塔吊基础设计方案(单桩)

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1、塔吊基础设计(单桩)计算书工程名称:振华电子工业厂区工程编制单位:中国振华集团建筑工程公司1.计算参数(1)基本参数工程建筑面积29503.49m2 ,总高度 64m,主楼地上14层,裙楼 4 层,地下主楼二层,裙楼一层 ;塔吊型号QZT63A(5510)臂长55.00m,初装高度39.00m;塔身尺寸1.63m,基坑开挖深度-1.50m;现场地面标高0.00m,基础面标高-0.50m。(2)计算参数1)塔机基础受力情况(表1)基础荷载P(kN)M(kN.m)FkFhMMZ503.0035.001500.00200.00比较桩基础塔机的工作状态和非工作状态的受力情况,塔机基础按工作状态计算(图

2、1):Fk=503.001.2=603.60kN Fh=35.001.4=49.00kNMk=(1500.00+35.00.90)1.4=2144.10kN.m2)桩顶以下岩土力学资料(表2)序号地层名称厚度L(m)桩侧阻力标准值qsia(kPa)桩侧岩层和桩端岩层岩样抗压强度frs、frp(kPa)qsia*i(kN/m)抗拔摩阻力折减系数iiqsia*i(kN/m)1填土13.0000002砂质粘土9.0030.00220.00270.000.70189.00桩长22.00qsia*i270.00iqsia*i189.003)基础设计主要参数(图2)基础桩采用1根1600钻(冲))孔灌注桩

3、,桩顶标高-1.40m,桩端不设扩大头,桩端入砂质粘土 9.00m;桩混凝土等级C30,fC=14.30N/mm2 ,EC=3.00104N/mm2;ftk=2.01N/mm2,桩长22.00m;钢筋HRB335,fy=300.00N/mm2 ,Es=2.00105N/mm2;承台尺寸长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1.00m;桩中心与承台中心重合,承台面标高-0.50m;承台混凝土等级C35,ft=1.57N/mm2,fC=16.70N/mm2,砼=25kN/m3。Gk=abh砼1.2=4.504.501.00251.2=607.50kN2.单桩允许承载力特征值计算(1

4、)单桩竖向承载力特征值1)按地基土物理力学指标与承载力参数计算按下列公式计算:Ra= RsaRraRpaRsa=qsiaiRra=pC2frshrRpa=C1frpAp式中Rsa桩侧土总摩阻力特征值; Rra桩侧岩总摩阻力特征值; Rpa持力岩层总端阻力特征值;p桩嵌岩端截面周长; hr嵌岩深度,当岩面倾斜时以低点起计; Ap桩截面面积,对扩底桩取扩大头直径计算桩截面面积; frs、frp分别为桩侧岩层和桩端岩层的岩样天然湿度单轴抗压强度; C1、C2系数,根据持力层基岩完整程度及沉渣厚度等因素而定。Ap=d2/4=3.142.56/4=2.01m2 C1=0.40 C2=0.05Rsa=uq

5、siai =dqsiai=3.141.60270.00=1356.48kNRra1=upC2frshr =0.803.141.600.05013.00=0kNRra2=upC2frshr =0.803.141.600.05220.009.00=397.90kNRpa=C1frpAp =0.800.40220.002.01=141.48kNRa= RsaRraRpa=1356.48+0+397.90+141.48=1895.86kN2)桩身截面强度计算按下式验算桩身截面强度:式中c工作条件系数,灌注桩取0.70.8(水下灌注桩取较低值),预制桩取0.80.9; fc桩身混凝土轴心抗压强度设计值;

6、 Ap桩身横截面面积; Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向设计值。c=0.70cfcAp=0.7014.3010002.01=20116.10kN(2)单桩水平承载力特征值计算灌注桩的水平承载力特征值按下式计算:式中:RHa单桩水平承载力特征值;桩的水平变形系数,按规范式(10.2.19)确定;m塑性系数,圆形截面m=2;ftk桩身混凝土抗拉强度标准值;m桩身最大弯矩系数,按表10.2.23取值,视上部结构、承台、地梁对桩顶的约束程度及桩顶构造,分别按铰接或固接考虑;N1k桩顶扣除竖向活荷载作用的竖向力标准值;g桩身纵筋配筋率;N桩顶竖向力影响系数,竖向压力取N=0.8,竖向拉力取N=-1;

