QTZ5013塔吊樁基礎計算書

　　本文引用一工程實例，講述QTZ5013塔吊樁基礎計算書。分別概述：塔吊基礎承臺頂面的豎向力與彎矩計算、矩形承臺彎矩及單樁樁頂豎向力的計算、矩形承臺截面主筋的計算、矩形承臺斜截面抗剪切計算、抗傾覆驗算、樁承載力驗算、樁豎向極限承載力驗算。

一、基本概況

　　基本概況 本工程一期 3#—8#樓，我部擬修建兩臺 QTZ63塔吊,分別位于 3# 樓與 8#樓處（詳見塔基布置圖） ，3#樓處塔吊用于覆蓋 3#、4#、5#樓所需塔吊施 工面域，8#樓處塔吊用于覆蓋 6#、7#、8#樓所需塔吊施工面域。本工程塔吊基 礎埋深為各樓棟基底標高下 2m。根據東山國際 D 區地堪報告，我部擬修建的兩 座塔吊基礎位于可塑粉質粘土，其下部 19M 位置處為全風化、強風化泥巖層。 根據現場施工需要，我部擬修建塔吊獨立起升高度為 36m，塔吊重量為 33t， 地耐力要求大于等于 200KPa。根據現場地質條件，塔吊基礎臥于可塑粉質粘土， 承載力特征值 fak(KPa)為 120 KPa，未能滿足塔吊對地基承載力要求。 我部現對塔基采用樁基基礎施工， 塔吊基礎為五樁承臺， 其布置為梅花型 （詳 見塔基樁基布置圖） 。送樁深度為 19-21m，達到全風化層(fak=230KPa).單樁承 載力為 800KN（依據結施總說明）

二. 參數信息

　　塔吊型號 QTZ63(5013)主要部件重量如下表: 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 名 平衡臂 起重機構（包括電 機） 塔 頂 350 1453 275 647 1225 4076 15 平衡重 12000 10 11 12 13 14 塔身 稱 重量 （kg） 序號 1350 9 名 稱 重量（kg） 238 2821 1420 809.9 482 991.3 載重小車 爬升架 下支座 上支座 回轉支承 附著架 平衡臂拉桿 司機室 起重臂拉桿 起重臂 997×（117÷3）＝ 38883 即塔吊自重(包括壓重)F1=67221.2 × 9.80665 ÷ 1000 = 659.22kN,最大起重荷載 F2= 6 × 9.80665 = 58.84 kN 塔吊傾覆力距 M=1832.01kN.m,塔吊最大起重高度 H=117.00m,塔身寬度 B=1.6m 混凝土強度:C35,鋼筋級別:Ⅱ級,承臺長度 Lc 或寬度 Bc=5.00m 樁直徑 d=0.30m,樁間距 a=4.30m,承臺厚度 Hc=1.50m 承臺箍筋間距 S=150mm,保護層厚度:50mm

三. 塔吊基礎承臺頂面的豎向力與彎矩計算

1. 塔吊自重(包括壓重)F1=659.22KN
2. 塔吊最大起重荷載 F2=58.84kN 作用于樁基承臺頂面的豎向力 F=1.2×(F1+F2)=863.06kN 塔吊的傾覆力矩 M=1.4×1832.01=2564.81kN.m

