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起重臂自重G1=47.4kN;
小车和吊钩自重G2=5.15kN;
平衡臂自重G3=17.5kN;
平衡块自重G4=147kN;
塔吊最大起重荷载Qmax=58.8kN;
塔吊最小起重荷载Qmax=9.8kN;
塔基自重标准值:
Fk1=531.63kN;
基础自重标准值:
Gk=800kN;
起重荷载标准值:
Fqk=58.8kN;
7.3.2风荷载计算
7.3.2.1工作状态下风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值:
(ωo=0.2kN/m²
)
qsk=0.8αβzμsμzωoαoBH/H=0.8×
1.2×
1.59×
1.95×
1.35×
0.2×
0.35×
1.6=0.45kN/m
塔机所受风荷载水平合力标准值:
Fvk=qsk·
H=0.45×
30=13.53kN
基础顶面风荷载产生的力矩标准值:
Msk=0.5Fvk·
H=0.5×
13.53×
30=203kN·
m
7.3.2.2非工作状态下风荷载标准值
(ω’o=0.55kN/m²
q’sk=0.8αβzμsμzω’oαoBH/H=0.8×
0.55×
1.6=1.24kN/m
F’vk=q’sk·
H=1.24×
30=37.2kN
M’sk=0.5F’vk·
37.2×
30=558kN·
7.3.3塔机的倾覆力矩
塔机自身的倾覆力矩,向起重臂方向为正,向平衡臂的方向为负。
1、大臂自重产生的力矩标准值:
M1=47.4×
21.56=1021.94kN·
2、最大起重荷载产生的力矩标准值:
M2=58.8×
10.97=645.04kN·
3、小车产生的力矩标准值:
M3=5.15×
10.97=56.5kN·
4、平衡臂产生的力矩标准值:
M4=-17.5×
7.24=-126.7kN·
5、平衡产生的力矩标准值:
M5=-147×
12=-1764kN·
7.3.4综合分析计算
7.3.4.1工作状态下塔基对基础顶面的作用
1、标准组合的倾覆力矩标准值:
Mk=M1+M3+M4+M5+0.9(M2+Msk)
=1021.94+56.5-126.7-1764+0.9(645.04+203)
=-49.24kN·
2、水平荷载标准值:
Fvk=13.53kN
3、竖向荷载标准值:
7.3.4.2非工作状态下塔基对基础顶面的作用
M’k=M1+M4+M5+M’sk
=1021.94-126.7-1764+558
=-301.76kN·
无起重荷载,小车收拢于塔身边,故没有力矩M2、M3。
F’k=Fk1+Gk=531.63+800=1331.63kN
比较以上工况和非工况的计算,可知本例塔机在非工作状态时对于基础传递的倾覆力矩最大,故应该按照非工作状态的荷载组合进行塔吊基础承载力验算。
7.4桩基承载力验算
倾覆力矩按照最不利的对角线方向作用,取最不利的非工作状态荷载进行验算。
7.4.1桩基竖向荷载验算
1、轴心竖向力作用下:
(以最不利情况塔吊基础底部只有两根桩进行验算)
满足要求。
2、偏心竖向力作用下:
7.4.2桩身轴心受压承载力验算
,查国家标准图集03SG409可得,PHC400A95-21桩身结构竖向承载力设计值R=1650kN。
,轴心受压承载力符合设计要求。
7.5塔吊基础承载力验算
7.5.1示意图
7.5.2相关数据
1.几何参数:
B1=2600mm;
A1=2600mm;
H1=1200mm;
B=1600mm;
A=1600mm;
B2=2600mm;
A2=2600mm;
基础埋深d=1.20m
2.荷载值:
(1)作用在基础顶部的标准值荷载
Fgk=1331.63kN;
Mgyk=301.76kN·
m;
Vgxk=37.20kN
(2)作用在基础底部的弯矩标准值
Myk=301.76kN·
Vxk=37.20kN·
绕Y轴弯矩:
M0yk=Myk+Vxk·
(H1+H2)=301.76+37.20×
1.20=346.40kN·
(3)作用在基础顶部的基本组合荷载
不变荷载分项系数rg=1.20活荷载分项系数rq=1.40
F=rg·
Fgk+rq·
Fqk=1597.96kN
My=rg·
Mgyk+rq·
Mqyk=362.11kN·
Vx=rg·
Vgxk+rq·
Vqxk=44.64kN
(4)作用在基础底部的弯矩设计值
M0y=My+Vx·
H1=362.11+44.64×
1.20=415.68kN·
3.材料信息:
混凝土:
C35;
钢筋:
HRB335(20MnSi)
4.基础几何特性:
底面积:
S=(A1+A2)(B1+B2)=5.20×
5.20=27.04m2
绕X轴抵抗矩:
Wx=(1/6)(B1+B2)(A1+A2)2=(1/6)×
5.20×
