新湖云庭塔吊基础设计

新湖云庭塔吊基础设计

1 设计依据

(1) QT80A塔式起重机安装使用说明书； (2) 建筑桩基技术规范 JGJ94-94； (3) 混凝土结构设计规范 GBJ10-89； (4) 新湖云庭一期地质勘探资料。 2 设计原理

GB/T 13752-92《塔式起重机设计规范》第4·6·3条对固定式基础设计要求如下：固定式塔式起重机（简称塔吊）使用的混凝土基础的设计应满足抗倾覆稳定性和强度条件。对于刚性浅基础而言，满足抗倾覆稳定性即要求：抵抗倾覆的力矩标准值不小于倾覆力矩设计值。对于复合桩基础而言，同样要求抵抗倾覆的力矩标准值不小于倾覆力矩设计值，由于桩受拔而产生抵抗倾覆的力矩，故复合桩基础的抗倾覆稳定性即验算复合桩基础的抗拔稳定性。 3 计算模型与计算公式

塔式起重机方形承台复合桩基础通常由正方形承台和四根桩共同构成，如图1（下页）所示，为方便起见，可以将方形承台按坐标平面的四个象限依次划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区。

图1中：M—作用在基础上倾覆力矩； F—作用在基础上的垂直荷载；

t—塔式起重机塔身主弦杆中心线之间的距离；

l—桩与桩中心线之间沿X轴方向的距离； m—桩中心线至方形承台边缘之间的距离。

在建立塔吊方形承台复合桩基础计算模型时，可采用如下三个假定： 桩、土、承台的共同作用按复合桩基考虑； 承台与桩以及承台与塔吊的连接可简化为铰接； 不考虑塔机对基础产生的扭矩作用。

采用这三个假定后，可得到塔吊方形承台复合桩基础的计算模型如图2所示,图2中：q—方形承台自重线荷载。 设方形承台总自重荷载为G，则方形承台自重线荷载可按下式计算：qG （1）lFM冲切破坏面正方形承台x桩t/2t/2A-Ax'无限刚性杆FMx(My)qABt/2t/2l/2l/2Cx(y)DY正方形承台Ⅱ塔身ⅠA桩Ⅲt/2t/2ⅣxA图2 塔吊承台X(Y)向受弯计算模型ml/2l/2m图1 方形承台桩基础

1） 倾覆力矩M作用于基础正方向

M作用于基础正方向（即如图1所示的x轴方向）时，Mx=M，My=0，由图2所示塔吊承台受弯计算模型，可推导出如下计算公式：

复合基桩竖向力计算公式为：

max复合基桩竖向力NminFGM （2） 42l承台受到的最大弯距（作用于B、C截面处）为：

Mxminmaxlt(lt)(lt)ltFGM （3） 816l2l2） 倾覆力矩M作用于基础对角线方向

若M作用于基础对角线方向（即如图1所示的X轴方向），则可将M分解成作用于X轴方向的Mx和作用于Y轴方向的My，很显然有：

MxMy2M2 （4）

运用叠加法可知，在方形承台的Ⅰ区和Ⅲ区将出现最大的复合基桩竖向力：

max复合基桩竖向力NminFGM （5） 42l对比（5）式和（2）式，我们可知：倾覆力矩M作用于基础对角线方向时，由倾覆力矩引起的复合基桩竖向力比M作用于基础正方向时增加了2倍。由于M可作用于任意方向，当M作用于与X轴垂直的另一对角线方向时，在方形承台的Ⅱ区和Ⅳ区也将出现最大的复合基桩竖向力。按整个截面计算承台配筋时，承台最大弯距可按下式计算：

maxmaxMxminMyminlt(lt)(lt)ltFGM （6） 816l2l综上所述，在验算方形承台复合桩基础抗倾覆稳定性和强度条件时应按M作用于基础对角线方向。桩顶作用效用应按（5）式计算，承台弯距按（6）式计算。值得说明的是：

1. 对塔吊基础计算而言，塔机处于非工作状态通常是最不利验算工况。

2. 塔机自重F和倾覆力矩M由厂家提供，均为设计值。按建筑桩基技术规范JGJ94-94的5.1.1条规定：在计算Nmax和Mmax时，F和G是不利荷载，自重荷载分项系数取1.2；在计算Nmin和Mmin时，F和G是有利荷载，自重荷载分项系数取1.0。倾覆力矩M由于本身已是设计值，考虑到由厂家提供的倾覆力矩M时的荷载分项系数标准不一致，故此处荷载分项系数仍取1.4。

4 塔式起重机方形承台复合桩基础设计

新湖云庭一期工地塔吊采用QT80EA塔式起重机,塔式起重机塔身主弦杆中心线之间的距离t=1700mm。根据工程实际情况，塔吊基础下设4根ø500管桩（桩类型与工程桩同，管桩壁厚100mm）,桩中心距为3.5m ，桩长设计为20m。塔吊承台设计为正方形承台，承台尺寸为：560056001350，承台砼强度等级为C30。

