塔式起重機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計PPT課件

1、一、基礎(chǔ)受力分析hLVGMHHMDLL第1頁/共111頁二、參數(shù)信息 塔吊型號:QTZ60 自重(包括壓重)F1=833.00kN，最大起重荷載 F2=60.00kN， 塔吊傾覆力距Mk=787.50kN.m，塔吊起重高度 H=50.00m，塔身寬度B=1.80m， 混凝土強(qiáng)度等級:C35，基礎(chǔ)埋深D=0.00m， 基礎(chǔ)最小厚度h=1.20m， 基礎(chǔ)最小寬度L=5.00m，第2頁/共111頁三、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。 當(dāng)不考慮附著時的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式： V塔吊作用于基礎(chǔ)的豎向力設(shè)計值，它包括塔吊自重，壓重和最大起重荷載。

2、 V=1.2F1+1.4F2 =1.2833+1.460=1083.6(KN) maxVGMpAWminVGMpAW第3頁/共111頁三、塔吊基礎(chǔ)承載力計算G基礎(chǔ)自重與基礎(chǔ)上面的土的自重，G=1.2(25.0LLh+20.0LLD) =1.2(25.0551.2+20.0550) = 900.00(kN)L基礎(chǔ)底面的寬度，取L=5.00mW礎(chǔ)底面的抵抗矩， W=LLL/6=555/6=20.83(m3)M傾覆力矩，包括風(fēng)荷載產(chǎn)生的力距和最大起重力距，M=1.4Mk =1.4787.50=1102.50(kN.m) 第4頁/共111頁三、塔吊基礎(chǔ)承載力計算 當(dāng)考慮附著時的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式： 當(dāng)

3、考慮偏心距較 大時的基礎(chǔ)設(shè)計 值計算公式： VGpAmax23VGpLa第5頁/共111頁三、塔吊基礎(chǔ)承載力計算 當(dāng)考慮附著時的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式： 當(dāng)考慮偏心距較 大時的基礎(chǔ)設(shè)計 值計算公式： VGpAmax23VGpLa1.請大家根據(jù)圖請大家根據(jù)圖示關(guān)系，推導(dǎo)一示關(guān)系，推導(dǎo)一下這個公式。下這個公式。2.為什么要是為什么要是eb/6才用這個才用這個公式、這個圖示？公式、這個圖示？第6頁/共111頁三、塔吊基礎(chǔ)承載力計算 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：2LMaVG51102.501.94( )21083.6900m第7頁/共111頁三、塔吊基礎(chǔ)承載力計算 經(jīng)過計算得

4、到: 無附著的最大壓力設(shè)計值 無附著的最小壓力設(shè)計值 max1083.69001102.50132.27()5 520.83VGMpkpaAWmin1083.6 9001102.5026.41()5 520.83VGMpkpaAW第8頁/共111頁三、塔吊基礎(chǔ)承載力計算 有附著的壓力設(shè)計值 偏心距較大時壓力設(shè)計值1083.690079.34()5 5VGpkpaAmax2 (1083.6900)136.33()3 5 1.94pKpa 有無問題？有無問題？第9頁/共111頁四、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 50007-2002第5.2.3條。 計算公

5、式如下: fak地基承載力特征值，取250.00kN/m2； b基礎(chǔ)寬度地基承載力修正系數(shù)，見表5.2.4，取0.00； d基礎(chǔ)埋深地基承載力修正系數(shù)，見表5.2.4，本工程地基承載力特征值是采用深層平板實驗取得的，故取0.00； 基礎(chǔ)底面以下土的重度，取20.00kN/m3； m基礎(chǔ)底面以上土的重度，取20.00kN/m3； b基礎(chǔ)底面寬度，取5.00m； d基礎(chǔ)埋深度,取0.00m。30.5aakbdmffbd 第10頁/共111頁第11頁/共111頁四、地基基礎(chǔ)承載力驗算 解得地基承載力設(shè)計值 實際計算取的地基承載力設(shè)計值為:fa=200.00kPa pkfa (5.2.1-1)fa=2