7、An桩换算截面积,圆形截面为:W0桩身换算截面受拉边缘的截面抗弯模量,圆形截面取:式中d桩身直径;d0扣除保护层的桩直径;Es钢筋的弹性模量;EC混凝土的弹性模量。g=0.3+(2000-1600.00)/(2000-400)(0.65-0.3)=0.39%Wo=d/32d22(ES/EC1)gd02=0.16(2.56+11.330.39%2.45)=0.42m3Io=Wod/2=0.421.60/2=0.34m4EI=0.85ECIo=0.853.001070.34=8543666.93查(DBJ15-31-2003)P.118:m=35.00103kN/m4 ,bo =0.9(d+1)=

8、2.34m=(mbo/ECI)0.2=(35.0010002.34/8543666.93)0.2=0.39L=0.3922.00=8.684 ,满足长桩标准。按 L=4 查(DBJ15-31-2003)P.121: Vm=0.768Nlk=(FkGk)/n=(603.60+607.50)/1=1211.10kN m=2 N=0.80An=d2/41(Es/Ec-1)Pg=2.01(1+5.670.39%)=2.05m2RHa=mftkW0/Vm(1.25+22g)(1+NN1k/mftkAn)=865.381.341.12=1291.10kN(3)单桩抗拔力特征值计算桩抗拔力的验算按下式计算:

9、式中G0桩自重,地下水位以下取有效重度计算; qsia桩侧土摩阻力特征值;p桩周长,p=d;i抗拔摩阻力折减系数。0.9G0=0.93.140.6422.0025=994.75kNRta=upiqsiai +0.9G0=5.02189.00+994.75=1944.29kN3.单桩桩顶作用力计算和承载力验算(1)轴心竖向力作用下Qik=(FkGk)/n=(603.60+607.50)/1=1211.10kN轴心竖向力Qik=1211.10kNRa=1895.86kN,满足要求。(2)水平力作用下Hik=Fh /n=49.00/1=49.00kN单桩水平力Hik=49.00kNRHa=1291.

10、10kN,满足要求。4.抗倾覆验算(图3)bi=4.50/2=2.25m倾覆力矩M倾=MFhh=1500.00+35.000.90=1531.50kN.m抗倾覆力矩M抗=(FkGk)biRtabi=(503.00+506.25)1.60/2+1944.292.25=5182.05kN.mM抗/M倾=5182.05/1531.50=3.38抗倾覆验算3.381.6,满足要求。5.灌注桩配筋计算承台下2(d1)M深度范围土层类别(填土)按(DBJ15-31-2003)P.119查:=59.00d2(1.5d20.5d)1/5(10.8 Nlk/ftkmAp)=151.041.361.12=229.

11、93kNHik=49.00kN桩身可不配抗弯钢筋,但应该按照规范规定配置构造钢筋 =g=0.39%As=AP=0.388%2009600.00=7787mm2 ,采用HRB335钢筋,fy=300.00N/mm2,取2622As=26379.9=9877mm2As (满足要求)桩顶钢筋抗拔验算=1531.501061600(26-2)2379.9=209.96N/mm2桩顶钢筋抗拔验算209.96N/mm2300.00N/mm2,满足要求。6.承台受冲切、受剪切承载力验算承台受冲切、受剪切承载力采用验算ho的高度来判断,可按下式计算:式中F作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值; fc承台混凝土抗

12、压强度设计值;c柱截面周长; F作用于柱底的竖向压力设计值;Qki冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力(不计承台及其上覆土重)之和; Fk作用于柱底处的竖向压力标准值; n桩数;n0冲切破坏锥体范围内的桩数。F=F1.2 Qik=Fk=503.00kN uc=40.2=0.800m,ho=1.00-0.07=0.93m2( F/fc)0.5uc/8=2(503000.016.70)0.5-(8008)=247mm承台有效高度247mmh0=930mm,承台受冲切、受剪切承载力满足要求。7.承台配筋计算(1)基础弯矩计算Ni=Fk=603.60kN,Xi =0.80mM=Nixi=603.600.8

13、0=482.88kN.m(2)基础配筋计算(图4)基础采用HRB335钢筋,fy=300.00N/mm2As1=M/0.9fyho=482.88106/(0.9300.00930)=1923mm2按照最小配筋率=0.10%计算配筋As2=bho=0.0014500930=4185mm2比较As1和As2,按As2配筋,取2322193mm (钢筋间距满足要求)As=23380.0=8740 mm2承台配筋面积8740mm24185mm2,满足要求。8.计算结果(1)基础桩1根1600钻(冲))孔灌注桩,桩端不设扩大头,桩顶标高-1.40m,桩长22.00m,桩端入砂质粘土 9.00m;桩混凝土等级C30,HRB335钢筋,2620,箍筋采用10mm250mm。(2)承台长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1.00m;桩中心与承台中心重合,承台面标高-0.50m;混凝土等级C35,HRB335钢筋2322193mm。

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