十字梁式桩基础计算书
十字梁式桩基础计算书
一、塔机属性
塔机型号 TC7052(QTZ400)
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m) 20
塔机独立状态的计算高度H(m) 25
塔身桁架结构 型钢
塔身桁架结构宽度B(m) 1.8
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0(kN) 251
起重臂自重G1(kN) 37.4
起重臂重心至塔身中心距离RG1(m) 22
小车和吊钩自重G2(kN) 3.8
最大起重荷载Qmax(kN) 60
最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m) 11.5
最小起重荷载Qmin(kN) 10
最大吊物幅度RQmin(m) 50
最大起重力矩M2(kN•m) Max[60×11.5，10×50]＝690
平衡臂自重G3(kN) 19.8
平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m) 6.3
平衡块自重G4(kN) 89.4
平衡块重心至塔身中心距离RG4(m) 11.8
2、风荷载标准值ωk(kN/m2)
工程所在地 江苏 盐城
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 C类(有密集建筑群的城市市区)
风振系数βz 工作状态 1.82
非工作状态 1.82
风压等效高度变化系数μz 0.8
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(kN/m2) 工作状态 0.8×1.2×1.82×1.95×0.8×0.2＝0.54
非工作状态 0.8×1.2×1.82×1.95×0.8×0.45＝1.22
3、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1(kN) 251+37.4+3.8+19.8+89.4＝401.4
起重荷载标准值Fqk(kN) 60
竖向荷载标准值Fk(kN) 401.4+60＝461.4
水平荷载标准值Fvk(kN) 0.54×0.35×1.8×25＝8.51
倾覆力矩标准值Mk(kN•m) 37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8+0.9×(690+0.5×8.51×25)＝403.58
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'(kN) Fk1＝401.4
水平荷载标准值Fvk'(kN) 1.22×0.35×1.8×25＝19.22
倾覆力矩标准值Mk'(kN•m) 37.4×22-19.8×6.3-89.4×11.8+0.5×19.22×25＝-116.61
4、塔机传递至基础荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1(kN) 1.2Fk1＝1.2×401.4＝481.68
起重荷载设计值FQ(kN) 1.4FQk＝1.4×60＝84
竖向荷载设计值F(kN) 481.68+84＝565.68
水平荷载设计值Fv(kN) 1.4Fvk＝1.4×8.51＝11.91
倾覆力矩设计值M(kN•m) 1.2×(37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8)+1.4×0.9×(690+0.5×8.51×25)＝627.64
非工作状态
竖向荷载设计值F'(kN) 1.2Fk'＝1.2×401.4＝481.68
水平荷载设计值Fv'(kN) 1.4Fvk'＝1.4×19.22＝26.91
倾覆力矩设计值M'(kN•m) 1.2×(37.4×22-19.8×6.3-89.4×11.8)+1.4×0.5×19.22×25＝-91.88
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n 4 承台高度h(m) 1.3
承台梁宽l(m) 1 承台梁长b(m) 7
桩心距ab(m) 5.5 桩直径d(m) 0.5
加腋部分宽度a(m) 0.6
承台参数
承台混凝土强度等级 C35 承台混凝土自重γC(kN/m3) 25
承台上部覆土厚度h'(m) 0 承台上部覆土的重度γ'(kN/m3) 19
承台混凝土保护层厚度δ(mm) 50
承台底面积：A=2bl-l2+2a2=2×7.00×1.00-1.002+2×0.602=13.72m2
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=A(hγC+h'γ')=13.72×(1.30×25.00+0.00×19.00)=445.9kN
承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×445.9=535.08kN
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：
Qk=(Fk+Gk)/n=(461.40+445.9)/4=226.82kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/ab
=(461.40+445.9)/4+(403.58+19.22×1.30)/5.50=304.75kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/ab
=(461.40+445.9)/4-(403.58+19.22×1.30)/5.50=148.9kN
2、荷载效应基本组合
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Qmax=(F+G)/n+(M+FVh)/ab
=(565.68+535.08)/4+(627.64+11.91×1.30)/5.50=392.12kN
Qmin=(F+G)/n-(M+FVh)/ab
=(565.68+535.08)/4-(627.64+11.91×1.30)/5.50=158.26kN
四、桩承载力验算
桩参数
桩混凝土强度等级 C60 桩基成桩工艺系数ψC 0.85
桩混凝土自重γz(kN/m3) 25 桩混凝土保护层厚度б(mm) 35
桩入土深度lt(m) 15
桩配筋
自定义桩身承载力设计值 是 桩身承载力设计值 3200
地基属性
是否考虑承台效应 是 承台效应系数ηc 0.1
土名称 土层厚度li(m) 侧阻力特征值qsia(kPa) 端阻力特征值qpa(kPa) 抗拔系数 承载力特征值fak(kPa)
