塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的計(jì)算法

1、塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的計(jì)算法塔吊倒塌現(xiàn)場(chǎng)塔吊倒塌現(xiàn)場(chǎng)兩本規(guī)范塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)程（JGJ/T187-2009）塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T13752-92）塔式起重機(jī)的基礎(chǔ)選型塔機(jī)的基礎(chǔ)型式應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、荷載大小與穩(wěn)定性要求、現(xiàn)場(chǎng)條件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及塔機(jī)制造商提供的塔機(jī)使用說(shuō)明書等條件確定。塔機(jī)的混凝土基礎(chǔ)形式有板式（矩形、方形等）、十字型、樁基及組合式基礎(chǔ)。 塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值塔機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)在獨(dú)立狀態(tài)下按工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的荷載分別計(jì)算。塔機(jī)基礎(chǔ)工作狀態(tài)的荷載應(yīng)包括塔機(jī)和基礎(chǔ)的自重荷載、起重荷載、風(fēng)荷載、并考慮可變荷載的組合系數(shù)，其中起重荷載不考慮動(dòng)力系數(shù)；非工作狀態(tài)

2、下的荷載應(yīng)包括塔機(jī)和基礎(chǔ)的自重荷載、風(fēng)荷載。 塔機(jī)工作狀態(tài)的基本風(fēng)壓應(yīng)按0.20 kN/m2取用，非工作狀態(tài)的基本風(fēng)壓應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009附錄中給出的50年一遇的風(fēng)壓取用，且不小于2，可參考（JGJ/T187-2009）附錄A計(jì)算。塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)無(wú)計(jì)算條件時(shí)，可采用塔機(jī)制造商的“塔機(jī)使用說(shuō)明書”提供的基礎(chǔ)荷載，包括工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的垂直荷載、水平荷載、傾翻力矩、扭矩以及非工作狀態(tài)的基本風(fēng)壓，若塔機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的基本風(fēng)壓大于“塔機(jī)使用說(shuō)明書”提供的基本風(fēng)壓，則應(yīng)予以換算。 塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值案例1不滿足JGJ/T 187-2009第條要求案例2110tm的傾覆力矩比80tm

3、的塔吊小建議塔吊混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須滿足抗傾覆和地基土容許承載能力要求，特別是抗傾覆要求，這是確保塔吊安全的主要前提。廠方提供塔吊使用說(shuō)明書中的基礎(chǔ)圖紙只能作為參考，不能作為現(xiàn)場(chǎng)施工依據(jù)，應(yīng)根據(jù)方方使用說(shuō)明書內(nèi)提供的傾覆力矩和自重等技術(shù)參數(shù)、該工程地質(zhì)報(bào)告，以及以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)塔吊基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算與設(shè)計(jì)。 板式或十字形基礎(chǔ) 塔機(jī)在獨(dú)立狀態(tài)時(shí)，作用于基礎(chǔ)的荷載應(yīng)包括塔機(jī)作用于基礎(chǔ)頂?shù)呢Q向荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fk，塔機(jī)作用于基礎(chǔ)頂?shù)乃胶奢d標(biāo)準(zhǔn)值Fvk，塔機(jī)作用于基礎(chǔ)頂?shù)膬A翻力矩（包括塔機(jī)自重、起重荷載、風(fēng)荷載等引起的力矩）荷載標(biāo)準(zhǔn)值Mk，塔機(jī)作用于基礎(chǔ)頂?shù)呐ぞ睾奢d標(biāo)準(zhǔn)值Tk，基礎(chǔ)及其上土的自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值G

4、k。基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)、塔機(jī)的荷載大小以及相鄰環(huán)境條件等因素確定?；A(chǔ)頂面標(biāo)高不宜超出現(xiàn)場(chǎng)自然地面。在凍土地區(qū)的基礎(chǔ)應(yīng)采取構(gòu)造措施避免基底及基側(cè)受凍脹土的作用。 基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足塔機(jī)預(yù)埋件的抗拔要求，且不宜小于1000mm，不宜采用坡形或臺(tái)階形頂面的基礎(chǔ)。 基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25，基礎(chǔ)下的墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C10，混凝土墊層厚度不宜小于100mm。 基礎(chǔ)受力鋼筋的直徑不宜小于12mm，間距不應(yīng)大于200mm。板式基礎(chǔ)宜在基礎(chǔ)表層和底層對(duì)稱式配置主筋，直徑不宜小于12mm，且用間距不大于500mm的豎向構(gòu)造鋼筋連接；十字型基礎(chǔ)主筋宜按梁式上下對(duì)稱配筋，箍筋直徑不宜