6、00.00kPapmax=132.27kPa，滿足要求！ pkmax1.2fa (5.2.1-2)pkmax =136.33kPa b/6）的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式.（1）推導(dǎo)當(dāng)eb/6時，基礎(chǔ)設(shè)計值計算計算公式（2）上述推導(dǎo)出的公式，為什么是在eb/6情況下成立？若eb/6時，上述公式是否也成立？試加以證明。2. P44第第2、4、5題題第28頁/共111頁塔式起重機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計（四樁基礎(chǔ)）第29頁/共111頁塔吊四樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算 最常用的塔吊基礎(chǔ)是采用四樁基礎(chǔ)，塔吊樁基礎(chǔ)的設(shè)計的內(nèi)容包括：（1）塔吊基礎(chǔ)承臺頂面的豎向力與彎矩計算（2）矩形承臺彎矩的計算（3）矩形承臺截面主筋的計算（4）矩形承臺截

7、面抗剪切計算（5）樁承載力驗算和樁豎身極限承載力驗算及樁長計算。第30頁/共111頁塔機(jī)型號塔機(jī)型號QTZ63 （5510）塔機(jī)獨立狀態(tài)的最大起吊高度塔機(jī)獨立狀態(tài)的最大起吊高度H0(m)32塔機(jī)獨立狀態(tài)的計算高度塔機(jī)獨立狀態(tài)的計算高度H(m)40塔身桁架結(jié)構(gòu)塔身桁架結(jié)構(gòu)方鋼管方鋼管塔身桁架結(jié)構(gòu)寬度塔身桁架結(jié)構(gòu)寬度B(m)1.6一、塔機(jī)參數(shù)第31頁/共111頁第32頁/共111頁一、塔機(jī)參數(shù)一、塔機(jī)參數(shù)塔身自重塔身自重G0(kN)251起重臂自重起重臂自重G1(kN)37.4起重臂重心至塔身中心距離起重臂重心至塔身中心距離RG1(m)22小車和吊鉤自重小車和吊鉤自重G2(kN)3.8最大起重荷載

8、最大起重荷載Qmax(kN)60最大起重荷載至塔身中心相應(yīng)的最大距離最大起重荷載至塔身中心相應(yīng)的最大距離RQmax(m)11.5最小起重荷載最小起重荷載Qmin(kN)10最大吊物幅度最大吊物幅度RQmin(m)55最大起重力矩最大起重力矩M2(kNm)Max6011.5，1055690平衡臂自重平衡臂自重G3(kN)19.8平衡臂重心至塔身中心距離平衡臂重心至塔身中心距離RG3(m)6.3平衡塊自重平衡塊自重G4(kN)138平衡塊重心至塔身中心距離平衡塊重心至塔身中心距離RG4(m)11.8第33頁/共111頁一、參數(shù)信息 塔吊型號: QTZ63 （5510） 塔身寬度B=1.6m，基礎(chǔ)埋

9、深D=0.00m ；樁直徑d=0.40m,樁間距La=3.70m,樁身混凝土強(qiáng)度C25，承臺厚度h=1.20m 混凝土強(qiáng)度:C35,鋼筋級別:級,承臺箍筋間距S=200mm,承臺長度或?qū)挾萀 =4.50m, 保護(hù)層厚度:50mm；第34頁/共111頁二、風(fēng)荷載計算k風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；z高度z 處的風(fēng)振系數(shù)； s風(fēng)載體形系數(shù)；z風(fēng)壓高度系數(shù)；按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001的規(guī)定采用） 0基本風(fēng)壓；按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001的規(guī)定采用）；kz0=sz 第35頁/共111頁1.基本風(fēng)壓 查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）基

10、本風(fēng)壓附錄D5，施工場地位于溫州茶山高教園區(qū)：10年一遇的基本風(fēng)壓w0=0.35kN/m2； 50年一遇的基本風(fēng)壓w0=0.6kN/m2； 100年一遇的基本風(fēng)壓w0=0.7kN/m2；取50年一遇基本風(fēng)壓計算。0=0.35（kN/m2）第36頁/共111頁離地面或海離地面或海平面高度平面高度（m）地面粗糙度類別地面粗糙度類別ABCD510152030405060117138152163180192203212100100114125142156161177074074074084100113125135062062062062062073084093表表7.2.1 風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變

11、化系數(shù)z z =1.612.風(fēng)壓高度變化系數(shù)z 第37頁/共111頁2.風(fēng)壓高度變化系數(shù)z 地面粗糙度可分為A、B、C、D四類：A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。 第38頁/共111頁3.高度z 處的風(fēng)振系數(shù)z 脈動增大系數(shù)； 脈動影響系數(shù)；z 振型系數(shù)，查表F1.1， z =1；z 風(fēng)壓高度變化系數(shù)。1zzz 第39頁/共111頁T1=(0.0070.013)H 鋼結(jié)構(gòu)可取高值，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可取低值。 本例取T1=0.013*50=0.65（S），0