粉土夹粘土 2 5 100 0.8 100
粉土 3 24 340 0.8 150
粉土 4.5 18 200 0.8 180
粉砂 5 54 200 0.8 200
粉土夹砂土 5 24 180 0.8 200
1、桩基竖向抗压承载力计算
桩身周长：u=πd=3.14×0.5=1.57m
桩端面积：Ap=πd2/4=3.14×0.52/4=0.2m2
承载力计算深度：min(b/2,5)=min(7/2,5)=3.5m
fak=(2×100+1.5×150)/3.5=425/3.5=121.43kPa
承台底净面积：Ac=(A-nAp)/n=(13.72-4×0.2)/4=3.23m2
复合桩基竖向承载力特征值：
Ra=uΣqsia•li+qpa•Ap+ηcfakAc=1.57×(0.5×5+3×24+4.5×18+5×54+2×24)+180×0.2+0.1×121.43×3.23=818.38kN
Qk=226.82kN≤Ra=818.38kN
Qkmax=304.75kN≤1.2Ra=1.2×818.38=982.06kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=148.9kN≥0
不需要进行桩基竖向抗拔承载力计算！
3、桩身承载力计算
纵向预应力钢筋截面面积：Aps=nπd2/4=11×3.14×10.72/4=989mm2
(1)、轴心受压桩桩身承载力
荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=392.12kN
桩身结构竖向承载力设计值：R=3200kN
满足要求！
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
Qkmin=148.9kN≥0
不需要进行轴心受拔桩桩身承载力计算！
五、承台计算
承台梁底部配筋 HRB335 10Φ20 承台梁上部配筋 HRB335 8Φ18
承台梁腰筋配筋 HRB335 4Φ12 承台箍筋配筋 HPB235 Φ10@150
承台箍筋肢数n 4
1、荷载计算
塔身截面对角线上立杆的荷载设计值：
Fmax=F/4+M/(20.5B)=565.68/4+627.64/(20.5×1.80)=387.98kN
Fmin=F/4-M/(20.5B)=565.68/4-627.64/(20.5×1.80)=-105.14kN
暗梁计算简图
弯矩图(kN•m)
剪力图(kN)
Vmax=255.29kN，Mmax=0kN•m，Mmin=-377.82kN•m
2、受剪切计算
截面有效高度：h0=h-δc-D/2=1300-35-20/2=1255mm
受剪承载力截面高度影响系数：βhs=(800/h0)1/4=(800/1255)1/4=0.89
塔吊边至桩边的水平距离：a1=ab/2-B/20.5-d/2=5.50/2-1.80/20.5-0.50/2=2748mm
计算截面剪跨比：λ'=a1/h0=2748/1255=2.19，取λ=2.19
承台剪切系数：α=1.75/(λ+1)=1.75/(2.19+1)=0.55
V=255.29kN≤βhsαftb0h0=0.89×0.55×1.57×103×1.00×1.255=965.83kN
满足要求！
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.80+2×1.255=4.31m
ab=5.50m＞B+2h0=4.31m
角桩内边缘至承台外边缘距离：c=(b-ab+d)/2=(7.00-5.50+0.50)/2=1m
角桩冲跨比：λ''=a1/h0=2748/1255=2.19，取λ=1；
角桩冲切系数：β1=0.56/(λ+0.2)=0.56/(1+0.2)=0.47
Nl=V=255.29kN≤2β1(c+al/2)βhpfth0=2×0.47×(1+2.75/2)×0.96×1.57×103×1.255=4184.28kN
满足要求！
4、承台配筋计算
(1)、承台梁底部配筋
αS1= Mmin/(α1fclh02)=377.82×106/(0.98×16.7×1000×12552)=0.015
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.015)0.5=0.015
γS1=1-ζ1/2=1-0.015/2=0.993
AS1=Mmin/(γS1h0fy1)=377.82×106/(0.993×1255×300)=1011mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.57/300)=max(0.2,0.24)=0.24%
承台梁底需要配筋：A1=max(1011, ρlh0)=max(1011,0.0024×1000×1255)=2956mm2
承台梁底部实际配筋：AS1'=3142mm2≥AS1=2956mm2
满足要求！
(2)、承台梁上部配筋
αS2= Mmin/(α2fclh02)=0×106/(0.98×16.7×1000×12552)=0
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0)0.5=0
γS2=1-ζ2/2=1-0/2=1
AS2=Mmax/(γS2h0fy2)=0×106/(1×1255×300)=0mm2
承台梁上部需要配筋：A1=max(0, 0.5AS1')=max(0,0.5×3142)=1571mm2
承台梁上部实际配筋：AS2'=2036mm2≥AS2=1571mm2
满足要求！
(3)、承台梁腰筋配筋
梁腰筋按照构造配筋HRB335 4Φ12
(4)、承台梁箍筋计算
箍筋抗剪
箍筋钢筋截面积：Asv1=3.14×102/4=79mm2
计算截面剪跨比：λ'=(ab-20.5B)/(2h0)=(5.50-20.5×1.80)/(2×1.255)=1.18
取λ=1.5
混凝土受剪承载力：1.75ftlh0/(λ+1)=1.75×1.57×103×1.00×1.255/(1.5+1)=1379.24kN
Vmax=255.29kN≤1.75ftlh0/(λ+1)=1379.24kN
按构造规定选配钢筋！
配箍率验算
ρsv=nAsv1/(ls)=4×78.5/(1000×150)=0.21％≥ρsv，min=0.24ft/fyv=0.24×1.57/210=0.18％
满足要求！
(5)、承台加腋处配筋
承台加腋处，顶部与底部配置水平构造筋Φ12@200mm、竖向构造箍筋Φ8@200mm，外侧纵向筋Φ10@200mm。
六、配筋示意图
详见塔吊基础图
追问起吊高度超过90米怎样计算