塔吊地基承载力计算.docx
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塔吊地基承载力计算
标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
塔吊地基承载力计算
矩形板式基础计算书
计算依据:
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
一、塔机属性
塔机型号
QTZ80(TC6012A-6A)
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)
40
塔机独立状态的计算高度H(m)
45
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B(m)
1.7
二、塔机荷载
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0(kN)
400
起重臂自重G1(kN)
60.7
起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)
29
小车和吊钩自重G2(kN)
3.5
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)
3
最大起重力矩M2(kN.m)
1134
平衡臂自重G3(kN)
34.6
平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)
6
平衡块自重G4(kN)
183
平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)
12
2、风荷载标准值ωk(kN/m2)
工程所在地
河南郑州市
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
B类(田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区)
风振系数βz
工作状态
1.59
非工作状态
1.65
风压等效高度变化系数μz
1.34
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
0.8×1.2×1.59×1.95×1.34×0.2=0.8
非工作状态
0.8×1.2×1.65×1.95×1.34×0.45=1.86
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)
400+60.7+3.5+34.6+183=681.8
起重荷载标准值Fqk(kN)
60
竖向荷载标准值Fk(kN)
681.8+60=741.8
水平荷载标准值Fvk(kN)
0.8×0.35×1.7×45=21.42
倾覆力矩标准值Mk(kN·m)
60.7×29+3.5×3-34.6×6-183×12+0.9×(1134+0.5×21.42×45)=821.56
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'(kN)
Fk1=681.8
水平荷载标准值Fvk'(kN)
1.86×0.35×1.7×45=49.8
倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)
60.7×29-34.6×6-183×12+0.5×49.8×45=477.2
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=1.2×681.8=818.16
起重荷载设计值FQ(kN)
1.4FQk=1.4×60=84
竖向荷载设计值F(kN)
818.16+84=902.16
水平荷载设计值Fv(kN)
1.4Fvk=1.4×21.42=29.99
倾覆力矩设计值M(kN·m)
1.2×(60.7×29+3.5×3-34.6×6-183×12)+1.4×0.9×(1134+0.5×21.42×45)=1276.74
非工作状态
竖向荷载设计值F'(kN)
1.2Fk'=1.2×681.8=818.16
水平荷载设计值Fv'(kN)
1.4Fvk'=1.4×49.8=69.72
倾覆力矩设计值M'(kN·m)
1.2×(60.7×29-34.6×6-183×12)+1.4×0.5×49.8×45=796.74
三、基础验算
基础布置
基础长l(m)
6
基础宽b(m)
6
基础高度h(m)
1.35
基础参数
基础混凝土强度等级
C35
基础混凝土自重γc(kN/m3)
25
基础上部覆土厚度h’(m)
0
基础上部覆土的重度γ’(kN/m3)
19
基础混凝土保护层厚度δ(mm)
50
地基参数
地基承载力特征值fak(kPa)
150
基础宽度的地基承载力修正系数ηb
2
基础埋深的地基承载力修正系数ηd
3
基础底面以下的土的重度γ(kN/m3)
19
基础底面以上土的加权平均重度γm(kN/m3)
19
基础埋置深度d(m)
20
修正后的地基承载力特征值fa(kPa)
1375.5
基础及其上土的自重荷载标准值:
Gk=blhγc=6×6×1.35×25=1215kN
基础及其上土的自重荷载设计值:
G=1.2Gk=1.2×1215=1458kN
荷载效应标准组合时,平行基础边长方向受力:
Mk''=G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4+0.9×(M2+0.5FvkH/1.2)
=60.7×29+3.5×3-34.6×6-183×12+0.9×(1134+0.5×21.42×45/1.2)
=749.26kN·m
Fvk''=Fvk/1.2=21.42/1.2=17.85kN
荷载效应基本组合时,平行基础边长方向受力:
M''=1.2×(G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4)+1.4×0.9×(M2+0.5FvkH/1.2)
=1.2×60.7×29+3.5×3-34.6×6-183×12)+1.4×0.9×(1134+0.5×21.42×45/1.2)
=1175.53kN·m
Fv''=Fv/1.2=29.99/1.2=24.99kN
基础长宽比:
l/b=6/6=1≤1.1,基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=6×62/6=36m3
Wy=bl2/6=6×62/6=36m3
相应于荷载效应标准组合时,同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩:
Mkx=Mkb/(b2+l2)0.5=821.56×6/(62+62)0.5=580.93kN·m
Mky=Mkl/(b2+l2)0.5=821.56×6/(62+62)0.5=580.93kN·m
1、偏心距验算
相应于荷载效应标准组合时,基础边缘的最小压力值:
Pkmin=(Fk+Gk)/A-Mkx/Wx-Mky/Wy
=(741.8+1215)/36-580.93/36-580.93/36=22.08kPa≥0
偏心荷载合力作用点在核心区内。
2、基础底面压力计算
Pkmin=22.08kPa
Pkmax=(Fk+Gk)/A+Mkx/Wx+Mky/Wy
=(741.8+1215)/36+580.93/36+580.93/36=86.63kPa
3、基础轴心荷载作用应力
Pk=(Fk+Gk)/(lb)=(741.8+1215)/(6×6)=54.36kN/m2
4、基础底面压力验算
(1)、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
=150.00+2.00×19.00×(6.00-3)+3.00×19.00×(20.00-0.5)=1375.50kPa
(2)、轴心作用时地基承载力验算
Pk=54.36kPa≤fa=1375.5kPa
满足要求!