12、T12=0.35*0.652=0.15(KNs2/m2)，=1.96第40頁/共111頁=0.87第41頁/共111頁z z=1z z第42頁/共111頁3. 高度z 處的風(fēng)振系數(shù)z 脈動增大系數(shù)； 脈動影響系數(shù)；z 振型系數(shù)，查表F1.1， z =1；z 風(fēng)壓高度變化系數(shù)。1zzz 1.96 0.87 112.061.61z 第43頁/共111頁4. 風(fēng)載體形系數(shù)s 查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB80009-2001）中的表7.3.1中第34項中的“塔架”風(fēng)向情形，擋風(fēng)系數(shù)=0.35，得s=2.1。第44頁/共111頁s s=2.1第45頁/共111頁5. 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算02.44 0.35 1

13、.6 4054.656()hkFBHKNkz02=2.06 2.1 1.61 0.352.44(/)szKN m 第46頁/共111頁二、塔吊基礎(chǔ)承臺頂面的豎向力與彎矩計算 荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合：1.作用于樁基承臺頂面的豎向力： 塔機(jī)自重：F1 F1=G0+G1+G2+G3+G4 =251+37.4+3.8+19.8+138=450（KN） 起吊重量：F2=60（KN） V= F1 +F2=450+60=510（kN）2.承臺自重和上面覆土自重 G=25.0LLh+20.0LLD =(25.04.54.51.2+20.04.54.50) = 607.5(kN) 第47頁/共111頁二、塔吊基礎(chǔ)承臺

14、頂面的豎向力與彎矩計算3. 塔吊的傾覆力矩： M=G1*RG1+G2*RG2-G3*RG3-G4*RG4+G1*RG1 +0.9（Qmin*RQmin+c*Fh*H0/2） =37.4*22+3.8*11.5-19.8*6.3-138*11.8 +0.9*（60*11.5+54.656*40/2） =718.168（KN.m）第48頁/共111頁二、塔吊基礎(chǔ)承臺頂面的豎向力與彎矩計算 荷載效應(yīng)基本組合：1.作用于樁基承臺頂面的豎向力： 塔機(jī)自重：F1 F1=G0+G1+G2+G3+G4 =251+37.4+3.8+19.8+138=450（KN） 起吊重量：F2=60（KN） V= 1.2*F

15、1 +1.4*F2=1.2*450+1.4*60=624（kN）2.承臺自重和上面覆土自重 G=1.2*（25.0LLh+20.0LLD ） =1.2*(25.04.54.51.2+20.04.54.50) =729(kN) 第49頁/共111頁二、塔吊基礎(chǔ)承臺頂面的豎向力與彎矩計算3. 塔吊的傾覆力矩： M=1.2*（G1*RG1+G2*RG2-G3*RG3-G4*RG4+G1*RG1) +1.4*0.9*（Qmin*RQmin+c*Fh*H0/2） =1.2*(37.4*22+3.8*11.5-19.8*6.3-138*11.8) +1.4*0.9*（60*11.5+54.656*40/2

16、） =1182.763（KN.m）第50頁/共111頁三、矩形承臺彎矩的計算第51頁/共111頁第52頁/共111頁三、矩形承臺彎矩的計算1. 樁頂豎向力的計算(GB 50007-2002第8.5.3條) n單樁個數(shù)，n=4；V作用于樁基承臺頂面的豎向力設(shè)計值；G樁基承臺的自重標(biāo)準(zhǔn)值；Mx，My承臺底面的彎矩設(shè)計值(kN.m)；xi，yi單樁相對承臺中心軸的X、Y方向距離(m)， xi=yi =1.85m；Ni單樁樁頂豎向力設(shè)計值(kN)。22yixiiiiM yM yVGNnyx 第53頁/共111頁三、矩形承臺彎矩的計算 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算Ni 按荷載效應(yīng)基本組合計算Nimax2min

