7种塔吊基础计算.docx
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7种塔吊基础计算
7种塔吊基础计算
1、单桩基础计算
2、十字交叉梁基础计算
3、附着计算
4、天然基础计算
5、三桩基础计算书
6、四桩基础计算书
7、塔吊附着计算
一、塔吊单桩基础计算书
一.参数信息
塔吊型号:
QT60,自重(包括压重)F1=245.00kN,最大起重荷载F2=60.00kN
塔吊倾覆力距M=600.00kN.m,塔吊起重高度H=50.00m,塔身宽度B=1.60m
混凝土强度:
C35,钢筋级别:
Ⅱ级,混凝土的弹性模量Ec=14500.00N/mm2
桩直径或方桩边长d=2.50m,地基土水平抗力系数m=8.00MN/m4
桩顶面水平力H0=100.00kN,保护层厚度:
50mm
二.塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
1.塔吊自重(包括压重)F1=245.00kN
2.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
塔吊的倾覆力矩M=1.4×600.00=840.00kN.m
三.桩身最大弯矩计算
计算简图:
1.按照m法计算桩身最大弯矩:
计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.4.5条,并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。
(1)计算桩的水平变形系数(1/m):
其中m──地基土水平抗力系数;
b0──桩的计算宽度,b0=3.15m。
E──抗弯弹性模量,E=0.67Ec=9715.00N/mm2;
I──截面惯性矩,I=1.92m4;
经计算得到桩的水平变形系数:
=0.271/m
(2)计算Dv:
Dv=100.00/(0.27×840.00)=0.45
(3)由Dv查表得:
Km=1.21
(4)计算Mmax:
经计算得到桩的最大弯矩值:
Mmax=840.00×1.21=1018.87kN.m。
由Dv查表得:
最大弯矩深度z=0.74/0.27=2.78m。
四.桩配筋计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.3.8条。
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件,其截面受压承载力计算:
(1)偏心受压构件,其偏心矩增大系数按下式计算:
式中l0──桩的计算长度,取l0=4.00m;
h──截面高度,取h=2.50m;
h0──截面有效高度,取h0=2.50m;
1──偏心受压构件的截面曲率修正系数:
解得:
1=1.00
A──构件的截面面积,取A=4.91m2;
2──构件长细比对截面曲率的影响系数,当l0/h<15时,取1.0,否则按下式:
解得:
2=1.00
经计算偏心增大系数=1.00。
(2)偏心受压构件应符合下例规定:
式中As──全部纵向钢筋的截面面积,取As;
r──圆形截面的半径,取r=1.25m;
rs──纵向钢筋重心所在圆周的半径,取rs=1.20m;
e0──轴向压力对截面重心的偏心矩,取e0=2.78m;
ea──附加偏心矩,取ea=0.08m;
──对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2的比值,取=0.53;
t──中断纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值,当>0.625时,取t=0:
由上两式计算结果:
只需构造配筋!
五.桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3条
根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值,取其中最大值N=366.00kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式:
其中Quk──最大极限承载力标准值;
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值;
Qpk──单桩总极限端阻力标准值;
qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,按下表取值;
qpk──极限端阻力标准值,按下表取值;
u──桩身的周长,u=7.854m;
Ap──桩端面积,取Ap=4.91m2;
li──第i层土层的厚度,取值如下表;
厚度及侧阻力标准值表如下:
序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)土类别
1222500粘性土或粉土
2213500粘性土或粉土
3061675砂土或碎石类土
由于桩的入土深度为4m,所以桩端是在第2层土层。
最大压力验算:
R=7.85×(2×22×1.00+2×13×1.00)+0.75×500.00×4.91=2395.76kN
上式计算的R的值大于最大压力366.00kN,所以满足要求!
