最新qtz40塔吊基础验算书底部桩基.docx
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最新qtz40塔吊基础验算书底部桩基
QTZ40塔吊基础验算书(底部桩基)
8、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,
基础以上土的厚度D=0.00m,
塔吊基础混凝土强度等级:
C35
基础厚度Hc=1.2m,
基础宽度Bc=4.5m,
8.2、桩基概况
查国家标准图集03SG409可得,PHC400A95-21为C80混凝土,桩身结构竖向承载力设计值R=1650kN。
现场桩基间距a=2.50m,桩直径=0.40m,
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;
塔基自重标准值:
Fk1=331.09kN;
基础自重标准值:
Gk=500kN;
起重荷载标准值:
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
塔机所受风均布线荷载标准值:
(ωo=0.2kN/m²)
qsk=0.8αβzμsμzωoαoBH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.2×0.35×1.5=0.422kN/m
塔机所受风荷载水平合力标准值:
Fvk=qsk·H=0.422×39=16.46kN
基础顶面风荷载产生的力矩标准值:
Msk=0.5Fvk·H=0.5×16.46×39=321kN·m
8.3.2.2非工作状态下风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值:
(ω’o=0.55kN/m²)
q’sk=0.8αβzμsμzω’oαoBH/H=0.8×1.2×1.59×1.95×1.35×0.55×0.35×1.5=1.3kN/m
塔机所受风荷载水平合力标准值:
F’vk=q’sk·H=1.3×39=50.27kN
基础顶面风荷载产生的力矩标准值:
M’sk=0.5F’vk·H=0.5×50.27×39=980.27kN·m
8.3.3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=30.3×20=606kN·m
2、最大起重荷载产生的力矩标准值:
M2=39.2×10=392kN·m
3、小车产生的力矩标准值:
M3=2.86×10=28.6kN·m
4、平衡臂产生的力矩标准值:
M4=-15.05×6=-90.3kN·m
5、平衡产生的力矩标准值:
M5=-81×11=-891kN·m
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
1、标准组合的倾覆力矩标准值:
Mk=M1+M3+M4+M5+0.9(M2+Msk)
=606+28.6-90.3-891+0.9(392+321)
=295kN·m
2、水平荷载标准值:
Fvk=16.46kN
3、竖向荷载标准值:
塔基自重标准值:
Fk1=331.09kN;
基础自重标准值:
Gk=500kN;
起重荷载标准值:
Fqk=39.2kN;
8.3.4.2非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:
M’k=M1+M4+M5+M’sk
=606-90.3-891+980.27
=604.79kN·m
无起重荷载,小车收拢于塔身边,故没有力矩M2、M3。
2、水平荷载标准值:
F’vk=q’sk·H=1.3×39=50.27kN
3、竖向荷载标准值:
塔基自重标准值:
Fk1=331.09kN;
基础自重标准值:
Gk=500kN;
F’k=Fk1+Gk=331.09+500=831.09kN
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。
8.4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。
8.4.1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:
(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。
8.4.2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。
8.5塔吊基础承载力验算
8.5.1示意图
8.5.2相关数据
1.几何参数:
B1=2250mm;A1=2250mm;H1=1200mm;B=1500mm;A=1500mm;B2=2250mm;A2=2250mm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=831.09kN;Mgxk=604.79kN·m;Vgxk=50.27kN
(2)作用在基础底部的弯矩标准值
Mxk=604.79kN·m
Vxk=50.27kN·m
绕X轴弯矩:
M0xk=604.79kN·m
绕Y轴弯矩:
M0yk=60.32kN·m
(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=997.31kN
Mx=rg·Mgxk+rq·Mqxk=725.75kN·m
Vx=rg·Vgxk+rq·Vqxk=60.32kN
(4)作用在基础底部的弯矩设计值
绕X轴弯矩:
M0x=725.75kN·m
绕Y轴弯矩:
M0y=Vx·H1=60.32×1.20=72.39kN·m
3.材料信息:
混凝土:
C35
钢筋:
HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)
4.基础几何特性:
底面积:
S=(A1+A2)(B1+B2)=4.50×4.50=20.25m2
绕X轴抵抗矩:
Wx=(1/6)(B1+B2)(A1+A2)2=(1/6)×4.50×4.502=15.19m3
绕Y轴抵抗矩:
Wy=(1/6)(A1+A2)(B1+B2)2=(1/6)×4.50×4.502=15.19m3
8.5.3计算过程
8.5.3.1修正地基承载力
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)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=4.50m,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
fa=fak+ηb·γ·(b-3)+ηd·γm·(d-0.5)
=220.00+0.00×18.00×(4.50-3.00)+1.00×18.00×(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)。
8.5.3.2轴心荷载作用下地基承载力验算