1） 基础计算有关数据

依据QT80EA塔机技术文件，按非工作状态考虑，砼基础荷载(设计

值)如下：

F(垂直力) 塔机自重800 kN； M(倾覆力矩) 2350 kN·m； N(水平力) 65 kN。

总的倾覆力矩M=2350 kN·m（可忽略水平力产生的倾覆力矩）） 砼基础自重G（标准值）： G=25(5.65.61.35)= 1058 kN。 单桩自重GpV=(D2d2)4h=25(0.520.42)420

=250.0720=35 kN。

2） 复合桩基计算 复合基桩竖向力计算 由公式（5）可得：

Nmax1.2(8001058)1.42350=1229 kN 423.51.0(8001058)1.42350=-207 kN 423.5Nmin基桩竖向承载力计算

根据JGJ94-94的5.2.8条，单桩竖向极限承载力标准值按下式：

QukQskQpkuqsikliqpkAp （7）

式中参数含义同建筑桩基技术规范JGJ94-94相应条款（以下公式亦同）。

考虑承台下土的分担荷载作用，根据建筑桩基技术规范 JGJ94-94的

5.2.2.2条，复合基桩的竖向承载力设计值为：

RsQsk/spQpk/pcQck/c （8）

QckqckAc/n （9）

根据JGJ94-94的表5.2.3条有spc1.0，又由JGJ94-94的表5.2.2可查得：sp1.65，c1.7。故由公式（8）可得：复合基桩的竖向承载力设计值为：

R(QskQpk)/1.65Qc/1.7Quk/1.65Qc/1.7 (10)

QukQskQpkuqsikliqpkAp×0.5×(42×5.9+21×3.6+36×5.7+66×

3)+2000××0.5×0.5/4=1635.3kN

QckqckAc/n （9） Qck1305.65.6/41019 kN (承台落在2-2层土，极限承载力标准

值按130kN/㎡计算)

所以R=1635.3/1.65+1019/1.7=1590.4 kN （3）抗压安全验算： 根据JGJ94-94的5.2.1条有:

0Nmax1.2R （11）

又单桩承载力设计值R=1590.4 kN

0Nmax1.01086Gp 10861.2351128 1.21590.4 1908.5 kN

抗压验算满足要求。 （4）抗拔安全验算

基桩抗拔承载力计算公式如下：

0NUk/sGp (12)

其中Uk按下式计算：

uili (13) Ukiqsik查JGJ94-94的5.2.18-1表有：砂土抗拔系数为0.6,粘性土和粉土为0.75，故：

5.9+21×3.6+36×5.7+66×3)= 856 kN Uk=0.750.5(42×桩的自重Gp=35 kN

由公式（12）可得：0N=1.0207Uk/sGp856/1.6535554kN，即抗拔验算满足要求。

3） 承台计算

l=3500mm，t=1700mm，l-t=3500-1700=1800mm，L+t=3500+1700=5200mm。

（1）承台抗弯计算

由公式（6）可求得承台受到的最大弯距为：

Mmax1.81.85.21.81.28001.210581.42350 8163.523.5=216+212+1209=1637 kN·m

承台截面为560056001350，砼强度等级为C30，采用Ⅱ级钢筋。 当Mmax=1637 kN·m，计算配筋面积As=4513mm2，承台底配筋Φ16@ 200，As=28201=5628 mm2，可满足要求。

Mmin1.81.85.21.81.08001.010581.42350 8163.523.5=216/1.2+212/1.2-1209=-852 kN·m

当Mmin=-852 kN·m，计算配筋面积As=2350mm2，承台面配筋Φ12@ 200，As=28113=3164mm2，可满足要求。

（2）本例中桩顶处于承台冲切破坏锥体底面范围内，故承台无需验算抗冲切承载能力。 5 注意事项

1）塔吊承台砼垫层厚为100，强度等级为C10；

2）桩顶嵌入承台梁长度为100mm,桩配筋锚固长度不小于40d； 3）地脚螺栓安装及预埋由机施处负责；

4）塔吊使用须经公司设备处验收合格后方可使用。 5）加强沉降观测，若发现不均匀沉降应及时处理。 6）若发生塔吊倾斜，应立刻采取技术措施进行纠偏。

3厚止水钢板防水材料填充50厚A车库底板A500管桩承台尺寸5600x5600x1350QT80EA塔吊基础（新湖云庭一期） 12@200双向1350 16@200双向吊筋 10@400(双向）5600A-A说明：1.塔吊承台砼强度等级为C30。222.地基土承载力f=80kN/m (极限承载力标准值为136kN/m ) 3.塔吊承台砼垫层厚为100，强度等级为C10。4.桩顶嵌入承台梁长度为100mm,桩配筋锚固长度不小于40d。5.地脚螺栓安装及预埋由机施处负责。6.塔吊使用须经公司设备处验收合格后方可使用。