QTZ80塔吊计算书.docx
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QTZ80塔吊计算书
塔吊四桩基础的计算书
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）。
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ80（ZJ5710）
塔机自重标准值:
Fk1=777.00kN
起重荷载标准值:
Fqk=60kN
塔吊最大起重力矩:
M=810kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=1668kN.m
塔吊独立计算高度:
H=43m（塔吊安装高度111.35m）
塔身宽度:
B=1.6m
桩身混凝土等级:
C30
承台混凝土等级:
C35
保护层厚度:
H=50mm
矩形承台边长:
H=3m
承台厚度:
Hc=1.3m
承台箍筋间距:
S=200mm
承台钢筋级别:
HRB400
承台顶面埋深:
D=0m
桩直径:
d=0.8m
桩间距:
a=2.1m
桩钢筋级别:
HRB400
桩入土深度:
46.75m
桩型与工艺:
泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩
计算简图如下：
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1）塔机自重标准值
Fk1=777kN
2）基础以及覆土自重标准值
Gk=3×3×1.30×25=292.5kN
承台受浮力：
Flk=3×3×0.80×10=72kN
3）起重荷载标准值
Fqk=60kN
2.风荷载计算
1）工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（Wo=0.2kN/m2）
=0.8×1.49×1.95×1.674×0.2=0.78kN/m2
=1.2×0.78×0.35×1.6=0.52kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.52×43.00=22.49kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×22.49×43.00=483.47kN.m
2）非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（本地区Wo=0.60kN/m2）
=0.8×1.55×1.95×1.674×0.60=2.43kN/m2
=1.2×2.43×0.35×1.60=1.63kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=1.63×43.00=70.18kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×70.18×43.00=1508.83kN.m
3.塔机的倾覆力矩
工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=1668+0.9×（810+483.47）=2832.13kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=1668+1508.83=3176.83kN.m
三.桩竖向力计算
非工作状态下：
Qk=（Fk+Gk）/n=（777+292.50）/4=267.38kN
Qkmax=（Fk+Gk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（777+292.5）/4+（3176.83+70.18×1.30）/2.97=1367.95kN
Qkmin=（Fk+Gk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（777+292.5-72）/4-（3176.83+70.18×1.30）/2.97=-851.20kN
工作状态下：
Qk=（Fk+Gk+Fqk）/n=（777+292.50+60）/4=282.38kN
Qkmax=（Fk+Gk+Fqk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（777+292.5+60）/4+（2832.13+22.49×1.30）/2.97=1245.99kN
Qkmin=（Fk+Gk+Fqk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（777+292.5+60-72）/4-（2832.13+22.49×1.30）/2.97=-699.24kN
四.承台受弯计算
1.荷载计算
不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值：
工作状态下：
最大压力Ni=1.35×（Fk+Fqk）/n+1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×（777+60）/4+1.35×（2832.13+22.49×1.30）/2.97=1583.37kN
最大拔力Ni=1.35×（Fk+Fqk）/n-1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×（777+60）/4-1.35×（2832.13+22.49×1.30）/2.97=-1018.39kN
非工作状态下：
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×777/4+1.35×（3176.83+70.18×1.30）/2.97=1748.02kN
最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×777/4-1.35×（3176.83+70.18×1.30）/2.97=-1223.54kN
2.弯矩的计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条
其中Mx,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）；
Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值（kN）。
由于非工作状态下，承台正弯矩最大：
Mx=My=2×1748.02×0.25=874.01kN.m
承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-1223.54×0.25=-611.77kN.m
3.配筋计算
根据《混凝土结构设计规》GB50010-2010第6.2.10条
式中α1──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,期间按线性插法确定；
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=360N/mm2。
底部配筋计算:
αs=874.01×106/（1.000×16.700×3000.000×12502）=0.0112
=1-（1-2×0.0112）0.5=0.0112
γs=1-0.0112/2=0.9944
As=874.01×106/（0.9944×1250.0×360.0）=1953.2mm2
顶部配筋计算:
αs=611.77×106/（1.000×16.700×3000.000×12502）=0.0078
=1-（1-2×0.0078）0.5=0.0078
γs=1-0.0078/2=0.9944
