2#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/T 187-2009)。
一. 参数信息
本计算书参考塔吊说明书荷载参数进行验算。 塔吊型号:QTZ6510 塔机非工作状态:Fv=556kN,Fh=71kN 非工作状态倾覆力矩:M=1722kN.m 塔身宽度:B=1.8m 承台混凝土等级:C35 矩形承台边长:H=6m 承台箍筋间距:S=200mm 承台顶面埋深:D=0.4m 桩间距:a=4.4m 桩入土深度:12m 桩空心直径:0.25m 计算简图如下： 塔机工作状态:Fv=573kN,Fh=29kN 工作状态倾覆力矩:M=1600kN.m 塔吊计算高度:H=105.8m 桩身混凝土等级:C80 保护层厚度:H=50mm 承台厚度:Hc=1.4m 承台钢筋级别:HRB400 桩直径:d=0.5m 桩钢筋级别:HPB300 桩型与工艺:预制桩
二. 荷载计算 1. 塔机基础竖向荷载
1) 塔机工作状态竖向荷载标准值 Fk=573kN
2) 塔机非工作状态竖向荷载标准值 Fk=556kN
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3) 基础以及覆土自重标准值
Gk=6×6×(1.40×25+0.4×17)=1504.8kN
2. 塔机基础水平荷载
1) 工作状态下塔机基础水平荷载标准值 Fvk = 29.00kN
2) 非工作状态下塔机基础水平荷载标准值 Fvk = 71.00kN
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 = 1600.00kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk = 1722.00kN.m
三. 桩竖向力计算
非工作状态下：
Qk=(Fk+Gk)/n=(556+1504.80)/4=515.20kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(556+1504.8)/4+Abs(1722.00+71.00×1.40)/6.22=807.95kN Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(556+1504.8-0)/4-Abs(1722.00+71.00×1.40)/6.22=222.45kN 工作状态下：
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(573+1504.80)/4=519.45kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(573+1504.8)/4+Abs(1600.00+29.00×1.40)/6.22=783.14kN Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(573+1504.8-0)/4-Abs(1600.00+29.00×1.40)/6.22=255.76kN
四. 承台受弯计算 1. 荷载计算
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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×(573)/4+1.35×(1600.00+29.00×1.40)/6.22=549.37kN 最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(573)/4-1.35×(1600.00+29.00×1.40)/6.22=-162.60kN 非工作状态下：
最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×556/4+1.35×(1722.00+71.00×1.40)/6.22=582.87kN 最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×556/4-1.35×(1722.00+71.00×1.40)/6.22=-207.57kN
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=2×582.87×1.30=1515.46kN.m 承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-207.57×1.30=-539.68kN.m
3. 配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》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，α为0.94,期间按线性内插法确定； fc──混凝土抗压强度设计值；
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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=1515.46×106/(1.000×16.700×6000.000×13502)=0.008299 η=1-(1-2×0.008299)0.5=0.008333 γs=1-0.008333/2=0.995833
As=1515.46×106/(0.995833×1350.0×360.0)=3131.3mm2 承台底部实际选用钢筋为：钢筋直径22.0mm，钢筋间距为150mm,
承台底部选择钢筋配筋面积为As0 = 3.14×222/4 × Int(6000/150)=15205mm2 选择钢筋配筋面积大于计算需要配筋面积，满足要求!
推荐参考配筋方案为：钢筋直径为22mm，钢筋间距为200mm，配筋面积为11404mm2
顶部配筋计算:
αs=539.68×106/(1.000×16.700×6000.000×13502)=0.002955 ξ=1-(1-2×0.002955)0.5=0.002960 γs=1-0.002960/2=0.998520
As=539.68×106/(0.998520×1350.0×360.0)=1112.1mm2 承台顶部实际选用钢筋为：钢筋直径22mm，钢筋间距为150mm,
承台顶部实际配筋面积为As0 = 3.14×222/4 × Int(6000/150)=15205mm2 实际配筋面积大于计算需要配筋面积，满足要求!
五. 承台剪切计算
最大剪力设计值： Vmax=582.87kN
依据《混凝土结构设计规范》(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：
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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=6000mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1350mm； 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内，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《建筑桩基技术规范》(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=1.35×807.95=1090.74kN 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0.85
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=35.9N/mm2； Aps──桩身截面面积，Aps=147262mm2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求由于桩的最小配筋率为0.45%，计算得最小配筋面积为663mm2
综上所述，全部纵向钢筋面积663mm2
实际选用钢筋为：钢筋直径10.7mm，钢筋根数为12 桩实际配筋面积为As0 = 3.14×10.72/4 × 12=1079mm2 实际配筋面积大于计算需要配筋面积，满足要求!
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/T 187-2009)的第6.3.3和6.3.4条 轴心竖向力作用下，Qk=519.45kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=807.95kN
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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=1.57m； Ap──桩端面积,取Ap=0.20m2； li──第i层土层的厚度,取值如下表； 厚度及侧阻力特征值表如下: 序号 土层厚度(m) 1 2 3 9.19 2.05 5.2 侧阻力特征值(kPa) 25 43 25 端阻力特征值(kPa) 120 220 8000 土名称 粘性土 粘性土 微风化岩 由于桩的入土深度为12m,所以桩端是在第3层土层。 最大压力验算:
Ra=1.57×(9.19×25+2.05×43+0.760000000000002×25)+8000×0.20=2100.00kN 由于: Ra = 2100.00 > Qk = 519.45,最大压力验算满足要求! 由于: 1.2Ra = 2520.00 > Qkmax = 807.95,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/T 187-2009)的第6.3.5条 偏心竖向力作用下，Qkmin=222.45kN
由于Qkmin > 0，所以所有桩都为受压作用，无需验收桩的抗拔承载力。 塔吊计算满足要求！
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