋 | |||||
| 桩身预应力钢筋配筋 | 650 8Φ10.7 | ||||
| 桩身承载力设计值 | 70.221 | ||||
| 桩裂缝计算 | |||||
| 桩裂缝计算 | |||||
| 钢筋弹性模量Es(N/mm2) | 200000 | 法向预应力等于零时钢筋的合力Np0(kN) | 100 | ||
| 预应力钢筋相对粘结特性系数V | 0.8 | ||||
| 最大裂缝宽度ωlim(mm) | 0.2 | 裂缝控制等级 | 三级 | ||
| 地基属性 | |||||
| 地下水位至地表的距离hz(m) | 1.33 | 自然地面标高d(m) | 0 | ||
| 是否考虑承台效应 | 否 | ||||
| 土名称 | 土层厚度li(m) | 侧阻力特征值qsia(kPa) | 端阻力特征值qpa(kPa) | 抗拔系数 | 承载力特征值fak(kPa) |
| 素填土 | 1.5 | 0 | 0 | 0.1 | - |
| 淤泥质土 | 1.5 | 0 | 55 | 0.6 | - |
| 粘土 | 5 | 0 | 242 | 0.7 | - |
| 粉质粘土 | 3 | 0 | 183 | 0.35 | - |
| 粉质粘土 | 5.5 | 0 | 124 | 0.65 | - |
| 粉质粘土 | 3.5 | 0 | 138 | 0.65 | - |
| 粉土 | 5.8 | 0 | 247 | 0.65 | - |
| 粉质粘土 | 4.6 | 0 | 220 | 0.7 | - |
桩身周长：u=πd=3.14×0.4=1.257m
hb/d=1.5×1000/400=3.75<5
λp=0.16hb/d=0.16×3.75=0.6
空心管桩桩端净面积：Aj=π[d2-(d-2t)2]/4=3.14×[0.42-(0.4-2×0.22)2]/4=0.124m2
空心管桩敞口面积：Ap1=π(d-2t)2/4=3.14×(0.4-2×0.22)2/4=0.001m2
Ra=ψuΣqsia·li+qpa·(Aj+λpAp1)
=0.8×1.257×(4.85×110+3×120+5.1×100)+124×(0.124+0.6×0.001)=1426.472kN
Qk=323.087kN≤Ra=1426.472kN
Qkmax=511.488kN≤1.2Ra=1.2×1426.472=1711.766kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=134.687kN≥0
不需要进行桩基竖向抗拔承载力计算！
3、桩身承载力计算
纵向预应力钢筋截面面积：Aps=nπd2/4=8×3.142×10.72/4=719mm2
(1)、轴心受压桩桩身承载力
荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=665.935kN
桩身结构竖向承载力设计值：R=70.221kN
Q=665.935kN≤70.221kN
满足要求！
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
Qkmin=134.687kN≥0
不需要进行轴心受拔桩桩身承载力计算！
4、裂缝控制计算
Qkmin=134.687kN≥0
不需要进行裂缝控制计算！
五、承台计算
| 承台配筋 | |||
| 承台底向配筋 | HRB400 Φ18@120 | 承台底部短向配筋 | HRB400 Φ18@120 |
| 承台顶向配筋 | HRB400 Φ18@120 | 承台顶部短向配筋 | HRB400 Φ18@120 |
承台有效高度：h0=1250-50-18/2=1191mm
M=(Qmax+Qmin)L/2=(665.935+(109.475))×4.243/2=14.3kN·m
X方向：Mx=Mab/L=14.3×3/4.243=1163.115kN·m
Y方向：My=Mal/L=14.3×3/4.243=1163.115kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=553.32/4 + 1095.333/4.243=396.502kN
受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1191)1/4=0.905
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(3-1.8-0.4)/2=0.4m
a1l=(al-B-d)/2=(3-1.8-0.4)/2=0.4m
剪跨比：λb'=a1b/h0=400/1191=0.336，取λb=0.336；
λl'= a1l/h0=400/1191=0.336，取λl=0.336；
承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.336+1)=1.31
αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.336+1)=1.31
βhsαbftbh0=0.905×1.31×1.57×103×3.8×1.191=8426.926kN
βhsαlftlh0=0.905×1.31×1.57×103×7×1.191=15523.285kN
V=396.502kN≤min(βhsαbftbh0， βhsαlftlh0)=8426.926kN
满足要求！
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.8+2×1.191=4.182m
ab=3m≤B+2h0=4.182m，al=3m≤B+2h0=4.182m
角桩位于冲切椎体以内，可不进行角桩冲切的承载力验算！
4、承台配筋计算
(1)、承台底面长向配筋面积
αS1= My/(α1fcbh02)=1163.115×106/(1.03×16.7×3800×11912)=0.013
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.013)0.5=0.013
γS1=1-ζ1/2=1-0.013/2=0.994
AS1=My/(γS1h0fy1)=1163.115×106/(0.994×1191×360)=2730mm2
最小配筋率：ρ=0.15%
承台底需要配筋：A1=max(AS1, ρbh0)=max(2730,0.0015×3800×1191)=67mm2
承台底长向实际配筋：AS1'=8313mm2≥A1=67mm2
满足要求！
(2)、承台底面短向配筋面积
αS2= Mx/(α2fcbh02)=1163.115×106/(1.03×16.7×3800×11912)=0.013
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.013)0.5=0.013
γS2=1-ζ2/2=1-0.013/2=0.994
AS2=Mx/(γS2h0fy1)=1163.115×106/(0.994×1191×360)=2730mm2
最小配筋率：ρ=0.15%
承台底需要配筋：A2=max(2730, ρlh0)=max(2730,0.0015×7000×1191)=12506mm2
承台底短向实际配筋：AS2'=15099mm2≥A2=12506mm2
满足要求！
(3)、承台顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋：AS3'=8313mm2≥0.5AS1'=0.5×8313=4157mm2
满足要求！
(4)、承台顶面短向配筋面积
承台顶长向实际配筋：AS4'=8313mm2≥0.5AS2'=0.5×15099=7550mm2
满足要求！
(5)、承台竖向连接筋配筋面积
承台竖向连接筋为双向Φ10@500。
六、配筋示意图
承台配筋图
桩配筋图
基础立面图
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