5.202=23.43m3
绕Y轴抵抗矩:
Wy=(1/6)(A1+A2)(B1+B2)2=(1/6)×
7.5.3计算过程
7.5.3.1修正地基承载力
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2019)下列公式验算:
fa=fak+ηb·
γ·
(b-3)+ηd·
γm·
(d-0.5)(式5.2.4)
式中:
fak=220.00kPa
ηb=0.00,ηd=1.00
γ=18.00kN/m3γm=18.00kN/m3
b=5.20m,d=1.20m
如果b<3m,按b=3m,如果b>
6m,按b=6m
如果d<0.5m,按d=0.5m
(d-0.5)
=220.00+0.00×
18.00×
(5.20-3.00)+1.00×
(1.20-0.50)
=232.60kPa
修正后的地基承载力特征值fa=232.60kPa(满足塔吊基础说明书不得低于200kPa的要求)。
7.5.3.2轴心荷载作用下地基承载力验算
计算公式:
pk=(Fk+Gk)/A(5.2.2-1)
Fk=Fgk+Fqk=1331.63+0.00=1331.63kN
Gk=20S·
d=20×
27.04×
1.20=648.96kN
pk=(Fk+Gk)/S=(1331.63+648.96)/27.04=73.25kPa≤fa,满足要求。
7.5.3.3偏心荷载作用下地基承载力验算
当e≤b/6时,pkmax=(Fk+Gk)/A+Mk/W(5.2.2-2)
pkmin=(Fk+Gk)/A-Mk/W(5.2.2-3)
当e>b/6时,pkmax=2(Fk+Gk)/3la(5.2.2-4)
X方向:
偏心距exk=M0yk/(Fk+Gk)=346.40/(1331.63+648.96)=0.17m
e=exk=0.17m≤(B1+B2)/6=5.20/6=0.87m
pkmaxX=(Fk+Gk)/S+M0yk/Wy
=(1331.63+648.96)/27.04+346.40/23.43=88.03kPa
≤1.2×
fa=1.2×
232.60=279.12kPa,满足要求。
7.5.3.4基础抗冲切验算
Fl≤0.7·
βhp·
ft·
am·
h0(8.2.7-1)
Fl=pj·
Al(8.2.7-3)
am=(at+ab)/2(8.2.7-2)
pjmax,x=F/S+M0y/Wy=1597.96/27.04+415.68/23.43=76.83kPa
pjmin,x=F/S-M0y/Wy=1597.96/27.04-415.68/23.43=41.36kPa
pjmax,y=F/S+M0x/Wx=1597.96/27.04+0.00/23.43=59.10kPa
pjmin,y=F/S-M0x/Wx=1597.96/27.04-0.00/23.43=59.10kPa
pj=pjmax,x+pjmax,y-F/S=76.83+59.10-59.10=76.83kPa
(1)标准节对基础的冲切验算:
H0=H1+H2-as=1.20+0.00-0.05=1.15m
X方向:
Alx=1/4·
(A+2H0+A1+A2)(B1+B2-B-2H0)
=(1/4)×
(1.60+2×
1.15+5.20)(5.20-1.60-2×
1.15)
=2.96m2
Flx=pj·
Alx=76.83×
2.96=227.24kN
ab=min{A+2H0,A1+A2}=min{1.60+2×
1.15,5.20}=3.90m
amx=(at+ab)/2=(A+ab)/2=(1.60+3.90)/2=2.75m
Flx≤0.7·
amx·
H0=0.7×
0.97×
1570.00×
2.750×
1.150
=3359.73kN,满足要求。
Y方向:
Aly=1/4·
(B+2H0+B1+B2)(A1+A2-A-2H0)
Fly=pj·
Aly=76.83×
ab=min{B+2H0,B1+B2}=min{1.60+2×
amy=(at+ab)/2=(B+ab)/2=(1.60+3.90)/2=2.75m
Fly≤0.7·
amy·
7.5.3.5基础受压验算
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2019)
Fl≤1.35·
βc·
βl·
fc·
Aln(7.8.1-1)
局部荷载设计值:
Fl=1597.96kN
混凝土局部受压面积:
Aln=Al=B×
A=1.60×
1.60=2.56m2
混凝土受压时计算底面积:
Ab=min{B+2A,B1+B2}×
min{3A,A1+A2}=23.04m2
混凝土受压时强度提高系数:
βl=sq.(Ab/Al)=sq.(23.04/2.56)=3.00
1.35βc·
Aln
=1.35×
1.00×
3.00×
