塔式起重機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算

塔式起重機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算（說明：本附錄涉及的固定式基礎(chǔ)、樁基基礎(chǔ)承臺(tái)的平面形式均為方形）A.1固定式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算A.1.1基礎(chǔ)幾何尺寸的確定塔式起重機(jī)基礎(chǔ)受偏心荷載作用（圖A.1.1），按如下方法確定方形基礎(chǔ)的幾何尺寸：圖A.1.1塔式起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖1按照軸心受壓，用下式估算基礎(chǔ)底面積A0：(A1.1-1)式中A0——基礎(chǔ)底面面積(m2)；fa——地基承載力，由實(shí)地勘探和基礎(chǔ)處情況確定(kPa)；γG——基礎(chǔ)及其上覆土體的混合重度(kN/m3)；Fv——作用在基礎(chǔ)上的豎向載荷標(biāo)準(zhǔn)值(kN)；d——基礎(chǔ)埋深(m)。取偏心荷載的基礎(chǔ)底面積A1＝1.1～1.4A0，根據(jù)A1初步確定方形基礎(chǔ)的邊長(zhǎng)b。同時(shí)b要滿足b大于等于塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)寬度乘以兩倍的基礎(chǔ)厚度h。2固定式基礎(chǔ)需滿足整體抗傾覆要求：(A.1.1-2)式中Fg——混凝土基礎(chǔ)的重力(kN),，其中γ為混凝土容重，取24kN/m3，h為基礎(chǔ)高度。M——作用在基礎(chǔ)上的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值(kN·m)；b——獨(dú)立基礎(chǔ)底邊邊長(zhǎng)(m)；k——安全系數(shù)，一般取2；h——基礎(chǔ)厚度(m)。由式C.1.1-2初步確定基礎(chǔ)高度h。3式A1.1.-1和A1.1-2確定的基礎(chǔ)邊長(zhǎng)b和基礎(chǔ)高度h需滿足地基承載力要求：當(dāng)偏心距時(shí)：(A.1.1-3)式中pmax——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)地面邊緣的最大壓力值(kPa)；W——基礎(chǔ)底面的抵抗矩；當(dāng)偏心距時(shí)：(A.1.1-4)式中l(wèi)——為合力作用點(diǎn)至基礎(chǔ)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(chǔ)中心的距離(m)；。如不滿足A.1.1-3或A.1.1-4，需反復(fù)調(diào)整b與h的尺寸直至滿足。A.1.2地基承載力驗(yàn)算與整體抗傾覆驗(yàn)算1塔式起重機(jī)獨(dú)立基礎(chǔ)應(yīng)滿足整體抗傾覆穩(wěn)定性混凝土基礎(chǔ)的抗傾覆穩(wěn)定性按式A.1.2-1計(jì)算：(A.1.2-1)2塔式起重機(jī)獨(dú)立基礎(chǔ)應(yīng)滿足強(qiáng)度要求塔式起重機(jī)基礎(chǔ)強(qiáng)度應(yīng)滿足式A.1.1-3或A1.1-4。A.1.3基礎(chǔ)底板的配筋，應(yīng)按抗彎計(jì)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(jì)算偏心矩e2計(jì)算底板彎矩當(dāng)時(shí)，底板受彎可用下式計(jì)算：(A.1.3-1)式中MⅠ——截面I-I處彎矩(kN.m)；pmax——基礎(chǔ)底面邊緣最大應(yīng)力(kPa)；p——基礎(chǔ)底面I-I處應(yīng)力(kPa)；a——截面I-I至基底邊緣最大應(yīng)力處距離(m)；b、b’——分別為基礎(chǔ)底邊長(zhǎng)和塔身邊長(zhǎng)(m)；G——考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)的基礎(chǔ)自重及其上的土自重(kN)。當(dāng)時(shí)，底板受彎可用下式計(jì)算：(A.1.3-2)式中圖A.1.3-1砼基礎(chǔ)計(jì)算簡(jiǎn)圖3底板計(jì)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(shè)計(jì)彎矩(kN.m)；k——安全系數(shù)，取1.2～1.4；fy——鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)；h0——基礎(chǔ)截面有效高度(m)。4由于塔式起重機(jī)360°旋轉(zhuǎn)，故基礎(chǔ)底板需雙向配筋。

A.2樁基承臺(tái)式混凝土基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)A.2.1單樁承載力驗(yàn)算（圖A.2.1）圖A.2.1塔式起重機(jī)方形承臺(tái)樁基礎(chǔ)1依據(jù)《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94的第5.1.1條，單樁樁頂豎向力計(jì)算公式為：（A.2.1-1）式中n──單樁個(gè)數(shù)，n=4；F——樁基承臺(tái)頂面的豎向力設(shè)計(jì)值(kN)；G──樁基承臺(tái)的自重(kN)；Mx，My──承臺(tái)底面的彎矩設(shè)計(jì)值(kN.m)；xi，yi──單樁軸線到承臺(tái)中心軸的X，Y方向距離(m)；Ni──相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的第i樁單樁樁頂豎向力設(shè)計(jì)值(kN)。