塔式起重机矩形板式基础计算方案书.docx
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塔式起重机矩形板式基础计算方案书
矩形板式基础计算方案书
工程名称：
施工单位：
编制人：
日期：
目录
一、编制依据1
二、塔机属性1
三、塔机荷载2
四、基础验算4
五、基础配筋验算7
一、
编制依据
1、工程施工图纸及现场概况
2、塔机使用说明书
3、《塔式起重机混凝土基础工程技术规范JGJ/T187-2009》
4、《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》JGJ196-2010
5、《塔式起重机设计规范》GB13752-92
6、《混凝土结构设计规范GB50010-2002》
7、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）2006年版
8、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
9、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）
二、塔机属性
塔机型号
QTZ60
塔身桁架结构
方钢管
桁架结构宽度B
1.6m
塔机独立状态的计算高度H
43m
三、塔机荷载
（一）塔机自身荷载标准值
塔身自重G0
251kN
起重臂自重G1
37.4kN
起重臂重心至塔身中心距离RG1
22m
小车和吊钩自重G2
3.8kN
最大起重荷载Qmax
60kN
最大起重荷载至塔身中心最大距离RQmax
11.5m
最小起重荷载Qmin
10kN
最大吊物幅度RQmin
50m
最大起重力矩M2
690kN·m
平衡臂自重G3
19.8kN
平衡臂重心至塔身中心距离RG3
6.3m
平衡块自重G4
89.4kN
平衡块重心至塔身中心距离RG4
11.8m
（二）风荷载标准值
工程所在地
山东济南市
基本风压ω0（kN/m2）
工作状态
0.2
非工作状态
0.45
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽，小车变幅
地面粗糙度
D类 有密集建筑群且房屋较高的城市市区
风振系数βz
工作状态
2.12
非工作状态
2.21
风压等效高度变化系数μz
0.66
风荷载体型系数μs
工作状态
1.95
非工作状态
1.95
风向系数α
1.2
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值ωk
ωk=0.8βzμsμzω0
工作状态
0.8×1.2×2.12×1.95×0.66×0.2=0.52kN/m2
非工作状态
0.8×1.2×2.21×1.95×0.66×0.45=1.23kN/m2
（三）塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1
251+37.4+3.8+19.8+89.4=401.4kN
起重荷载标准值Fqk
60KN
竖向荷载标准值Fk
401.4+60=461.40kN
水平荷载标准值Fvk
0.52×0.35×1.6×43=12.52kN
倾覆力矩标准值Mk
37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8+0.9×（690+0.5×12.52×43）=550.10kN·m
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'
401.4kN
水平荷载标准值Fvk'
1.23×0.35×1.6×43=29.62kN
倾覆力矩标准值Mk'
37.4×22-19.8×6.3-89.4×11.8+0.5×29.62×43=279.97kN·m
（四）塔机传递至基础荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1
1.2Fk1=1.2×401.4=481.68kN
起重荷载设计值Fq
1.4Fqk=1.4×60=84.00kN
竖向荷载设计值F
481.68+84.00=565.68kN
水平荷载设计值Fv
1.4Fvk=1.4×12.52=17.53kN
倾覆力矩设计值M
1.2×（37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8）+1.4×0.9×（690+0.5×12.52×43）=832.77kN·m
非工作状态
竖向荷载设计值F'
1.2Fk'=1.2×401.4=481.68kN
水平荷载设计值Fv'
1.4Fvk'=1.4×29.62=41.47kN
倾覆力矩设计值M'
1.2×（37.4×22-19.8×6.3-89.4×11.8）+1.4×0.5×29.62×43=463.33kN·m
四、基础验算
基础参数
基础长l
6.5m
基础宽b
6.5m
基础高度h
1.25m
基础混凝土强度等级
C35
基础混凝土自重γc
25kN/m3
混凝土保护层厚度δ
40mm
基础上部覆土厚度h’
0m
基础上部覆土的重度γ’
19kN/m3
地基参数
地基承载力特征值fak
200kPa
基础宽度的地基承载力修正系数ηb
0.3
基础埋深的地基承载力修正系数ηd
1.6
基础底面以下的土的重度γ
19kN/m3
基础底面以上土的加权平均重度γm
19kN/m3
基础埋置深度d
1.5m
修正后的地基承载力特征值fa
200.35kPa
地基变形
基础倾斜方向一端
沉降量S1
mm
基础倾斜方向另一端
沉降量S2
mm
基础倾斜方向的
基底宽度b'
mm
基础及其上土的自重荷载标准值：
Gk=6.5×6.5×1.25×25=1320.31kN
基础及其上土的自重荷载设计值：
G=1.2×1320.31=1584.37kN
荷载效应标准组合时，平行基础边长方向受力：
Mk''=G1RG1+G2RG2-G3RG3-G4RG4+0.9×（M2+0.5FvkH/1.2）
=37.4×22＋3.8×11.5－19.8×6.3－89.4×11.8＋0.9×（690+0.5×12.52×43/1.2）=509.73kN·m
Fvk''=Fvk'/1.2=12.52/1.2=10.43kN
荷载效应基本组合时，平行基础边长方向受力：
M''=1.2×（G1RG1+G2RG2-G3RG3-G4RG4）+1.4×0.9×（M2+0.5FvkH/1.2）
=1.2×（37.4×22＋3.8×11.5－19.8×6.3－89.4×11.8）＋1.4×0.9×（690＋0.5×12.52×43/1.2）=776.25kN·m
Fv''=Fv'/1.2=17.53/1.2=14.61kN
基础长宽比：
l/b=6.5/6.5=1<1.1，基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=6.5×6.52/6=45.77m3
