TC6515塔吊桩基础的计算书最终.docx
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TC6515塔吊桩基础的计算书最终
解放军第八五医院新建病房综合楼工程TC6515型
塔式起重机
基
础
施
工
方
案
施工单位：
中夏建设集团
编制单位：
上海颐东机械施工工程有限公司
日期：
2010.11.22
版 次：
专家评审后修改版
塔式起重机安拆施工方案审批表
工程名称
解放军第八五医院新建病房综合楼工程
工程地点
上海市长宁区
使用单位
中夏建设集团
塔吊型号
TC6515
生产厂家
长沙中联
统一编号
塔式起重机基本技术参数
标准节数量
起重臂长度
附墙数量
安装方式
整机功率
40
60
4
附着
70Kw
编制
年月日
审
核
安全质量部
年月日
技术部
年月日
设备物资部
年月日
审
批
总师室
年月日
TC6515塔吊基础的计算书
1工程概况
解放军第八五医院新建病房综合楼工程位于上海市长宁区1328号。
因工程建设需要欲安装一台TC6515塔机。
本塔机最大独立高度为60米，初始安装高度50米。
塔机的基础为混凝土承台＋格构柱＋灌注桩的形式。
塔机混凝土承台尺寸为6500×6500×1400，承台面标高为－2.4米，混凝土型号不低于C35，配筋为纵横各不小于35根直径25的螺纹钢；格构柱截面尺寸为430×430，主肢为L180×180×18，缀板400×20×10＠600，最大悬高9.35米，格构柱插入承台尺寸为600，插入灌注桩尺寸为3000；灌注桩为4根￠800的灌注桩，桩间距为4300，混凝土型号为C35，桩长33.85米，桩底标高为－45.6米。
2编制依据
2.1《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规范》JGJ196－2010
2.2《钢结构设计规范》GB50017－2003
2.3《建筑桩基技术规范》JGJ94－2008
2.4《塔式起重机混凝土基础工程技术规范》JGJ/T187-2009
2.5《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
3施工注意事项
3.1钻孔灌注桩强度等级为C35，（按《建筑机械使用安全规程JGJ33-2001中4.4.2条规定》，其施工时严格按照规范要求施工，超灌部分在地下室底板范围内，地下室施工时，需将钢构柱内的砼凿除干净后，在各格构柱的角钢上焊接钢板止水片。
3.2钢格构柱与灌注桩的搭接长度为3m，要求与钢筋笼主筋焊接，在下钢筋笼时，应严格控制四根钢格构柱的方向成正方形布置，以保证其外围槽钢加固杆的焊接。
3.3格构柱的主肢全长为11.55米，使用整长为12米的角钢焊接而成，不允许中间对接。
3.4塔吊底座与塔吊的安装应该按塔吊出场说明书要求执行，控制好预埋螺栓的位置及锚固深度，钢格构柱顶段应浇入塔基承台内0.6m。
3.5【20槽钢外围加固杆应随挖土深度及时焊接，每隔2.2米焊接水平支撑、斜向剪刀撑及水平剪刀撑。
钢格构柱体露在土层以上格构的高度不得大于1.5米。
斜向剪刀撑及水平剪刀撑的中间，一定要彼此连接好。
具体的水平支撑、斜向剪刀撑及水平剪刀撑见附图。
3.6所有钢构件的焊接均为接触边长度内满焊，焊接厚度大于8mm。
3.7格构周围50cm以内的土，在开挖的时候，不允许使用大型机械进行开挖，必须使用人工进行挖土，以防止大型机械破坏格构柱。
3.8塔机在第一次安装好以后，需要顶升级到51米高，高于周围建筑物的高度。
此后塔机在做附墙以前不再进行加节顶升。
3.9格构须插入塔机承台0.6m，并在格构柱的四个角各焊接两根长80直径25的螺纹钢，并与上层钢筋搭接好。
在布置钢筋的时候，遇到格构时，只可进行避让或穿过，不可割断。
3.10塔吊桩、承台及格构柱的设计详见附图
4TC6015塔吊基础受力（取自说明书，独立高度60m）
弯矩M（kN.m）
垂直力PV（kN）
水平力（kN）Ph
扭矩Mn（kN.m）
工作工况
3027.2
977.4
35.6
451
非工作工况
4303.7
877.4
145.1
0.0
4.1参数信息
自重（包括压重）:
F1=978.00kN最大起重荷载:
F2=120.00kN
塔吊倾覆力距:
M=5660.00kN.m塔吊起重高度:
H=60.00m塔身宽度:
B=2.00m
桩混凝土等级:
C35承台混凝土等级:
C35保护层厚度:
30mm
矩形承台边长:
6.50m承台厚度:
Hc=1.400m承台箍筋间距:
S=180mm
承台钢筋级别:
Ⅱ级承台预埋件埋深:
h=0.00m
桩直径:
d=0.800m桩间距:
a=4.30m 桩钢筋级别:
Ⅱ级
桩入土深度:
33.85桩型与工艺:
大直径灌注桩（清底干净）
注：
塔吊计算倾覆力距＝塔吊自身弯矩＋塔吊水平力作用于格构柱产生的弯矩
＝4304＋145*9.35＝5660kN.m
4.2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=978.00kN
2.塔吊最大起重荷载F2=120.00kN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=1317.60kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×5660.00=7924.00kN.m
4.3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。
4.3.1桩顶竖向力的计算（依据《建筑桩技术规范》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=1.2×1098.00=1317.60kN；
G──桩基承台的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=1774.50kN；
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=（1316.88+1774.50）/4+7924.00×（4.30×1.414/2）/[2×（4.30×1.414/2）2]=2076.09kN
最大拔力：
N=（1316.88+1774.50）/4-7924.00×（4.30/2）/[4×（4.30/2）2]=-148.55kN
4.3.2矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩技术规范》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=（1316.88+1774.50）/4+7924.00×（4.30/2）/[4×（4.30/2）2]=1694.24kN
Mx1=My1=2×（1694.24-1774.50/4）×（2.15-1.00）=2876.42kN.m
4.4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
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
s=2876.42×106/（1.00×16.70×6500.00×1370.002）=0.014
=1-（1-2×0.014）0.5=0.014
s=1-0.014/2=0.993
Asx=Asy=2876.42×106/（0.993×1370.00×300.00）=7048.69mm2。
根据计算结果和塔吊说明:
TC6515承台配置双层双向二级螺纹钢Φ25@180,Asx=Asy=17172mm2>7048.69mm2。
4.5矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》（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=2076.09kN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,
=0.14；
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=6500mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1370mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
S──箍筋的间距，S=180mm。
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
4.6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=2076.09kN
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!