17、2510+607.5718.168 1.85473.47()41.852510+607.5718.168 1.8585.28()41.852iiNKNNKN max2min26247291182.763 1.85658.666()41.8526247291182.763 1.8518.584()41.852iiNKNNKN 第54頁/共111頁三、矩形承臺彎矩的計算 2. 矩形承臺彎矩的計算(GB 50007-2002第8.5.16條) Mx,My計算截面處X、Y方向的彎矩設(shè)計值(kN.m)； xi,yi單樁相對承臺中心軸的X、Y方向距離(m)； Ni1扣除承臺自重的單樁樁頂豎向力設(shè)計值(kN

18、)，xiiyiiMN yMN x i11GN =Nn第55頁/共111頁三、矩形承臺彎矩的計算 經(jīng)過計算得到彎矩設(shè)計值：11729658.666476.4164iGNNn905.19(. )xiiMN yKN m 第56頁/共111頁四、矩形承臺承臺主筋計算 1. 配筋面積計算,公式如下: 依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50010-2002)中7.2條。 1系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不超過C50時， 1取為1.0,當(dāng)混 凝土強(qiáng)度等級為C80時， 1取為0.94,期間按線性內(nèi)插 法確定； fc混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值， fc =16.7N/mm2； h0承臺的計算高度。1,112,1/2ssscoMf bh

19、 ssoyMAh f 第57頁/共111頁四、矩形承臺承臺主筋計算 經(jīng)過計算得 由于最小配筋率為min= 0.24% （取0.2%與45ft/fy的大者）所以最小配筋面積:As=4500*1200*0.24%= 12960（mm2）。 故取 Asx= Asy = 12960 mm2。622106905.19 100.0011 16.7 4500 115011 211 2 0.0110.0011/21 0.001/20.9995905.19 102625.05(mm2)0.9995 1150 300 scssssoyMf bhMAh f 第58頁/共111頁五、矩形承臺截面抗剪切計算 依據(jù)建筑地

20、基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2002第8.5.4、8.5.9條。hstooVf b h 1.751.0 第59頁/共111頁五、矩形承臺截面抗剪切計算 依據(jù)依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2002第第8.5.18條。條。V扣除承臺及其上填土自重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基扣除承臺及其上填土自重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時斜截面的最大剪力設(shè)計值；本組合時斜截面的最大剪力設(shè)計值；V=2Ni1=2*476.416=952.832（KN） hs受剪切承載力截面高度影響系數(shù)按下式計算。受剪切承載力截面高度影響系數(shù)按下式計算。板的有效高板的有效高 度度h0小于小于800mm時時h

21、0取取800mm,h0大于大于2000nmm時時h0取取2000nmm 。00hstVf b h 140800/hsh 第60頁/共111頁五、矩形承臺截面抗剪切計算剪切系數(shù)； 計算截面的剪跨比x=ax/h0, y=ay/h0。ax、ay為柱邊或承臺變階處至x、y方向計算一排樁的樁邊的水平距離，當(dāng)=3時取=3。1.751.0 00hstVf b h 第61頁/共111頁五、矩形承臺截面抗剪切計算11440800/800/11500.913hsh 018509002000.6521150 xxyah 000.913 1.059 1.574500 11507855552()7855.552()hs

22、tf b hNKN 1.751.751.0591.00.652 1.0 00=952.832()7855.525()hstVKNf b hKN 承臺滿足抗剪要求，只需構(gòu)造配箍筋承臺滿足抗剪要求，只需構(gòu)造配箍筋。第62頁/共111頁六、樁身混凝土承載力驗算 依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2002第8.5.9條） 樁頂軸向壓力設(shè)計值應(yīng)足下面的公式：Q相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的單樁豎向力設(shè)計值 fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值按現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范取值 Ap樁身橫截面積； c工作條件系數(shù)預(yù)制樁取0.75，灌注樁取0.60.7 (水下灌注樁或長樁時用低值) pccQA f第63頁/共111

23、頁六、樁身混凝土承載力驗算 依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2002第8.5.1條），灌注樁最小配筋率不宜小于0.2%0.65%（小直徑取大值）。第64頁/共111頁七、樁豎向極限承載力驗算及樁長計算 依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2002第8.5.9條），樁豎向極限承載力驗算應(yīng)滿足下面的公式： Ra單樁豎向承載力特征值； qpa、qsia樁端端阻力樁側(cè)阻力特征值由當(dāng)?shù)仂o載荷試 驗結(jié)果統(tǒng)計分析算得； Ap樁底端橫截面面積； up樁身周邊長度； li第i層巖土的厚度。apappsia iRq Auq l第65頁/共111頁七、樁豎向極限承載力驗算及樁長計算序號序號土厚度

