塔式起重機基礎設計計算

塔式起重機基礎設計計算（說明：本附錄涉及的固定式基礎、樁基基礎承臺的平面形式均為方形）A.1固定式基礎設計計算A.1.1基礎幾何尺寸的確定塔式起重機基礎受偏心荷載作用（圖A.1.1），按如下方法確定方形基礎的幾何尺寸：圖A.1.1塔式起重機抗傾覆穩(wěn)定性計算簡圖1按照軸心受壓，用下式估算基礎底面積A0：(A1.1-1)式中A0——基礎底面面積(m2)；fa——地基承載力，由實地勘探和基礎處情況確定(kPa)；γG——基礎及其上覆土體的混合重度(kN/m3)；Fv——作用在基礎上的豎向載荷標準值(kN)；d——基礎埋深(m)。取偏心荷載的基礎底面積A1＝1.1～1.4A0，根據A1初步確定方形基礎的邊長b。同時b要滿足b大于等于塔吊標準節(jié)寬度乘以兩倍的基礎厚度h。2固定式基礎需滿足整體抗傾覆要求：(A.1.1-2)式中Fg——混凝土基礎的重力(kN),，其中γ為混凝土容重，取24kN/m3，h為基礎高度。M——作用在基礎上的彎矩標準值(kN·m)；b——獨立基礎底邊邊長(m)；k——安全系數，一般取2；h——基礎厚度(m)。由式C.1.1-2初步確定基礎高度h。3式A1.1.-1和A1.1-2確定的基礎邊長b和基礎高度h需滿足地基承載力要求：當偏心距時：(A.1.1-3)式中pmax——相應于荷載效應標準組合時，基礎地面邊緣的最大壓力值(kPa)；W——基礎底面的抵抗矩；當偏心距時：(A.1.1-4)式中l(wèi)——為合力作用點至基礎底面最大壓力邊緣的距離(m),此處偏安全地取l=；e——偏心距，即地面反力的合力至基礎中心的距離(m)；。如不滿足A.1.1-3或A.1.1-4，需反復調整b與h的尺寸直至滿足。A.1.2地基承載力驗算與整體抗傾覆驗算1塔式起重機獨立基礎應滿足整體抗傾覆穩(wěn)定性混凝土基礎的抗傾覆穩(wěn)定性按式A.1.2-1計算：(A.1.2-1)2塔式起重機獨立基礎應滿足強度要求塔式起重機基礎強度應滿足式A.1.1-3或A1.1-4。A.1.3基礎底板的配筋，應按抗彎計算確定，本部分荷載均取基本組合值：1在荷載基本組合下，重新計算偏心矩e2計算底板彎矩當時，底板受彎可用下式計算：(A.1.3-1)式中MⅠ——截面I-I處彎矩(kN.m)；pmax——基礎底面邊緣最大應力(kPa)；p——基礎底面I-I處應力(kPa)；a——截面I-I至基底邊緣最大應力處距離(m)；b、b’——分別為基礎底邊長和塔身邊長(m)；G——考慮荷載分項系數的基礎自重及其上的土自重(kN)。當時，底板受彎可用下式計算：(A.1.3-2)式中圖A.1.3-1砼基礎計算簡圖3底板計算截面所需要的鋼筋面積為：(A.1.3-2)式中M——配筋截面處的設計彎矩(kN.m)；k——安全系數，取1.2～1.4；fy——鋼筋的抗拉強度設計值(MPa)；h0——基礎截面有效高度(m)。4由于塔式起重機360°旋轉，故基礎底板需雙向配筋。

A.2樁基承臺式混凝土基礎的設計A.2.1單樁承載力驗算（圖A.2.1）圖A.2.1塔式起重機方形承臺樁基礎1依據《建筑樁基礎技術規(guī)范》JGJ94-94的第5.1.1條，單樁樁頂豎向力計算公式為：（A.2.1-1）式中n──單樁個數，n=4；F——樁基承臺頂面的豎向力設計值(kN)；G──樁基承臺的自重(kN)；Mx，My──承臺底面的彎矩設計值(kN.m)；xi，yi──單樁軸線到承臺中心軸的X，Y方向距離(m)；Ni──相應于荷載效應基本組合時的第i樁單樁樁頂豎向力設計值(kN)。2單樁豎向承載力計算應符合下列表達式：軸心豎向力作用下（A.2.1-2）式中R——樁基中復合基樁或基樁的豎向承載力設計值；——建筑樁基重要性系數，對塔式起重機樁基基礎取1.0；——單樁樁頂最大軸心豎向力，取。