Wy=bl2/6=6.5×6.52/6=45.77m3
相应于荷载效应标准组合时，同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩：
=550.10×6.5/9.19=389.08kN·m
=550.10×6.5/9.19=389.08kN·m
1、偏心距验算
（1）、偏心位置
相应于荷载效应标准组合时，基础边缘的最小压力值：
Pkmin=（Fk+Gk）/A-Mkx/Wx-Mky/Wy
=（461.40+1320.31）/42.25-389.08/45.77-389.08/45.77=25.17kPa>0
偏心荷载合力作用点在核心区内。
2、基础底面压力验算
Pkmin=25.17kPa
Pkmax=（Fk+Gk）/A+Mkx/Wx+Mky/Wy=（461.40+1320.31）/42.25+389.08/45.77+389.08/45.77=59.17kPa
3、基础轴心荷载作用应力
Pk=（Fk+Gk）/（lb）=（461.40+1320.31）/（6.5×6.5）=42.17kN/m2
4、基础底面压力验算
（1）、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）
=200+0.3×19×（6-3）+1.6×19×（1.5-0.5）=247.5kPa
（2）、轴心作用时地基承载力验算
Pk=42.17kPa满足要求！
（3）、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=59.17kPa<1.2fa=1.2×247.5=297kPa
满足要求！
5、基础抗剪验算
基础有效高度：
h0=h-δ=1250-（40+25/2）=1198mm
X轴方向净反力：
Pxmin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（461.40/42.25-（509.73+10.43×1.25）/45.77）=-0.68kN/m2
Pxmax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（461.40/42.25+（509.73+10.43×1.25）/45.77）=30.16kN/m2
假设Pxmin=0,偏心安全，得
P1x=（（b+B）/2）Pxmax/b=（（6.5+1.6）/2）×30.16/6.5=18.79kN/m2
Y轴方向净反力：
Pymin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（461.40/42.25-（509.73+10.43×1.25）/45.77）=-0.68kN/m2
Pymax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（461.40/42.25+（509.73+10.43×1.25）/45.77）=30.16kN/m2
假设Pymin=0,偏心安全，得
P1y=（（l+B）/2）Pymax/l=（（6.5+1.6）/2）×30.16/6.5=18.79kN/m2
基底平均压力设计值：
px=（Pxmax+P1x）/2=（30.16+18.79）/2=24.48kN/m2
py=（Pymax+P1y）/2=（30.16+18.79）/2=24.48kN/m2
基础所受剪力：
Vx=|px|（b-B）l/2=24.48×（6.5-1.6）×6.5/2=389.84kN
Vy=|py|（l-B）b/2=24.48×（6.5-1.6）×6.5/2=389.84kN
X轴方向抗剪：
h0/l=1198/6500=0.18<4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×6500×1198=32510.73kN>Vx=389.84kN
满足要求！
Y轴方向抗剪：
h0/b=1198/6500=0.18<4
0.25βcfcbh0=0.25×1×16.7×6500×1198=32510.73kN>Vx=389.84kN
满足要求！
6、地基变形验算
倾斜率：
tanθ=|S1-S2|/b'=|25-50|/5000=0.005>=0.001
不满足要求！
请增大基础尺寸。
五、基础配筋验算
基础底部长向配筋：
HRB335Φ25@150基础底部短向配筋：
HRB335Φ25@150
基础顶部长向配筋：
HRB335Φ20@150基础顶部短向配筋：
HRB335Φ20@150
1、基础弯距计算
基础X向弯矩：
MⅠ=（b-B）2pxl/8=（6.5-1.6）2×24.48×6.5/8=477.56kN·m
基础Y向弯矩：
MⅡ=（l-B）2pyb/8=（6.5-1.6）2×24.48×6.5/8=477.56kN·m
2、基础配筋计算
（1）、底面长向配筋面积
αS1=|MⅡ|/（α1fcbh02）=477.56×106/（1×16.7×6500×11982）=0.003
ζ1=1-
=0.003
γS1=1-ζ1/2=1-0.003/2=0.999
AS1=|MⅡ|/（γS1h0fy）=477.56×106/（0.999×1198×300）=1330mm2
按砼结构设计规范9.5.2规定，基础最小配筋百分率取0.15%，Amin=ρbh0=0.0015×6500×1198=11681mm2
取两者大值，A1=11681mm2
基础底长向实际配筋：
As1'=21588mm2>A1=11681mm2
满足要求！
（2）、底面短向配筋面积
αS2=|MⅠ|/（α1fclh02）=477.56×106/（1×16.7×6500×11982）=0.003
ζ2=1-
=0.003
γS2=1-ζ2/2=1-0.003/2=0.999
AS2=|MⅡ|/（γS2h0fy）=477.56×106/（0.999×1198×300）=1330mm2
按砼结构设计规范9.5.2规定，基础最小配筋百分率取0.15%，Amin=ρlh0=0.0015×6500×1198=11681mm2
取两者大值，A2=11681mm2
基础底长向实际配筋：
As2'=21588mm2>A2=11681mm2
满足要求！
（3）、顶面长向配筋面积
基础顶长向实际配筋：
AS3'=13816mm2>0.5AS1'=0.5×21588=10794mm2
满足要求！
（4）、顶面短向配筋面积
基础顶短向实际配筋：
AS4'=13816mm2>0.5AS2'=0.5×21588=10794mm2
满足要求！
（5）、基础竖向连接筋配筋面积
基础竖向连接筋为双向Φ10@500
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