24、土厚度(m)土側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值土側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)土端阻力標(biāo)準(zhǔn)土端阻力標(biāo)準(zhǔn)值值(kPa)土名稱土名稱111.530 0粉土或砂土粉土或砂土20.5708000微風(fēng)化灰?guī)r微風(fēng)化灰?guī)r樁進(jìn)入土層厚度及側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值表樁進(jìn)入土層厚度及側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值表第66頁/共111頁第67頁/共111頁六、樁身混凝土承載力驗算 根據(jù)前面的計算，樁的軸向壓力設(shè)計值取Q=Nmax=473.47kN 樁身混凝土強(qiáng)度為C20，fc=11.90N/mm2； 樁的截面面積，A=(0.4/2)2*3.14=0.126m2； 水下灌注樁取c =0.6； 滿足要求,只需構(gòu)造配筋!6473470(N)=0.126 109.60 0.6=7

25、25760(N)pccpccQA fQA f 第68頁/共111頁六、樁身混凝土承載力驗算 根據(jù)前面的計算，樁的軸向壓力設(shè)計值取Q=Nmax=473.47kN 樁身混凝土強(qiáng)度為C20，fc=11.90N/mm2； 樁的截面面積，A=(0.4/2)2*3.14=0.126m2； 水下灌注樁取c =0.6； 滿足要求,只需構(gòu)造配筋!為什么不取為什么不取Q=Nmax=781.05KN6473470(N)=0.126 109.60 0.6=725760(N)pccpccQA fQA f 第69頁/共111頁六、樁身混凝土承載力驗算 依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2002第8.5.1條），

26、灌注樁最小配筋率不宜小于0.2%0.65%（小直徑取大值）。 取min=0.65%As= 0.65%*Ap= 0.65%*0.126*106=819（mm2）選配：614，As=923mm2第70頁/共111頁七、樁豎向極限承載力驗算及樁長計算 依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2002第8.5.9條），樁豎向極限承載力驗算應(yīng)滿足下面的公式： Ra單樁豎向承載力特征值； qpa、qsia樁端端阻力樁側(cè)阻力特征值由當(dāng)?shù)仂o載荷試 驗結(jié)果統(tǒng)計分析算得； Ap樁底端橫截面面積； up樁身周邊長度； li第i層巖土的厚度。apappsia iRq Auq l第71頁/共111頁七、樁豎向極限承

27、載力驗算及樁長計算 樁的入土深度為12m，樁端位于第2土層，則樁的豎向極限承載力為：Q=473.47KNRa=1485.28KN，滿足要求。序號序號土厚度土厚度(m)土側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值土側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)土端阻力標(biāo)準(zhǔn)土端阻力標(biāo)準(zhǔn)值值(kPa)土名稱土名稱111.530 0粉土或砂土粉土或砂土20.5708000微風(fēng)化灰?guī)r微風(fēng)化灰?guī)r樁進(jìn)入土層厚度及側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值表樁進(jìn)入土層厚度及側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值表8000 0.126(0.4 3.14) (30 11.570 0.5)aR第72頁/共111頁七、樁豎向極限承載力驗算及樁長計算 樁的入土深度為12m，樁端位于第2土層，則樁的豎向極限承載力為：Q=473.

28、47KNRa=1485.28KN，滿足要求。序號序號土厚度土厚度(m)土側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值土側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)土端阻力標(biāo)準(zhǔn)土端阻力標(biāo)準(zhǔn)值值(kPa)土名稱土名稱111.530 0粉土或砂土粉土或砂土20.5708000微風(fēng)化灰?guī)r微風(fēng)化灰?guī)r樁進(jìn)入土層厚度及側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值表樁進(jìn)入土層厚度及側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值表8000 0.126(0.4 3.14) (30 11.570 0.5)aR這里為什么取這里為什么取0.5m，而不是取，而不是取0或更大深度？或更大深度？參見參見建筑地基基建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范第第8.5.2條。條。第73頁/共111頁第74頁/共111頁第75頁/共111頁第76頁/共111頁第77頁/共111頁塔式起重機(jī)基礎(chǔ)施工第78頁/共111頁基礎(chǔ)施工基礎(chǔ)施工第79頁/共111頁基礎(chǔ)施工基礎(chǔ)施工第