(3)、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=86.63kPa≤1.2fa=1.2×1375.5=1650.6kPa
满足要求!
5、基础抗剪验算
基础有效高度:
h0=h-δ=1350-(50+22/2)=1289mm
X轴方向净反力:
Pxmin=γ(Fk/A-(Mk''+Fvk''h)/Wx)=1.35×(741.800/36.000-(749.263+17.850×1.350)/36.000)=-1.184kN/m2
Pxmax=γ(Fk/A+(Mk''+Fvk''h)/Wx)=1.35×(741.800/36.000+(749.263+17.850×1.350)/36.000)=56.819kN/m2
假设Pxmin=0,偏心安全,得
P1x=((b+B)/2)Pxmax/b=((6.000+1.700)/2)×56.819/6.000=36.459kN/m2
Y轴方向净反力:
Pymin=γ(Fk/A-(Mk''+Fvk''h)/Wy)=1.35×(741.800/36.000-(749.263+17.850×1.350)/36.000)=-1.184kN/m2
Pymax=γ(Fk/A+(Mk''+Fvk''h)/Wy)=1.35×(741.800/36.000+(749.263+17.850×1.350)/36.000)=56.819kN/m2
假设Pymin=0,偏心安全,得
P1y=((l+B)/2)Pymax/l=((6.000+1.700)/2)×56.819/6.000=36.459kN/m2
基底平均压力设计值:
px=(Pxmax+P1x)/2=(56.82+36.46)/2=46.64kN/m2
py=(Pymax+P1y)/2=(56.82+36.46)/2=46.64kPa
基础所受剪力:
Vx=|px|(b-B)l/2=46.64×(6-1.7)×6/2=601.64kN
Vy=|py|(l-B)b/2=46.64×(6-1.7)×6/2=601.64kN
X轴方向抗剪:
h0/l=1289/6000=0.21≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×6000×1289=32289.45kN≥Vx=601.64kN
满足要求!
Y轴方向抗剪:
h0/b=1289/6000=0.21≤4
0.25βcfcbh0=0.25×1×16.7×6000×1289=32289.45kN≥Vy=601.64kN
满足要求!
四、基础配筋验算
基础底部长向配筋
HRB400Φ22@170
基础底部短向配筋
HRB400Φ22@170
基础顶部长向配筋
HRB400Φ22@170
基础顶部短向配筋
HRB400Φ22@170
1、基础弯距计算
基础X向弯矩:
MⅠ=(b-B)2pxl/8=(6-1.7)2×46.64×6/8=646.76kN·m
基础Y向弯矩:
MⅡ=(l-B)2pyb/8=(6-1.7)2×46.64×6/8=646.76kN·m
2、基础配筋计算
(1)、底面长向配筋面积
αS1=|MⅡ|/(α1fcbh02)=646.76×106/(1×16.7×6000×12892)=0.004
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.004)0.5=0.004
γS1=1-ζ1/2=1-0.004/2=0.998
AS1=|MⅡ|/(γS1h0fy1)=646.76×106/(0.998×1289×360)=1396mm2
基础底需要配筋:
A1=max(1396,ρbh0)=max(1396,0.0015×6000×1289)=11601mm2
基础底长向实际配筋:
As1'=13790mm2≥A1=11601mm2
满足要求!
(2)、底面短向配筋面积
αS2=|MⅠ|/(α1fclh02)=646.76×106/(1×16.7×6000×12892)=0.004
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(
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