16700.00×
2.56
=173145.60kN≥Fl=1597.96kN,满足要求。
7.5.3.6基础受弯计算
MⅠ=a12[(2l+a'
)(pmax+p-2G/A)+(pmax-p)·
l]/12(8.2.7-4)
MⅡ=(l-a'
)2(2b+b'
)(pmax+pmin-2G/A)/48(8.2.7-5)
(1)基础根部受弯计算:
G=1.35Gk=1.35×
648.96=876.10kN
X方向受弯截面基底反力设计值:
pminx=(F+G)/S-M0y/Wy=(1597.96+876.10)/27.04-415.68/23.43=73.76kPa
pmaxx=(F+G)/S+M0y/Wy=(1597.96+876.10)/27.04+415.68/23.43=109.23kPa
pnx=pminx+(pmaxx-pminx)(2B1+B)/[2(B1+B2)]
=73.76+(109.23-73.76)×
6.80/(2×
5.20)
=96.95kPa
Ⅰ-Ⅰ截面处弯矩设计值:
MⅠ=[(B1+B2)/2-B/2]2{[2(A1+A2)+A](pmaxx+pnx-2G/S)
+(pmaxx-pnx)(A1+A2)}/12
=(5.20/2-1.60/2)2((2×
5.20+1.60)(109.23+96.95-2×
876.10/27.04)
+(109.23-96.95)×
5.20)/12
=475.34kN.m
Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩设计值:
MⅡ=(A1+A2-A)2[2(B1+B2)+B](pmaxx+pminx-2G/S)/48
=(5.20-1.60)2(2×
5.20+1.60)(109.23+73.76-2×
876.10/27.04)/48
=382.94kN.m
Ⅰ-Ⅰ截面受弯计算:
相对受压区高度:
ζ=0.004148配筋率:
ρ=0.000231
ρ<
ρmin=0.001500,ρ=ρmin=0.001500;
计算面积:
1800.00mm2/m
Ⅱ-Ⅱ截面受弯计算:
ζ=0.003340配筋率:
ρ=0.000186
ρmin=0.001500,ρ=ρmin=0.001500;
7.5.3.7计算结果
1.X方向弯矩验算结果:
实配面积:
2454.37mm2/m
采用方案:
B25@200
2.Y方向弯矩验算结果:
3、QTZ40塔吊基础承载力验算
1、2、5#塔吊为QTZ40塔吊,塔吊为独立状态计算,分工况和非工况两种状态分别进行塔吊基础的受力分析。
8.1、塔机概况
塔吊型号:
QTZ40,
塔吊最大安装高度H=35m(2#塔吊)
塔身宽度B=1.5m,
自重F1=201.88kN,
最大起重荷载F2=39.2kN,
基础厚度Hc=1.2m,
基础宽度Bc=4.5m,
8.2、桩基概况
8.3、桩基荷载计算分析
8.3.1自重荷载以及起重荷载
塔吊自重G0=201.88kN;
起重臂自重G1=30.3kN;
小车和吊钩自重G2=2.86kN;
平衡臂自重G3=15.05kN;
平衡块自重G4=81kN;
塔吊最大起重荷载Qmax=39.2kN;
塔吊最小起重荷载Qmax=7.84kN;
Fk1=331.09kN;
Gk=500kN;
Fqk=39.2kN;
8.3.2风荷载计算
8.3.2.1工作状态下风荷载标准值
1.5=0.422kN/m
H=0.422×
39=16.46kN
16.46×
39=321kN·
8.3.2.2非工作状态下风荷载标准值
1.5=1.3kN/m
H=1.3×
39=50.27kN
50.27×
39=980.27kN·
8.3.3塔机的倾覆力矩
M1=30.3×
20=606kN·
M2=39.2×
10=392kN·
M3=2.86×
10=28.6kN·
M4=-15.05×
6=-90.3kN·
M5=-81×
11=-891kN·
8.3.4综合分析计算
8.3.4.1工作状态下塔基对基础顶面的作用
=606+28.6-90.3-891+0.9(392+321)
=295kN·
Fvk=16.46kN
8.3.4.2非工作状态下塔基对基础顶面的作用
=606-90.3-891+980.27
=604.79kN·
F’k=Fk1+Gk=331.09+500=831.09kN
8.4桩基承载力验算
8.4.1桩基竖向荷载验算
8.4.2桩身轴心受压承载力验算
8.5塔吊基础承载力验算
8.5.1示意图
8.5.2相关数据
B1=2250mm;
A1=2250mm;
B=1500mm;
A=1500mm;
B2=2250mm;
A2=2250mm基础埋深d=1.20m
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