4.7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=2076.09kN
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:
s,
p──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，承台底土阻力群桩效应系数；
s,
p──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
13.65150松散粉土
25.7250松散粉土
312.535775松散粉土
44.952850密实粉土
53.1751200密实粉土
64802200密实粉土
由于桩的入土深度为33.85m,所以桩端是在第6层土层。
最大压力验算:
R=2.51×（3.65×15×1.08255+5.7×25×1.08255+12.5×35×1.08255+4.9×52×.97945+3.1×75×.97945+4×80×1.031）/1.65+1.09×2200.00×0.50/1.65=3008.11kN
上式计算的R的值大于最大压力2076.09kN,所以满足要求!
4.8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=20.4×（3.65×15×.75+5.7×25×.75+12.5×35×.75+4.9×52×.75+3.1×75×.75+4×80×.7）/4=5434.24kN
Ggp=20.4×33.85×22/4=3797.97kN
Uk=2.51×（3.65×15×.75+5.7×25×.75+12.5×35×.75+4.9×52×.75+3.1×75×.75+4×80×.7）=2677.99kN
Gp=2.51×33.85×25=2126.86kN
由于:
5434.24/1.65+3797.97>=148.55满足要求!
由于:
2677.99/1.65+2126.86>=148.55满足要求!
4.9桩式基础格构柱计算（依据《钢结构设计规范》GB50017-2003）
4.9.1格构柱截面的力学特性
格构柱的截面尺寸为0.43×0.43m；
主肢选用:
18号角钢b×d×r=180×18×18mm；
缀板选用（m×m）:
0.20×0.20
主肢的截面力学参数为A0=61.96cm2，Z0=5.13cm，Ix0=1875.12cm4，Iy0=1875.12cm4；
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×[1875.12+61.96×（43/2-5.13）2]=73910.52cm4；
Iy=4×[1875.12+61.96×（43/2-5.13）2]=73910.52cm4；
4.9.2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9.35m；
I──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=73910.52cm4，Iy=73910.52cm4；
A0──一个主肢的截面面积，取61.96cm2。
经过计算得到
x=54.14,
y=54.14。
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=0.20m。
h──缀板长度，取h=0.40m。
a1──格构架截面长，取a1=0.43m。
经过计算得i1=[（0.202+0.202）/48+5×0.432/8]0.5=0.34m。
1=9.35/0.34=27.31。
换算长细比计算公式：
经过计算得到
kx=60.64,
ky=60.64。
4.9.3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=2076.09kN；
A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×61.96cm2；
──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=60.64,
0y=60.64,查《钢结构设计规范》得到
x=0.81,
y=0.81。
经过计算得到X方向的强度值为103.8N/mm2，不大于设计强度177N/mm2,所以满足要求!
Y方向的强度值为103.8N/mm2，不大于设计强度177N/mm2,所以满足要求!
4.9.4格构柱之间斜支撑受力计算
取塔机水平力进行计算：
V=145Kn，斜支撑与水平面的夹角为240
因塔机水平力作用于两根斜支撑上：
V’=V/2=145/2=77.5Kn
斜支撑的轴心压力为：
F=V’/cos240=84.8Kn
斜支撑为【20，查表得截面参数为：
A=28.83cm2，ix=7.86cm，iy=2.11cm
长细比：
λ=l/iy=4237/2/21.1=100.4
按b类截面查得：
φ=0.552
σ=N/（φA）=84800/（0.552*2883）=53.9MPa＜177MPa
所以：
格构柱之间斜支撑满足受力要求。
4.9.5
格构柱之间斜支撑焊缝计算
斜支撑的轴心压力为：
81Kn，焊缝宽度：
7mm
焊缝有效厚度He=焊缝宽度Hf×0.7=4.9mm
焊缝长度Lw＝219mm，到210mm计算
根据角焊缝的强度公式：
σf=N/（He×Lw）≦[σ]
代入数据，得：
σf=84800/210/4.9=82.4N/mm2 满足受力要求！
4.9.6格构柱对承台的抗冲切
:
荷载值，F=2076.09kN
：
截面高度影响系数，取1.0
:
混凝土轴心抗拉强度设计值，取1.57N/mm2
：
临界截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，取1.0
：
局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数，取1.0
：
临界截面的周长:
距离局部荷载或集中反力作用面积周边h0/2处板垂直截面的最不利周长，
=4*1230=4720mm
:
截面有效高度，
=800mm
F=2076090Kn≤
=（0.7*1*1.57+0.15*1）*1*4720*800=4716000Kn
满足受力要求！
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