塔吊四桩基础及附墙方案Word下载.docx
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600kN·
m,基础所受的水平力:
30kN,
标准节长度:
2.8m,
所处城市:
广东清远市,基本风压ω0:
0.5kN/m2,
地面粗糙度类别为:
B类田野乡村,风荷载高度变化系数μz:
2.09。
二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重(包括压重)F1=245.00kN,
塔吊最大起重荷载F2=60.00kN,
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×
(F1+F2)=366.00kN,
1、塔吊风荷载计算
依据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)中风荷载体型系数:
地处广东广州市,基本风压为ω0=0.50kN/m2;
查表得:
荷载高度变化系数μz=2.09;
挡风系数计算:
φ=[3B+2b+(4B2+b2)1/2]c/(Bb)=[(3×
1.6+2×
2.8+(4×
1.62+2.82)0.5)×
0.012]/(1.6×
2.8)=0.039;
因为是角钢/方钢,体型系数μs=2.9;
高度z处的风振系数取:
βz=1.0;
所以风荷载设计值为:
ω=0.7×
βz×
μs×
μz×
ω0=0.7×
1.00×
2.9×
2.09×
0.5=2.121kN/m2;
2、塔吊弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算:
Mω=ω×
φ×
B×
H×
0.5=2.121×
0.039×
1.6×
93×
0.5=576.063kN·
m;
Mkmax=Me+Mω+P×
hc=600+576.063+30×
1.5=1221.06kN·
三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
1.桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.1.1条,在实际情况中x、y轴是随机变化的,所以取最不利情况计算。
Ni=(F+G)/n±
Mxyi/∑yi2±
Myxi/∑xi2
其中n──单桩个数,n=4;
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值,F=366.00kN;
G──桩基承台的自重:
G=1.2×
(25×
Bc×
Hc)=1.2×
5.50×
1.50)=1361.25kN;
Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取1709.48kN·
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.83m;
Ni──单桩桩顶竖向力设计值;
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值,
最大压力:
Nmax=(366.00+1361.25)/4+1709.48×
2.83/(2×
2.832)=734.01kN。
最小压力:
Nmin=(366.00+1361.25)/4-1709.48×
2.832)=129.62kN。
不需要验算桩的抗拔
2.承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.1条。
Mx=∑Niyi
My=∑Nixi
其中Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=1.20m;
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值,Ni1=Ni-G/n=393.70kN;
经过计算得到弯矩设计值:
Mx=My=2×
393.70×
1.20=944.87kN·
m。
四、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。
αs=M/(α1fcbh02)
ζ=1-(1-2αs)1/2
γs=1-ζ/2
As=M/(γsh0fy)
式中,αl──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16.70N/mm2;
ho──承台的计算高度:
Hc-50.00=1450.00mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=210.00N/mm2;
经过计算得:
αs=944.87×
106/(1.00×
16.70×
5500.00×
1450.002)=0.005;
ξ=1-(1-2×
0.005)0.5=0.005;
γs=1-0.005/2=0.998;
Asx=Asy=944.87×
106/(0.998×
1450.00×
210.00)=3110.66mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
1500.00×
0.15%=12375.00mm2。
建议配筋值:
HPB235钢筋,25@205。
承台底面单向根数26根。
实际配筋值12763.4mm2。
五、承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条,斜截面受剪承载力满足下面公式:
γ0V≤βfcb0h0
其中,γ0──建筑桩基重要性系数,取1.00;
b0──承台计算截面处的计算宽度,b0=5500mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1450mm;
λ──计算截面的剪跨比,λ=a/h0此处,a=(4000.00-1600.00)/2=1200.00mm;
当λ<
0.3时,取λ=0.3;
当λ>
3时,取λ=3,得λ=0.83;
β──剪切系数,当0.3≤λ<1.4时,β=0.12/(λ+0.3);
当1.4≤λ≤3.0时,β=0.2/(λ+1.5),得β=0.11;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
则,1.00×
734.01=734.009kN≤0.11×
5500×
1450/1000=14650.075kN;
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
六、桩竖向极限承载力验算
依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3条,单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算:
R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp
Qsk=u∑qsikli
Qpk=qpkAp
其中R──复合桩基的竖向承载力设计值;
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值;
Qpk──单桩总极限端阻力标准值;
ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数,桩端阻群桩效应系数;
γs,γp──分别为桩侧阻抗力分项系数,桩端阻抗力分项系数;
qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值;
qpk──极限端阻力标准值;
u──桩身的周长,u=1.571m;
Ap──桩端面积,Ap=0.283m2;
li──第i层土层的厚度;
各土层厚度及阻力标准值如下表:
序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)抗拔系数土名称
110.0025.00965.000.70粉土或砂土
215.0084.506750.000.70砂类土中挤土群桩
由于桩的入土深度为18.00m,所以桩端是在第2层土层。
单桩竖向承载力验算:
R=1.571×
(10.00×
25.00×
1.00+8.00×
84.50×
1.00)/1.65+1.11×
6750.00×
0.283/1.65=2.16×
103kN>
N=734.009kN;
上式计算的R的值大于最大压力734.01kN,所以满足要求!
