塔吊基础设计计算方案桩基础Word文件下载.docx
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三、塔吊基础设计方案
本工程栋±
0.00相当于绝对高程57.6m,负二层地下室基础顶面标高-11.9m,则相等于绝对标高45.70m,塔吊按保用说明书基础为高度1.42m,则塔吊基础底绝对标高为44.28m,按照塔吊定位图在确定其基础附近最近地勘钻孔为ZK165,根据ZK165钻孔柱状图显示塔吊基础底板下为回填土,一直至第⑥岩土层(强风化岩体)方可作为持力层,基第⑥岩土层底绝对标高为35.80m,相差8.48m,故需采用桩基础方可用于塔吊基础持力。
拟采用人工挖孔桩灌注桩,桩径800mm共4根用于塔吊基础持力。
由于第⑥岩土层风化程度高,强度较低且厚度小,所以以第⑦中风化层作为持力层,有效桩长按8.5m计算,桩身及承台混凝土强度等级C30,承台按塔吊基础原图尺寸5.0m×
5.0m×
1.42m进行设计,配筋根据受力情况进行计算。
四、塔吊桩基础计算书
1、设计依据
.《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008
.《混凝土结构设计规范》GB50010—2002
.《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002
.《建筑机械使用安全规程》JGJ33—2001
.《建筑结构荷载规范》GB50009—2001
.本工程《岩石工程勘察报告》
.施工图纸
.简明施工计算手册
.塔吊使用说明书
2、地质参数以本工程《岩石工程勘察报告》中有关资料为计算依据(以ZK175孔为依据),其主要设计参数(见土层设计计算参数表)。
指标
岩土层
天然地基承载力特征值
(KPa)
压缩模量
(MPa)
土层厚度(m)
凝聚力
桩的侧阻力特征值qsia(KPa)
桩端端阻力特征值qpa(KPa)
填土①
/
5.3
-10
耕植土②
80
-8
淤泥质粘土③
3.8
0.7
11.8
8
粉质粘土④
220
12.1
42.7
(三轴)
35
全风化岩⑤
9.7
0.8
48.7
40
全风化岩⑤-2
140
5.8
16.3
20
强风化岩体⑥
400
(变形模量)
1.7
60
1000
中等风化岩体
粉砂质泥岩⑦-R
900
1200
泥质粉砂岩⑦
2200
2740
2800
细砂岩⑦
3000
4000
3、塔吊基础受力情况(说明书提供)
本工程地下2层,地上18层,地上建筑高度54.15m,标准层层高3m,地下室从基础顶向至±
0.00高度为11.9m,塔吊安装使用高度为66.05m,则安装高度72m,塔吊使用说明书提供的基础荷载如下表:
荷载工况
基础荷载
P(kN)
M(kN.m)
F
Fh
M
MZ
工作状态
700
26
1350
200
4、塔吊基础布置及受力简图
5、桩基承载力验算
5.1单桩桩顶作用力的计算和承载力验算
5.1.1单桩竖向承载力特征值计算
按地基土物理力学指标与承载力参数计算
AP=πr2=π×
0.42=0.5024m2
Ra=qpaAp+up∑qsiali(GB5007—2002)(8.5.5-1)
qpaAp=2800KPa×
0.5024m2=1406.72KN
up∑qsiali=2.51×
(60×
1.7+40×
0.8+8×
0.7+5.3×
-10)=86.6KN
Ra=qpaAp+up∑qsiali=1406.72+86.6=1493.32KN
5.1.2单桩竖向作用力作用下验算
(1)轴心竖向力作用下:
Qk=(FK+GK)/n(GB50007-2002)(8.5.3-1)
=(910.61+887.5)/4=450KN
FK=(700+6×
9.80665)×
1.2=910.61KN
式中:
6×
9.80665为塔吊最大起重荷载。
GK=5×
5×
1.42×
25=887.5KN
Qk=(FK+GK)/n=(748.36+843.75)/4=398KN
根据计算GK=450KN<Ra=1493.32KN(GB50007-2002)(8.5.4-1)
所以中心向力作用力满足承载力要求
(2)偏心竖向力作用下:
由于本桩基为对称布置,且当MxK为最大时其MXK为0,反正MyK为最大时其MxK为0,故取:
MxK=MyK=1.4×
1350=1890KN.m
(GB5007-2002)(8.5.3-2)
Qik=450±
(1890×
1.7×
1.414)/[2×
(1.7×
1.414)2]
=450±
393.12(KN)
Qikmax=450+393.12=843.12KN<1.2Ra=1.2×
1493.32=1792KN
(GB50007-2002)(8.5.4-2)
所以偏心竖向力作用力满足承载力要求。
5.1.3水平力作用下验算:
=26/4=6.5KN
根据(GB5007–2002)第8.5.7条之规定,本桩基作用外力主要为竖向力,其水平力作用很小,故无需验算小平力作用下的桩基承载力。
5.2抗拔力验算
