QTZ5012塔吊天然基礎(chǔ)計算

陳延明

1.參數(shù)信息

塔吊型號：QTZ5012，自重（包括壓重）F1=297.80kN，最大起重荷載F2=50.00kN。

塔吊傾覆力距M=1，035.30kN.m，塔吊起重高度H=30.00m，塔身寬度B=1.60m。

混凝土強度等級：C35，基礎(chǔ)埋深D=1.80m，基礎(chǔ)最小厚度h=1.40m。

基礎(chǔ)最小寬度Bc=5.60m。

2.基礎(chǔ)最小尺寸計算

2.1最小厚度計算

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）第7.7條受沖切承載力計算。

根據(jù)塔吊基礎(chǔ)對基礎(chǔ)的最大壓力和最大拔力，按照下式進行抗沖切計算：

F≤（0.7βhft+0.15σpc，m）ημmh0

其中 F─塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大壓力和最大拔力；其它參數(shù)參照規(guī)范。

計算方案：當F取塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大壓力，將h01從0.8m開始，每增加0.01m，至到滿足上式，解出一個h01；當F取塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大拔力時，同理，解出一個h02，最后h01與h02相加，得到最小厚度H。經(jīng)過計算得到：

塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大壓力F=250.00kN時，得h01=0.80m；

塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大拔力F=200.00kN時，得h02=0.80m；

解得最小厚度 Hc=h01+h02+0.05=1.65m；

實際計算取厚度為：Hc=1.40m。

2.2最小寬度計算

建議保證基礎(chǔ)的偏心距小于Bc/4，則用下面的公式計算：

Bc≥

其中 F─塔吊作用于基礎(chǔ)的豎向力，它包括塔吊自重，壓重和最大起重荷載，F(xiàn)=1.2×347.80=417.36kN；

G─基礎(chǔ)自重與基礎(chǔ)上面的土的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=1201.39kN；

M─傾覆力矩，包括風荷載產(chǎn)生的力距和最大起重力距，M=1.4×1035.30=1449.42kN.m。

解得最小寬度 Bc=3.60m，且還應(yīng)該滿足：Bc>=2h+B=4.90m。

實際計算取寬度為 Bc=5.60m。

3.塔吊基礎(chǔ)承載力計算

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）第5.2條承載力計算。

計算簡圖：

當不考慮附著時的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式：

Pmax=+ Pmin=-

當考慮附著時的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式：

P=

當考慮偏心距較大時的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式：

Pkmax=

式中 F─塔吊作用于基礎(chǔ)的豎向力，它包括塔吊自重，壓重和最大起重荷載，F(xiàn)=1.2×347.8=417.36kN；

G─基礎(chǔ)自重與基礎(chǔ)上面的土的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=2671.87kN；

Bc─基礎(chǔ)底面的寬度，取Bc=5.60m；

W─基礎(chǔ)底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=29.27m3；

M─傾覆力矩，包括風荷載產(chǎn)生的力距和最大起重力距，M=1.4×1035.30=1449.42kN.m；

a─合力作用點至基礎(chǔ)底面最大壓力邊緣距離（m），按下式計算：

a=Bc/2-

a=5.60/2-1449.42/（417.36+2671.87）=2.33m。

經(jīng)過計算得到：

無附著的最大壓力設(shè)計值：

Pmax=（417.36+2671.87）/5.602+1449.42/29.27=148.03kPa

無附著的最小壓力設(shè)計值：

Pmin=（417.36+2671.87）/5.602-1449.42/29.27=48.99kPa

有附著的壓力設(shè)計值：P=（417.36+2671.87）/5.602=98.51kPa

偏心距較大時壓力設(shè)計值：

Pkmax=2×（417.36+2671.87）/（3×5.60×2.33）=157.78kPa

4.地基基礎(chǔ)承載力驗算

地基基礎(chǔ)承載力特征值計算依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50

007-2002第5.2.3條。

計算公式如下：

fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）

其中 fa─修正后的地基承載力特征值（kN/m2）；

fak─地基承載力特征值，取280.00kN/m2；

ηb─基礎(chǔ)寬度地基承載力修正系數(shù)，取0.30；

ηd─基礎(chǔ)埋深地基承載力修正系數(shù)，取1.60；

γ─基礎(chǔ)底面以下土的重度，取20.00kN/m3；

γm─基礎(chǔ)底面以上土的重度，取20.00kN/m3；

b─基礎(chǔ)底面寬度，取5.60m；

d─基礎(chǔ)埋深度，取1.80m。

解得地基承載力設(shè)計值 fa=337.20kPa

實際計算取的地基承載力設(shè)計值為：fa=337.20kPa

地基承載力特征值fa大于最大壓力設(shè)計值Pmax=148.03kPa，滿足要求！

地基承載力特征值1.2×fa大于偏心距較大時的壓力設(shè)計值Pkmax=157.78kPa，滿足要求！

5.受沖切承載力驗算

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007-2002第8.2.7條。

驗算公式如下：

Ft≤0.7βhpftamh0

式中βhp─受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，取βhp=0.95；

ft─混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值，取 ft=1.57kPa；

am─沖切破壞錐體最不利一側(cè)計算長度：

h0─承臺的有效高度，取 h0=1.35m；

Pj─最大壓力設(shè)計值，取 Pj=157.78kPa；

F1─實際沖切承載力：

F1=PjA1

F1=157.78×（5.60+4.40）×0.60/2=473.35kN。

允許沖切力：

0.7×0.95×1.57×3000×1350=4228402.50N=4228.40kN

實際沖切力不大于允許沖切力設(shè)計值，所以能滿足要求！

6.承臺配筋計算

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007-2002第8.2.7條。

（1）抗彎計算，計算公式如下：

MI=a12[（2l+a'）（Pmax+P-）+（Pmax-p）l]

式中 a1─截面I-I至基底邊緣的距離，取 a1=2.00m；

P─截面I-I處的基底反力：

a'─截面I-I在基底的投影長度，取 a'=1.60m。

經(jīng)過計算得 M=2.002×[（2×5.60+1.60）×（157.78+92.04-2×2671.87/5.602）+（157.78-92.04）×5.60]/12=461.60kN.m。

（2）配筋面積計算，公式如下：

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007-2002第7.2條。

式中 α1─系數(shù)，當混凝土強度不超過C50時， α1取為1.0，當混凝土強度等級為C80時，α1取為0.94，期間按線性內(nèi)插法確定；

fc─混凝土抗壓強度設(shè)計值；

h0─承臺的計算高度。

經(jīng)過計算得 αs=461.60×106/（1.00×16.70×5.60×103×13502）=0.003

ξ=1-（1-2×0.003）0.5=0.003

γs=1-0.003/2=0.999

As=461.60×106/（0.999×1350×210.00）=1630.43mm2。

由于最小配筋率為0.15%，所以最小配筋面積為：11760mm2。

故取 As=11760mm2。