四.矩形承臺彎矩及單樁樁頂豎向力的計算

　　y A A x 圖中x軸的方向是隨機變化的，設計計算時應按照傾覆力矩M最不利方向進 M F----基礎頂面所受垂直力 Fh----基礎頂面所受水平力 M ----基礎所受傾翻力矩 MZ----基礎所受扭矩 Fh MZ F 塔吊基礎受力示意圖 行驗算 1. 樁頂豎向力的計算 。 依據《建筑樁技術規范》JGJ94-94的第5.1.1條。 其中 n——單樁個數，n=5； F——作用于樁基承臺頂面的豎向力設計值，F=863.06kN； G——樁基承臺的自重 G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)= 1.2×(25×5.00×5.00×1.20+20×5.00×5.00× 0.00)=900.00kN； Mx,My——承臺底面的彎矩設計值，取2564.81kN.m； xi,yi——單樁相對承臺中心軸的XY方向距離a/2=1.90m； Ni——單樁樁頂豎向力設計值(kN)； 經計算得到單樁樁頂豎向力設計值， 最大壓力：N=(863.06+900.00)/5+2564.81×1.90/(5× 2.0 )=596.26kN。 2. 矩形承臺彎矩的計算 2 i 依據《建筑樁技術規范》JGJ94-94的第5.6.1條。 其中 Mx1,My1——計算截面處XY方向的彎矩設計值(kN.m)； xi,yi——單樁相對承臺中心軸的XY方向距離取a/2-B/2=1.10m； Ni1——扣除承臺自重的單樁樁頂豎向力設計值(kN)， Ni1=Ni-G/n=553.24kN/m2； 經過計算得到彎矩設計值： Mx1=My1=2×553.24×1.10=1217.13kN.m。

五、矩形承臺截面主筋的計算

　　依據 《混凝土結構設計規范》 (GB50010-2002)第7.2條受彎構件承載力計算。 式中，αl——系數，當混凝土強度不超過C50時， α1取為1.0,當混凝土強 度等級為C80時， α1取為0.94,期間按線性內插法得1.00； fc——混凝土抗壓強度設計值查表得16.70N/mm ； ho——承臺的計算高度Hc-50.00=1150.00mm； fy——鋼筋受拉強度設計值，fy=300.00N/mm ； 經過計算得：αs=1217.13×106/(1.00×16.70×5000.00×1150.002)=0.011； ξ =1-(1-2×0.011)0.5=0.011； γs =1-0.011/2=0.994； Asx =Asy =1217.13×10 /(0.994×1150.00× 300.00)=3547.58mm2。 6 2 2 雙向雙層 As＝ 雙向雙層（ 基礎承臺配筋為雙向雙層（As＝4617mm2）>3547.58mm2,滿足要求.

六、矩形承臺斜截面抗剪切計算

　　依據《建筑樁技術規范》(JGJ94-94)的第5.6.8條和第5.6.11條。 根據第二步的計算方案可以得到XY方向樁對矩形承臺的最大剪切力,考慮 對稱性， 記為V=778.24kN我們考慮承臺配置箍筋的情況，斜截面受剪承載力滿足下 面公式： 其中，γo——建筑樁基重要性系數，取1.00； bo——承臺計算截面處的計算寬度，bo=5000mm； ho——承臺計算截面處的計算高度，ho=1150mm； λ——計算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho， 此處，ax，ay為柱邊（墻邊）或承臺變階處 至x, y方向計算一排樁的樁邊的水平距離，得 (Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=1100.00mm， 當 λ<0.3時，取λ=0.3；當 λ>3時,取λ=3， 滿足0.3-3.0范圍； 在0.3-3.0范圍內按插值法取值。得λ=0.96； β——剪切系數，當0.3≤λ＜1.4時，β=0.12/(λ+0.3)；當1.4≤λ≤3.0 時，β=0.2/(λ+1.5)， 得β=0.10； fc——混凝土軸心抗壓強度設計值，fc=16.70N/mm ； fy——鋼筋受拉強度設計值，fy=300.00N/mm2； S——箍筋的間距，S=150mm。 則，1.00×778.24=7.78×105N≤0.10×300.00×5000×1150=9.17×106N； 經過計算承臺已滿足抗剪要求！ 經過計算承臺已滿足抗剪要求！