As=611.77×106/（0.9961×1250.0×360.0）=1364.8mm2
五.承台剪切计算
最大剪力设计值：
Vmax=1748.02kN
依据《混凝土结构设计规》（GB50010-2010）的第6.3.4条。
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：
式中λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2；
b──承台的计算宽度，b=3000mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1250mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2；
S──箍筋的间距，S=200mm。
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
六.承台受冲切验算
角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩冲切承载力验算
七.桩身承载力验算
桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规》（JGJ94-2008）的第5.8.2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=1.35×1367.95=1846.74kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中Ψc──基桩成桩工艺系数，取0.75
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.3N/mm2；
Aps──桩身截面面积，Aps=502655mm2。
桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规》JGJ94-2008第5.8.7条
受拉承载力计算，最大拉力N=1.35×Qkmin=-1149.12kN
经过计算得到受拉钢筋截面面积As=3192.013mm2。
由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为1005mm2
综上所述，全部纵向钢筋面积1005mm2
八.桩竖向承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）的第6.3.3和6.3.4条
轴心竖向力作用下，Qk=282.38kN；偏向竖向力作用下，Qkmax=1367.95kN.m
桩基竖向承载力必须满足以下两式：
单桩竖向承载力特征值按下式计算：
其中Ra──单桩竖向承载力特征值；
qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值；
qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=2.51m；
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
土层号
土层名称
土层厚度
（约）
钻孔灌注桩摩阻力标准值（KPa）
桩周土摩擦力
桩端土承载力
1
2-1
淤泥
2.8
5.0
0
2
2-2
淤泥
9.7
5.5
0
3
3-2
粘土
9.3
16
250
4
4-1
粉质粘土
3.3
22
350
5
4-2
淤泥质粘土
13.8
11
200
6
5-1
粉质粘土
7.85
23
400
由于桩的入土深度为46.75m,所以桩端是在第5-1层土层。
最大压力验算:
Ra=2.51×（2.8×5+9.7×5.5+9.3×16+3.3×22+13.8×11+7.85×23）+400×0.50=1762.06kN
由于:
Ra=1762.06>Qk=282.38,最大压力验算满足要求!
由于:
1.2Ra=2114.47>Qkmax=1367.95,最大压力验算满足要求!
九.桩的抗拔承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）的第6.3.5条
偏向竖向力作用下，Qkmin=-851.20kN.m
桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：
式中Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；
λi──抗拔系数；
Ra=2.51×（0.750×2.8×5+0.750×9.7×5.5+0.750×9.3×16+0.750×3.3×22+0.750×13.8×11+0.700×7.85×23）=1265.554kN
Gp=0.503×（46.75×25-46.75×10）=352.487kN
由于:
1265.55+352.49>=851.2，抗拔承载力满足要求!
十.桩式基础格构柱计算
依据《钢结构设计规》（GB50017-2011）。
1.格构柱截面的力学特性：
格构柱的截面尺寸为0.46×0.46m；
主肢选用:
16号角钢b×d×r=160×10×16mm；
缀板选用（m×m）:
0.01×0.40
主肢的截面力学参数为A0=31.50cm2，Z0=4.31cm，Ix0=779.53cm4，Iy0=779.53cm4；
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×[779.53+31.50×（46/2-4.31）2]=47134.74cm4；
Iy=4×[779.53+31.50×（46/2-4.31）2]=47134.74cm4；
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9.00m；
I──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=47134.74cm4，Iy=47134.74cm4；
A0──一个主肢的截面面积，取31.50cm2。
经过计算得到λx=46.53,λy=46.53。
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=0.01m。
h──缀板长度，取h=0.40m。
a1──格构架截面长，取a1=0.46m。
经过计算得i1=[（0.012+0.402）/48+5×0.462/8]0.5=0.37m。
γ1=9.00/0.37=24.44。
换算长细比计算公式：
经过计算得到λkx=52.56,λky=52.56。
3.格构柱的整体稳定性计算：
格构柱在弯矩作用平面的整体稳定性计算公式：
其中N──轴心压力的计算值（kN）；取N=1.35Qkmax=1846.74kN；
A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×31.50cm2；
φ──轴心受压构件弯矩作用平面的稳定系数；
根据换算长细比λ0x=52.56，λ0y=52.56≤150
满足要求!
查《钢结构设计规》得到φx=0.85,φy=0.85。
X方向：
N/φA=1846737/（0.85×12600.8）=173≤215.00N/mm2满足要求!
Y方向：
N/φA=1846737/（0.85×12600.8）=173≤215.00N/mm2满足要求!
4.格构分肢的长细比验算：
由于格构形式采用，分肢选取16号角钢b×d×r=160×10×16mm，其回转半径i=32mm。
λ1=L/i=700/32=21.88≤0.5×
λ0x=26.28且小于等于40满足要求!
塔吊计算满足要求！
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