塔吊桩基础计算
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四桩基础计算一、塔吊及基础的基本参数信息
塔吊型号:QTZ63，塔吊起升高度H=32.00m，
塔吊倾覆力矩M=500.00kN.m，混凝土强度等级:C35，
塔身宽度B=1.70m，基础以上土的厚度D=0.00m，
自重F1=245.00kN，基础承台厚度Hc=1.35m，
最大起重荷载F2=60.00kN，基础承台宽度Bc=5.50m，
桩钢筋级别:II级钢，桩直径或者方桩边长=0.40m，
桩间距a=4.50m，承台箍筋间距S=200.00mm，
承台砼的保护层厚度=50.00mm，空心桩的空心直径:0.24m。
承台底标高-5.050m，桩长10m。
二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1=245.00kN，
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=1.4×500.00=700kN。
三、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。
1.桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条。
其中n──单桩个数，n=4；
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=342.00kN；
G──桩基承台的自重
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)=
1.2×(25×5.0×5.0×1.35+20×5.0×5.0×0.00)=1012.5kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取700kN.m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.75m；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值(kN)；
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，
最大压力：N=(366.00+1012.5)/4+700×1.75/(4×1.752)=438.63kN。
2.矩形承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。 其中Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.90m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=211.50kN/m2；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×211.50×0.90=380.70kN.m。
四、矩形承台截面主筋的计算
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，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，
α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得14.30N/mm2；
ho──承台的计算高度Hc-50.00=950.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
经过计算得：αs=380.70×106/(1.00×14.30×5000.00×950.002)=0.007；
ξ=1-(1-2×0.007)0.5=0.007；
γs=1-0.007/2=0.997；
Asx=Asy=380.70×106/(0.997×950.00×300.00)=1340.20mm2。
按原图间距配筋25Φ18
五、矩形承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第条。
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，
记为V=438.63kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：
其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
bo──承台计算截面处的计算宽度，bo=5000mm；
ho──承台计算截面处的计算高度，ho=950mm；
λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，
此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处
至x,y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=900.00mm，
当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，满足0.3-3.0范围；
在0.3-3.0范围内按插值法取值。得λ=0.95；
β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，
得β=0.10；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
S──箍筋的间距，S=200mm。 则，1.00×438.63=4.39×105N≤0.10×300.00×5000×950=5.88×106N；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
六、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=363.38kN；
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
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=8.93×104mm2。
则，1.00×438630.00=4.39×105N≤16.70×8.93×104=1.49×106N；
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
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=438.63kN；
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:
ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，
γs,νp──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，
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=1.600m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.089m2；
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
11.6026.900素填土
22.5025.400粉质粘土
37.4044.200淤泥质粉质粘土
47.4028.300粉质粘土
514.1027.000粉砂夹粉土
由于桩的入土深度为15.10m,所以桩端是在第4层土层。
最大压力验算:
R=1.60×(1.60×26.90×1.00+2.50×25.4×1.00+7.40×44.2×1.00+4.30×28.30×U 1.00)/1.65=5.38×102kN；
上式计算的R的值大于最大压力438.63kN,所以满足要求!
备注：塔吊基础桩采用HKFZ-A400（240）-10
22-23
22-23 U 4000 4500 6000
4500 6000
18#楼塔吊平面布置示意图 E