七、四附着计算
1、支座力计算
塔机按照说明书与建筑物附着时,最上面一道附着装置的负荷最大,因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。
附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁,其内力及支座反力计算如下:
风荷载标准值应按照以下公式计算:
ωk=ω0×
βz=0.500×
0.130×
1.860×
0.700=0.085kN/m2;
其中ω0──基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用:
ω0=0.500kN/m2;
μz──风压高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用:
μz=1.860;
μs──风荷载体型系数:
μs=0.130;
βz──高度Z处的风振系数,βz=0.700;
风荷载的水平作用力:
q=ωk×
Ks=0.085×
1.600×
0.200=0.027kN/m;
其中ωk──风荷载水平压力,ωk=0.085kN/m2;
B──塔吊作用宽度,B=1.600m;
Ks──迎风面积折减系数,Ks=0.200;
实际取风荷载的水平作用力q=0.042kN/m;
塔吊的最大倾覆力矩:
M=630.000kN·
弯矩图
变形图
剪力图
2、附着杆内力计算
塔吊四附着杆件的计算属于一次超静定问题,采用结构力学计算个杆件内力:
计算简图:
方法的基本方程:
计算过程如下:
δ11X1+Δ1p=0
Δ1p=∑Ti0Ti/EA
δ11=∑Ti0Tili/EA
其中:
Δ1p为静定结构的位移;
Ti0为F=1时各杆件的轴向力;
Ti为在外力M和P作用下时各杆件的轴向力;
li为为各杆件的长度。
虑到各杆件的材料截面相同,在计算中将弹性模量与截面面积的积EA约去,可以得到:
X1=-Δ1p/δ11
各杆件的轴向力为:
T1*=X1T2*=T20X1+T2T3*=T30X1+T3T4*=T40X1+T4
以上的计算过程将从0-360度循环,解得每杆件的最大轴压力,最大轴拉力:
杆1的最大轴向拉力为:
17.17kN;
杆2的最大轴向拉力为:
36.25kN;
杆3的最大轴向拉力为:
37.10kN;
杆4的最大轴向拉力为:
19.14kN;
杆1的最大轴向压力为:
杆2的最大轴向压力为:
杆3的最大轴向压力为:
杆4的最大轴向压力为:
3、附着杆强度验算
1.杆件轴心受拉强度验算
验算公式:
σ=N/An≤f
其中σ--杆件的受拉应力;
N--杆件的最大轴向拉力,N=37.100kN;
An--杆件的截面面积,本工程选取的是14a号槽钢;
查表可知An=1851.00mm2。
经计算,杆件的最大受拉应力σ=37.100×
103/1851.00=20.043N/mm2,
最大拉应力20.043N/mm2小于允许应力215N/mm2,满足要求。
2.杆件轴心受压强度验算
σ=N/φAn≤f
其中σ--为杆件的受压应力;
N--为杆件的轴向压力,杆1:
取N
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