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)下列公式验算:
pk=(Fk+Gk)/A(5.2.2-1)
Fk=Fgk+Fqk=831.09+0.00=831.09kN
Gk=20S·d=20×20.25×1.20=486.00kN
pk=(Fk+Gk)/S=(831.09+486.00)/20.25=65.04kPa≤fa,满足要求。
8.5.3.3偏心荷载作用下地基承载力验算
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)下列公式验算:
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、Y方向同时受弯。
偏心距exk=M0yk/(Fk+Gk)=60.32/(831.09+486.00)=0.05m
e=exk=0.05m≤(B1+B2)/6=4.50/6=0.75m
pkmaxX=(Fk+Gk)/S+M0yk/Wy
=(831.09+486.00)/20.25+60.32/15.19=69.01kPa
偏心距eyk=M0xk/(Fk+Gk)=604.79/(831.09+486.00)=0.46m
e=eyk=0.46m≤(A1+A2)/6=4.50/6=0.75m
pkmaxY=(Fk+Gk)/S+M0xk/Wx
=(831.09+486.00)/20.25+604.79/15.19=104.86kPa
pkmax=pkmaxX+pkmaxY-(Fk+Gk)/S=69.01+104.86-65.04=108.83kPa
≤1.2×fa=1.2×232.60=279.12kPa,满足要求。
8.5.3.4基础抗冲切验算
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)下列公式验算:
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=997.31/20.25+72.39/15.19=54.02kPa
pjmin,x=F/S-M0y/Wy=997.31/20.25-72.39/15.19=44.48kPa
pjmax,y=F/S+M0x/Wx=997.31/20.25+725.75/15.19=97.04kPa
pjmin,y=F/S-M0x/Wx=997.31/20.25-725.75/15.19=1.46kPa
pj=pjmax,x+pjmax,y-F/S=54.02+97.04-49.25=101.80kPa
(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)×(1.50+2×1.15+4.50)(4.50-1.50-2×1.15)
=1.45m2
Flx=pj·Alx=101.80×1.45=147.87kN
ab=min{A+2H0,A1+A2}=min{1.50+2×1.15,4.50}=3.80m
amx=(at+ab)/2=(A+ab)/2=(1.50+3.80)/2=2.65m
Flx≤0.7·βhp·ft·amx·H0=0.7×0.97×1570.00×2.650×1.150
=3237.56kN,满足要求。
Y方向:
Aly=1/4·(B+2H0+B1+B2)(A1+A2-A-2H0)
=(1/4)×(1.50+2×1.15+4.50)(4.50-1.50-2×1.15)
=1.45m2
Fly=pj·Aly=101.80×1.45=147.87kN
ab=min{B+2H0,B1+B2}=min{1.50+2×1.15,4.50}=3.80m
amy=(at+ab)/2=(B+ab)/2=(1.50+3.80)/2=2.65m
Fly≤0.7·βhp·ft·amy·H0=0.7×0.97×1570.00×2.650×1.150
=3237.56kN,满足要求。
8.5.3.5基础受压验算
计算公式:
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
Fl≤1.35·βc·βl·fc·Aln(7.8.1-1)
局部荷载设计值:
Fl=997.31kN
混凝土局部受压面积:
Aln=Al=B×A=1.50×1.50=2.25m2
混凝土受压时计算底面积:
Ab=min{B+2A,B1+B2}×min{3A,A1+A2}=20.25m2
混凝土受压时强度提高系数:
βl=sq.(Ab/Al)=sq.(20.25/2.25)=3.00
1.35βc·βl·fc·Aln
=1.35×1.00×3.00×16700.00×2.25
=152178.75kN≥Fl=997.31kN,满足要求。
8.5.3.6基础受弯计算
按《简明高层钢筋混凝土结构设计手册(第二版)》中下列公式验算:
MⅠ=β/48·(L-a)2(2B+b)(pjmax+pjnx)(11.4-7)
MⅡ=β/48·(B-b)2(2L+a)(pjmax+pjny)(11.4-8)
(1)标准节根部受弯计算:
G=1.35Gk=1.35×486.00=656.10kN
Ⅰ-Ⅰ截面处弯矩设计值:
pjnx=pjmin,x+(pjmax,x-pjmin,x)(B1+B2+B)/2/(B1+B2)
=44.48+(54.02-44.48)×(4.50+1.50)/2/4.50
=50.84kPa
MⅠ=β/48·(B1+B2-B)2[2(A1+A2)+A](pjmax,x+pjnx)
=1.0000/48×(4.50-1.50)2×(2×4.50+1.50)×(54.02+50.84)
=206.43kN·m
Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩设计值:
pjny=pjmin,y+(pjmax,y-pjmin,y)(A1+A2+A)/2/(A1+A2)
=1.46+(97.04-1.46)×(4.50+1.50)/2/4.50
=65.18kPa
MⅡ=β/48·(A1+A2-A)2[2(B1+B2)+B](pjmax,y+pjny)
=1.0849/48×(4.50-1.50)2×(2×4.50+1.50)×(97.04+65.18)
=346.46kN·m
Ⅰ-Ⅰ截面受弯计算:
相对受压区高度:
ζ=0.002079配筋率:
ρ=0.000096
ρ<ρmin=0.001500ρ=ρmin=0.001500
计算面积:
1800.00mm2/m
Ⅱ-Ⅱ截面受弯计算:
相对受压区高度:
ζ=0.003492配筋率:
ρ=0.000162
ρ<ρmin=0.001500ρ=ρmin=0.001500
计算面积:
1800.00mm2/m
8.5.3.7计算结果
1.X方向弯矩验算结果:
计算面积:
1800.00mm2/m
采用方案:
C20@100
实配面积:
3141.59mm2/m
2.Y方向弯矩验算结果:
计算面积:
1800.00mm2/m
采用方案:
C20@100
实配面积:
3141.59mm2/m
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