5、小于8mm，間距不宜大于200mm，側(cè)向構(gòu)造縱筋的直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm。矩形基礎(chǔ)的長(zhǎng)邊與短邊長(zhǎng)度之比不宜大于2，十字型基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)處應(yīng)采用加腋構(gòu)造。 板式或十字形基礎(chǔ)基礎(chǔ)平面尺寸的確定參考廠房提供的塔機(jī)平面尺寸處步確定；根據(jù)地基承載能力和變形要求復(fù)核塔機(jī)平面尺寸。矩形基礎(chǔ)地基承載能力的驗(yàn)算板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)軸心荷載作用時(shí)偏心荷載作用時(shí)Pk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值； fa修正后的地基承載力特征值； Pkmax相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值； 板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)當(dāng)偏心距時(shí)，按下式計(jì)算 板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)偏心

6、距e應(yīng)按下式計(jì)算： 偏心距e應(yīng)滿足矩形基礎(chǔ)地基變形的驗(yàn)算板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)地基主要受力層的承載力特征值fak 130kN/m2，可不進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。地基主要受力層指塔機(jī)板式基礎(chǔ)下為1.5b（b為基礎(chǔ)截面寬度）；十字型基礎(chǔ)下為3b（b為其中任一條形基礎(chǔ)的截面寬度），且厚度不小于5m范圍內(nèi)的地基土層； 基礎(chǔ)下的地基變形計(jì)算按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但荷載效應(yīng)應(yīng)按JGJ/T187-2009的3.0.5條規(guī)定確定。 基礎(chǔ)下的地基變形允許值：最大沉降量為50mm，最大傾斜率為tan。為基礎(chǔ)底面的傾斜角度。 矩形基礎(chǔ)的配筋板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的配筋應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010有關(guān)規(guī)定進(jìn)行

7、受彎、受剪計(jì)算。設(shè)計(jì)中可不考慮扭矩的作用。 計(jì)算板式基礎(chǔ)強(qiáng)度時(shí)，將塔機(jī)作用于基礎(chǔ)的4根立柱所包圍的面積作為塔身柱截面，計(jì)算受彎、受剪的最危險(xiǎn)截面取柱邊緣處。基底凈反力采用按下式求得的基底均布荷載設(shè)計(jì)值P： P1采用荷載效應(yīng)基本組合計(jì)算的塔機(jī)立柱邊的基底壓力值板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)板形基礎(chǔ)基底壓力 十字形基礎(chǔ)基底壓力 板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)十字形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)例當(dāng)?shù)鼗翞檐浫跬翆?，采用淺基礎(chǔ)已不能滿足塔機(jī)對(duì)地基承載力和變形的要求時(shí)，可采用樁基礎(chǔ)?；鶚犊刹捎妙A(yù)制鋼筋混凝土樁、混凝土灌注樁或鋼管樁等 。 樁端持力層宜選擇中低壓縮性的粘性土、中密或密實(shí)的砂土或粉土等承載力較高的土層。樁端全斷面進(jìn)入持力層的深度

8、，對(duì)于粘性土、粉土不宜小于3d，對(duì)于砂土不宜小于；當(dāng)存在軟弱下臥層時(shí)，樁端以下硬持力土層厚度不宜小于5d，并應(yīng)驗(yàn)算下臥層的承載力。 樁基計(jì)算包括樁頂作用效應(yīng)計(jì)算、樁基豎向抗壓及抗拔承載力計(jì)算、樁身承載力計(jì)算、樁承臺(tái)計(jì)算等。 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008的規(guī)定。 樁基礎(chǔ)樁基構(gòu)造應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008的規(guī)定。預(yù)埋件應(yīng)按塔機(jī)使用說(shuō)明書布置。樁身和承臺(tái)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得小于C25。 基樁應(yīng)按計(jì)算和構(gòu)造要求配置鋼筋。縱向鋼筋不應(yīng)小于612，應(yīng)沿樁周邊均勻布置，其凈距不應(yīng)小于60mm。箍筋應(yīng)采用螺旋式，直徑不應(yīng)小于6mm，間距宜