二、塔吊十字交叉梁基础计算书
一.参数信息
塔吊型号:
QT60,自重(包括压重)F1=245.00kN,最大起重荷载F2=60.00kN
塔吊倾覆力距M=600.00kN.m,塔吊起重高度H=37.00m,塔身宽度B=1.6m
混凝土强度:
C35,钢筋级别:
Ⅱ级,桩直径或方桩边长d=0.50m
桩间距=3000mm交叉梁的宽度=300mm,交叉梁的高度=500mm
保护层厚度:
50mm
二.塔吊对交叉梁中心作用力的计算
1.塔吊自重(包括压重)F1=245.00kN
2.塔吊最大起重荷载F2=60.00kN
作用于塔吊的竖向力F=1.2×(F1+F2)=366.00kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×600.00=840.00kN.m
三.交叉梁最大弯矩和桩顶竖向力的计算
计算简图:
十字交叉梁计算模型(最大弯矩M方向与十字交叉梁平行)。
两段梁四个支点力分别为
RA=N/4-3M/2LRB=N/4+3M/2L
RC=N/4RD=N/4
两段梁的最大弯矩分别为
M1=N(L-b)2/16L+M/2M2=N(L-b)2/16L
得到最大支座力为Rmax=RB,最大弯矩为Mmax=M1。
桩顶竖向力Rmax:
Rmax=N/4+3M/2L=(366.00+38.18)/4+3×840.00/(2×4.24)=398.07kN
交叉梁得最大弯矩Mmax:
Mmax=N(L-b)2/16L+M/2=(366.00+38.18)×(4.24-2.26)2/(16×4.24)+840.00/2=443.34kN.m
四.交叉梁截面主筋的计算
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1──系数,当混凝土强度不超过C50时,1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,
1取为0.94,期间按线性内插法确定;
fc──混凝土抗压强度设计值;
h0──交叉梁的有效计算高度。
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300N/mm2。
经过计算得s=443.34×106/(1.00×16.70×300.00×450.002)=0.437
=1-(1-2×0.437)0.5=0.645
s=1-0.645/2=0.677
Asx=Asy=443.34×106/(0.677×450.00×300.00)=4847.21mm2。
五.桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1条
根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值,取其中最大值N=398.07kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
其中0──建筑桩基重要性系数,取1.0;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
A──桩的截面面积,A=0.165m2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋!
七.桩竖向极限承载力验算及桩长计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3条
根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值,取其中最大值N=398.07kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式:
最大压力:
其中R──最大极限承载力;
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:
Qpk──单桩总极限端阻力标准值:
s,p──分别为桩侧阻群桩效应系数,桩端阻群桩效应系数,承台底土阻力群桩效应系数;
s,p──分别为桩侧阻力分项系数,桩端阻抗力分项系数,承台底土阻抗力分项系数;
qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,按下表取值;
qpk──极限端阻力标准值,按下表取值;
u──桩身的周长,u=1.571m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.16m2;
li──第i层土层的厚度,取值如下表;
厚度及侧阻力标准值表如下:
序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)土名称
1224825粘性土
2386.51900粘性土
34644350砂类土中挤土群桩
由于桩的入土深度为3m,所以桩端是在第2层土层。
最大压力验算:
R=1.57×(2×24×0.8+1×86.5×0.8)/1.65+1.64×1900.00×0.16/1.65=413.91kN
上式计算的R的值大于最大压力398.07kN,所以满足要求!
三、塔吊附着计算
塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定,需要增长附着杆或附着杆与建筑物连
接的两支座间距改变时,需要进行附着的计算。
主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固
环计算。
一、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视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:
风荷载取值q=0.10kN/m
塔吊的最大倾覆力矩M=500kN.m
计算结果:
Nw=68.394kN
二、附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程为:
其中:
三、第一种工况的计算
塔机满载工作,风向垂直于起重臂,考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩和
风荷载扭矩。
将上面的方程组求解,其中从0-360循环,分别取正负两种情况,分别求得各
附着最大的轴压力和轴拉力:
杆1的最大轴向压力为:
91.96kN
杆2的最大轴向压力为:
0kN
杆3的最大轴向压力为:
60.54kN
杆1的最大轴向拉力为:
44.82kN
杆2的最大轴向拉力为:
24.85kN
杆3的最大轴向拉力为:
76.25kN
四、第二种工况的计算
塔机非工作状态,风向顺着起重臂,不考虑扭矩的影响。
将上面的方程组求解,其中=45,135,225,315,Mw=0,分别求得各附着最大的轴压
力和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为:
68.29kN
杆2的最大轴向压力为:
0kN
杆3的最大轴向压力为:
52.45kN
杆1的最大轴向拉力为:
43.90kN
杆2的最大轴向拉力为:
0.00kN
杆3的最大轴向拉力为:
62.75kN
五、附着杆强度验算
1.杆件轴心受拉强度验算
验算公式:
=N/An≤f
其中N──为杆件的最大轴向拉力,取N=76.25kN;
──为杆件的受拉应力;
An──为杆件的的截面面积,本工程选取的是14号工字钢
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