七、抗傾覆驗算

1、根據建筑施工簡易計算手冊中，為防止塔吊傾覆需滿足以下條件： e= 2 M t + Hh F +G ≤ b 3 Mt----作用于塔身的不平衡力矩； H-----作用于基礎的水平力； h-----整體基礎高度； F-----作用于基礎頂面的豎向力； G-----基礎自重； b-----基礎寬度。 即e = 2564.81 + 67.60 × 1.2 2645.93 = = 1.64 <b/3=5/3=1.67 863.06 + 25 × 1.2 × 5 × 5 1613.06 符合要求

2、 根 據 上 圖 所 示 ， 可 得 ： 1 ○傾覆力矩 M 傾 = M + Fh × H = 2564.81 + 67.60 × 5.05 = 2906.19kN .m 2 ○單樁抗拔力特征值計算 R ′ a = u p ∑ λi q sia l i + G pk （DB33/1001-2003）（9.2.7-1） ＝6339.28+439.82＝6779.10kn u p ∑ λi q sia l i ＝6339.28kn Gpk＝π×0.42×35×25＝439.82kN 3 ○抗傾覆力矩 M 抗 = ( F + G ) × 2 + 2 Ra ' × b i ＝3.14×0.8×(0.8×180×3.7+0.7×330×2.8+0.8×1200×1.4) a = (863.06 + 750) × 5 ? 0.4 + 2 × 6779.10 × (3.4 + 0.4) = 55231.198kN.m 2 故由上述計算結果，得 M抗 M傾 = 55231.198 = 19.0 > 1.6 2906.19 所以抗傾覆滿足要求。

八、樁承載力驗算

　　樁承載力計算依據《建筑樁技術規范》(JGJ94-94)的第4.1.1條。 根據第二步的計算方案可以得到樁的軸向壓力設計值，取其中最大值 N=778.24kN； 樁頂軸向壓力設計值應滿足下面的公式： 其中，γo——建筑樁基重要性系數，取1.00； fc——混凝土軸心抗壓強度設計值，fc=11.90N/mm ； A——樁的截面面積，A=5.03×105mm2。 則，1.00×778241.53=7.78×105N≤11.90×5.03×105=5.98×106N； 經過計算得到樁頂軸向壓力設計值滿足要求,只需構造配筋！ 經過計算得到樁頂軸向壓力設計值滿足要求,只需構造配筋！ 根據DB33/1001-2003中的9.1.10的要求，本方案設計中的樁不屬于抗拔樁 及承受水平力為主的樁，所以樁身配筋按最小配筋率計算。 灌注樁樁身按最小配筋率0.65％計算。 As i = ρ A = 0 . 65 ％ × π × 400 2 2 = 3267 . 26 mm 2 所以樁身按最小配筋率配筋，樁身配筋為14Φ18， A ′ s i = 254 . 5 × 14 = 3563 mm 2＞ Asi

九、樁豎向極限承載力驗算

　　樁豎向極限承載力驗算 樁承載力計算依據《建筑樁基技術規范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3條； 根據第二步的計算方案可以得到樁的軸向壓力設計值，取其中最大值 N=778.24kN； 單樁豎向承載力設計值按下面的公式計算： 其中 R——最大極限承載力； Qsk——單樁總極限側阻力標準值: Qpk——單樁總極限端阻力標準值: ηs, ηp——分別為樁側阻群樁效應系數，樁端阻群樁效應系數， γs, νp——分別為樁側阻力分項系數，樁端阻抗力分項系數， qsik——樁側第i層土的極限側阻力標準值； qpk——極限端阻力標準值； li——第i層土層的厚度； 單樁豎向承載力驗算: R=2.51×(7.80×5.00×1.06+10.30×8.00×1.06+10.20×10.00× 0.95+3.70×21.00×1.06+2.80×27.00×1.06+0.20×40.00×1.06)/1.67+1.13 ×1200.00×0.503/1.67=1.00×10 kN>N=778.242kN； 上式計算的R的值大于最大壓力596.26kN,所以滿足要求! 上式計算的R 的值大于最大壓力596.26kN,所以滿足要求! 596.26kN,所以滿足要求