3單樁的豎向極限承載力計算應滿足下面的公式：（A.2.1—3）式中R──最大極限承載力；Qsk──單樁總極限側阻力標準值:Qpk──單樁總極限端阻力標準值:Qck──相應于任一復合基樁的承臺底地基土總極限阻力標準值:qck──承臺底1/2承臺寬度深度范圍(≤5m)內地基土極限阻力標準值；s,p──分別為樁側阻群樁效應系數，樁端阻群樁效應系數；c──承臺底土阻力群樁效應系數；按下式取值：s,p,c──分別為樁側阻力分項系數，樁端阻抗力分項系數，承臺底土阻抗力分項系數；qsk──樁側第i層土的極限側阻力標準值；qpk──極限端阻力標準值值；u──樁身的周長；Ap──樁端面積；li──第i層土層的厚度。4單樁的抗拔極限承載力標準值可按下式計算：（A.2.1-4）（A.2.1-5）式中——基樁上拔力設計值；——基樁抗拔極限承載力標準值；——基樁土自重設計值——破壞面周長；——樁側表面第I層土的抗壓極限側阻力標準值；——抗拔系數。5樁身混凝土強度應滿足樁的承載力設計要求。樁軸心受壓時（A.2.1-6）式中——工作條件系數，預制樁取0.75，灌注樁取0.6～0.7；——混凝土軸心抗壓強度設計值；——樁身橫截面積；——相應于載荷效應基本組合時的單樁豎向力設計值。6當樁不太長時，樁不一定穿透整個軟弱下臥層，這時還需對軟弱下臥層強度用下式進行驗算：（A.2.1-7）對樁距的群樁基礎，式中——作用于軟弱下臥層頂面的附加應力；——軟弱層頂面以上各土層重度按土層厚度計算的加權平均值；——地面至軟弱層頂面的深度；——軟弱下臥層經深度修正的地基極限承載力標準值；——地基承載力分項系數，?。?.65；——樁群外緣矩形面積的長、短邊邊長；對方形承臺；——樁端持力層壓力擴散角，可查《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ94－94）表5.2.13。7目前塔式起重機樁基基礎均屬于低承臺樁基，在一般情況下由承臺底土對承臺的磨擦力、承臺側土對承臺的壓力和樁周側土對樁身位移的變形協(xié)調作用產生的壓力來共同承擔水平載荷，無需對樁進行水平變位驗算。C.2.2混凝土承臺驗算1樁基方形承臺的彎矩可按下式簡化計算方法確定：（A.2.2-1）式中Mx1，My1──計算截面處X，Y方向的彎矩設計值(kN.m)；xi，yi──樁軸線至相應計算截面的X，Y方向距離(m)；Ni──扣除承臺和其上填土自重后相應于荷載效應基本組合時的第i樁樁頂豎向力設計值(kN)，。2方形承臺截面主筋的計算依據《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2002)第7.2條受彎構件承載力計算確定：（A.2.2-2）式中1──系數，當混凝土強度不超過C50時，1取為1.0,當混凝土強度等級為C80時，1取為0.94,期間按線性內插法確定；fc──混凝土抗壓強度設計值；h0──承臺的計算高度；fy──鋼筋受拉強度設計值。3塔身對方形承臺的沖切作用應滿足下式要求：（A.2.2-3）式中——扣除承臺及其上填土自重，作用在沖切破壞錐體上相應于載荷效應基本組合的沖切力設計值；——沖切破壞錐體的有效高度；——受沖切承載力截面高度影響系數；——沖切系數；——沖跨比，、，為柱邊至樁邊的水平距離；——柱根部軸力設計值；——沖切破壞錐體范圍內各樁的凈反力設計值之和。4角樁對方形承臺的沖切作用應滿足下式要求：圖A.2.2－4承臺受鋼格構柱單肢沖切計算示意圖（A.2.2-4）式中——扣除承臺和其上填土自重后的角樁樁頂相應于載荷效應基本組合時的豎向力設計值；——角樁沖切系數；——角樁沖跨比，其值滿足0.2～1.0，、；——從承臺底角樁內邊緣引45°沖切線至承臺頂面相交點至角樁內邊緣的水平距離；——承臺邊緣有效高度。