9、為200300mm，樁頂以下5d范圍內(nèi)箍筋間距應(yīng)加密不應(yīng)大于100mm。當(dāng)基樁屬抗拔樁或端承樁，應(yīng)等截面或變截面通長(zhǎng)配筋。 承臺(tái)宜設(shè)計(jì)成不變截面高度的方形板式或十字型梁式，截面高度不宜小于1000mm，且應(yīng)滿足塔機(jī)使用說(shuō)明書的要求?；鶚兑税淳鶆?qū)ΨQ式布置，且不宜少于4根，邊樁中心至承臺(tái)邊緣的距離應(yīng)不小于樁的直徑或邊長(zhǎng)，且樁的外邊緣至承臺(tái)邊緣的距離不小于200mm。樁基礎(chǔ)板式承臺(tái)基礎(chǔ)上、下面均應(yīng)根據(jù)計(jì)算或構(gòu)造要求配筋，直徑不小于12mm，間距不大于200mm，上、下層鋼筋之間設(shè)置架立筋，宜沿對(duì)角線配置暗梁。十字型承臺(tái)應(yīng)按梁式配筋，宜按對(duì)稱式配置正、負(fù)彎矩筋，箍筋不宜小于8200。 基樁嵌入承臺(tái)的

10、長(zhǎng)度對(duì)樁徑800mm的基樁不宜小于50mm，800mm的基樁不宜小于100mm。基樁主筋應(yīng)錨入承臺(tái)基礎(chǔ)，錨固長(zhǎng)度按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010確定。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和鋼管樁，宜采用植于樁芯混凝土不少于20的主筋錨入承臺(tái)基礎(chǔ)。預(yù)應(yīng)力管樁和鋼管樁中的樁芯混凝土長(zhǎng)度應(yīng)按抗拔錨固計(jì)算且不小于1000mm，其強(qiáng)度等級(jí)宜比承臺(tái)提高一級(jí)。 樁基礎(chǔ)樁基的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算樁頂作用效應(yīng)計(jì)算時(shí)，應(yīng)取沿矩形或方形承臺(tái)對(duì)角線方向的傾翻力矩和水平荷載及豎向荷載進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)采用十字型承臺(tái)時(shí)，傾翻力矩和水平荷載的作用按其中任一條形承臺(tái)縱向進(jìn)行計(jì)算，豎向荷載由全部基樁承載。軸心豎向力作用下偏心豎向力作

11、用下 L矩形承臺(tái)對(duì)角線或十字型承臺(tái)中任一條形承臺(tái)兩端基樁的軸線距離； 樁基的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基豎向承載力計(jì)算應(yīng)符合 Ra單樁豎向承載力特征值 （砂性土，樁入土較淺時(shí)取低值；粘性土 和粉土，樁入土較深時(shí)取高值）； 樁基的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算樁的抗拔設(shè)計(jì)應(yīng)滿足 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的基樁拔力 單樁豎向抗拔承載力特征值；抗拔系數(shù)。當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料且樁的入土深度不小 于時(shí)，可根據(jù)土質(zhì)和樁的入土深度，取 樁身的有效重力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）， 水下部分按浮重度計(jì)。 樁基的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸心受壓樁樁身承載力應(yīng)符合 樁基的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算軸心受拔樁樁身承載力應(yīng)符合 承臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基

12、礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基承臺(tái)應(yīng)進(jìn)行受彎、受剪承載力計(jì)算，將塔機(jī)作用于承臺(tái)的4根立柱所包圍的面積作為柱截面，受彎、受剪承載力和配筋應(yīng)按現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。 對(duì)于十字型梁式承臺(tái)和板式承臺(tái)中的暗梁的彎矩與剪力計(jì)算，可視基樁為不動(dòng)鉸支座，按簡(jiǎn)支梁或連續(xù)梁計(jì)算，傾翻力矩M按其中任一梁縱向作用，豎向荷載F仍由全部基礎(chǔ)承受，宜按對(duì)稱式配置正、負(fù)彎矩筋及箍筋。 承臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算板式承臺(tái)彎矩計(jì)算示意圖 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算承臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算十字型梁式承臺(tái)和板式承臺(tái)中的暗梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 承臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算樁基承臺(tái)厚度應(yīng)滿足基樁對(duì)承臺(tái)的沖切承載力要求。 角樁沖切系數(shù)： 角樁沖跨比：hp承臺(tái)受沖切承載力截面高度影響系數(shù)。 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)例組合式基礎(chǔ) 當(dāng)塔機(jī)安裝于地下室基坑中，根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的布置和工程地質(zhì)條件及施工方便的原則，塔機(jī)基礎(chǔ)可設(shè)置于地下室底板下、頂板上或底板至頂板之間。 組合式基礎(chǔ)由混凝土承臺(tái)或型鋼平臺(tái)、格構(gòu)式鋼柱或鋼管柱及灌注樁或鋼管樁等組成。混凝土承臺(tái)、基樁應(yīng)按本規(guī)程JGJ/T187-2009第6章樁基礎(chǔ)或建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì) 。型鋼平臺(tái)的