单桩抗拔力特征值计算:
Tuk=∑λiqsikuili(JGJ94-2008)(5.4.6-1)
=86.6×
0.7=60.62KN(λ按0.7平均取值)
Gp=∏×
0.42×
8.5×
25=108.8KN
Nk=Qikmin=450-393.12=56.88KN
Qikmin为正值表示本桩基单桩在最不利荷载下无拔力,则Nk相对于拔力而言为负值。
即:
Nk=-56.88KN<Tuk+Gp=169.42KN(JGJ94-2008)(5.4.5-2)
所以本桩其抗拔力满足要求。
6、桩身截面强度计算
φcAPfc=0.7×
14.3×
5.03×
105=5035KN
其中:
φc——工作条件系数,取0.7
fc——混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.3N/mm2;
(GB50010-2002)(表4.1.4)
AP——桩的截面面积,A=5.03×
105mm2。
本桩基为组合桩,则:
Q=Qikmax=843.12KN
Q=843.12KN<φcAPfc=5035KN(GB5007-2002)(8.5.9)
所以桩身截面混凝土强度满足要求。
7、抗倾覆验算
由于塔吊自身设计时已进行抗倾覆验算,而本桩基承台对原设计塔吊基础尺寸未作改动,并且在桩基已进行抗拔力验算,故无需进行抗倾覆验算。
8、钢筋配筋计算
8.1承台配筋计算
8.1.1、矩形承台弯矩计算
、
(依据《建筑桩技术规范》JGJ94-2008的第5.9.2条)
其中:
Mx1,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
取a/2—B/2=0.90(m);
Ni1——扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN),
Ni1=Ni-G/n=1493.32-887.5/4=1271.45KN/m2;
经过计算得到弯矩设计值:
Mx=My=2×
1271.45×
0.9=2288.6KN.m。
8.1.2、矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。
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,期间按线性内插法得1.00;
fc——混凝土抗压强度设计值查表得14.30N/mm2;
h0——承台的计算高度Hc-50.00=1420-50=1370.00mm;
fy——钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
经过计算得:
2288.6×
106/(1.00×
14.30×
5000.00×
1370.002)=0.017;
1-(1-2×
0.017)0.5=0.0171
=1-0.0171/2=0.9915
=Asy=2288.6×
106/(0.9915×
1370.00×
300.00)=5616mm2。
参照原塔吊基础图配筋设计,基础承台配筋上、下排纵筋为A20@165双向双层,现修改为B20@165(As=9740mm)>
5516mm2,能满足要求。
,除其上、下排纵筋按上式验算结果由A20@165改为B20@165外,其余配筋均按原塔吊基础图不变。
8.1.3、矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.1条。
V≦βhsaftb0h0
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性,
V=(910.61/4+393.12)×
2=462.57×
2=1242KN
βhsaftb0h0=0.874×
1.056×
1.43×
5000×
1370=9.04×
106N
式中:
b0——承台计算截面处的计算宽度,b0=5000mm;
h0——承台计算截面处的计算高度,h0=1300mm;
βhs=(800/h0)1/4=(800/1370)1/4=0.874
λ=900/1370=0.657
a=1.75/(λ+1)=1.75/(0.657+1)=1.056
ft——混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.430N/mm2;
则,V=1242KN<βhsaftb0h0=9.04×
106N=9040KN
经过计算承台混凝土已满足抗剪要求,只需按构造配置箍筋!
8.2、桩配筋计算
通过上述计算得知,本方案设计中的桩不属于抗拔桩及承受水平力为主的桩,所以桩身配筋按最小配筋率计算。
灌注桩桩身按最小配筋率0.65%计算。
As=ρA=0.65%×
π×
4002=3267.25mm2
所以桩身按最小配筋率配筋,桩身配筋为16B18,
A’si=254.5×
16=4072mm2>
Asi
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