5方形承臺斜截面受剪承載力按下式計算：圖A.2.2-5承臺斜截面受剪計算示意圖FigA.2.2-5Theshearingforceofcushioncap’sdiagonalsectioncalculationsketch承臺斜截面的剪切，可按下列公式進行計算，如圖A.2.2-5（A.2.2-5） 式中——扣除承臺和其上填土自重后相應于載荷效應基本組合時斜截面的最大剪力設計值；——承臺計算截面處的計算寬度；——計算寬度處的承臺有效高度；——受剪切承載力截面高度影響系數；——計算截面的剪跨比。A.3逆作鋼格構柱基礎的設計A.3.1逆作鋼格構柱的承臺與樁基計算參考A.2相關規(guī)定。A.3.2逆作鋼格構柱應按下列假定進行計算（圖A.3.2）：1逆作鋼格構單肢與承臺及與其底部樁的連接為鉸接；2逆作鋼格構單肢的布置與塔身中心線成雙軸對稱；3不考慮塔式起重機扭矩對基礎的影響。圖A.3.2逆作鋼格構柱承臺基礎計算模型FigA.3.2ThesinglelimbofreverseconstructionsteelframebeamfoundationcalculationmodelA.3.3鋼格構柱截面設計1鋼格構柱凈截面面積應該下式初步估計：（A.3.3-1）式中——相應于荷載效應基本組合時單根鋼格構柱頂所受的最大豎向力設計值(kN)；；——鋼材許用應力；——受壓構件的穩(wěn)定系數，由查表確定；——鋼格構柱長細比，可按以下方法初步確定：當KN時，??；KN時，取。A——鋼格構柱凈截面面積。2初步選定格構柱單肢截面后，需按下式進行驗算：（A.3.3-2）（A.3.3-3）式中l(wèi)——鋼格構柱的計算長度；i——鋼格構柱截面的回轉半徑；——容許長細比，此處?。?50。A.3.4綴條式格構柱的綴條設計應滿足下列規(guī)定：1格構柱截面剪力按下式計算：（A.3.4-1）式中A——鋼格構柱毛截面積之和；——鋼材抗拉、抗壓、抗彎設計值；——鋼材屈服強度。2綴條內力按下式計算：三角綴條（A.3.4-2）交叉綴條（A.3.4-3）式中a——斜綴條的傾斜角度。3綴條面積按下式計算：（A.3.4-4）4按下式驗算綴條的剛度與穩(wěn)定性：（A.3.4-5）（A.3.4-6）式中——許用應力折減系數；時，；時，，中間按直線插值法計算。A.3.5綴板式格構柱的綴板設計應滿足下列規(guī)定：1綴板內力按下式計算：(A.3.5-1)式中——相鄰綴板中心線間的距離；——柱肢軸線間的距離。2綴板與柱肢連接處的彎矩按西下式計算：(A.3.5-2)3綴板強度按式（3-37）與（3-38）進行驗算(A.3.5-3)(A.3.5-4)式中——綴板截面邊緣纖維處的截面模數；——綴板的寬度和厚度。A.3.6綴條或綴條與柱肢的連接焊縫計算應滿足下列規(guī)定：1軸向力作用下的對接直平焊縫應按下式驗算：(A.3.6-1)式中——連接構件的最小厚度；——焊縫計算長度；無用引弧板時，板寬減10mm；2軸向力作用下的對接斜接焊縫應按下式驗算：(A.3.6-2)(A.3.6-3)式中——斜焊縫與構件軸線的夾角。3軸向力作用下的貼角焊縫應按下式驗算：(A.3.6-4)式中——貼角焊縫的較小厚度；——連接一側的焊縫計算長度之和4受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫或K焊縫應按下式驗算：(A.3.6-5)(A.3.6-6)式中——作用在焊縫計算截面上的彎矩和剪力；——焊縫計算截面的慣性矩；——焊縫截面計算點對中性軸的截面模數；——焊縫截面中性軸以上部分的靜矩；——焊縫的計算厚度；——焊縫計算長度。5受彎矩和剪力共同作用的貼角焊縫應按下式驗算：(A.3.6-7)式中——焊縫邊緣對中性軸的截面模數；——焊縫計算截面的面積，。C.3.7對逆作鋼格構柱的強度、穩(wěn)定性應按下列規(guī)定驗算：1按下式驗算逆作鋼格構柱的強度：(A.3.7-1)式中——軸向力；——對構件計算截面x和y軸的基本彎矩；——構件的歐拉臨界載荷；——構件的毛截面積和凈截面積；——構件凈截面對x和y軸的截面模數；2按下式驗算逆作鋼格構柱的穩(wěn)定性：