2單樁豎向承載力計(jì)算應(yīng)符合下列表達(dá)式：軸心豎向力作用下（A.2.1-2）式中R——樁基中復(fù)合基樁或基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值；——建筑樁基重要性系數(shù)，對(duì)塔式起重機(jī)樁基基礎(chǔ)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(jì)算應(yīng)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(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值:Qpk──單樁總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值:Qck──相應(yīng)于任一復(fù)合基樁的承臺(tái)底地基土總極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值:qck──承臺(tái)底1/2承臺(tái)寬度深度范圍(≤5m)內(nèi)地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值；s,p──分別為樁側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)，樁端阻群樁效應(yīng)系數(shù)；c──承臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)；按下式取值：s,p,c──分別為樁側(cè)阻力分項(xiàng)系數(shù)，樁端阻抗力分項(xiàng)系數(shù)，承臺(tái)底土阻抗力分項(xiàng)系數(shù)；qsk──樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；qpk──極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值值；u──樁身的周長(zhǎng)；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(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：（A.2.1-4）（A.2.1-5）式中——基樁上拔力設(shè)計(jì)值；——基樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；——基樁土自重設(shè)計(jì)值——破壞面周長(zhǎng)；——樁側(cè)表面第I層土的抗壓極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；——抗拔系數(shù)。5樁身混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足樁的承載力設(shè)計(jì)要求。樁軸心受壓時(shí)（A.2.1-6）式中——工作條件系數(shù)，預(yù)制樁取0.75，灌注樁取0.6～0.7；——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——樁身橫截面積；——相應(yīng)于載荷效應(yīng)基本組合時(shí)的單樁豎向力設(shè)計(jì)值。6當(dāng)樁不太長(zhǎng)時(shí)，樁不一定穿透整個(gè)軟弱下臥層，這時(shí)還需對(duì)軟弱下臥層強(qiáng)度用下式進(jìn)行驗(yàn)算：（A.2.1-7）對(duì)樁距的群樁基礎(chǔ)，式中——作用于軟弱下臥層頂面的附加應(yīng)力；——軟弱層頂面以上各土層重度按土層厚度計(jì)算的加權(quán)平均值；——地面至軟弱層頂面的深度；——軟弱下臥層經(jīng)深度修正的地基極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；——地基承載力分項(xiàng)系數(shù)，?。?.65；——樁群外緣矩形面積的長(zhǎng)、短邊邊長(zhǎng)；對(duì)方形承臺(tái)；——樁端持力層壓力擴(kuò)散角，可查《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－94）表5.2.13。7目前塔式起重機(jī)樁基基礎(chǔ)均屬于低承臺(tái)樁基，在一般情況下由承臺(tái)底土對(duì)承臺(tái)的磨擦力、承臺(tái)側(cè)土對(duì)承臺(tái)的壓力和樁周側(cè)土對(duì)樁身位移的變形協(xié)調(diào)作用產(chǎn)生的壓力來共同承擔(dān)水平載荷，無需對(duì)樁進(jìn)行水平變位驗(yàn)算。C.2.2混凝土承臺(tái)驗(yàn)算1樁基方形承臺(tái)的彎矩可按下式簡(jiǎn)化計(jì)算方法確定：（A.2.2-1）式中Mx1，My1──計(jì)算截面處X，Y方向的彎矩設(shè)計(jì)值(kN.m)；xi，yi──樁軸線至相應(yīng)計(jì)算截面的X，Y方向距離(m)；Ni──扣除承臺(tái)和其上填土自重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的第i樁樁頂豎向力設(shè)計(jì)值(kN)，。2方形承臺(tái)截面主筋的計(jì)算依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)第7.2條受彎構(gòu)件承載力計(jì)算確定：（A.2.2-2）式中1──系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不超過C50時(shí)，1取為1.0,當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，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(jì)值；h0──承臺(tái)的計(jì)算高度；fy──鋼筋受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。3塔身對(duì)方形承臺(tái)的沖切作用應(yīng)滿足下式要求：（A.2.2-3）式中——扣除承臺(tái)及其上填土自重，作用在沖切破壞錐體上相應(yīng)于載荷效應(yīng)基本組合的沖切力設(shè)計(jì)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(shù)；——沖切系數(shù)；——沖跨比，、，為柱邊至樁邊的水平距離；——柱根部軸力設(shè)計(jì)值；——沖切破壞錐體范圍內(nèi)各樁的凈反力設(shè)計(jì)值之和。4角樁對(duì)方形承臺(tái)的沖切作用應(yīng)滿足下式要求：圖A.2.2－4承臺(tái)受鋼格構(gòu)柱單肢沖切計(jì)算示意圖（A.2.2-4）式中——扣除承臺(tái)和其上填土自重后的角樁樁頂相應(yīng)于載荷效應(yīng)基本組合時(shí)的豎向力設(shè)計(jì)值；——角樁沖切系數(shù)；——角樁沖跨比，其值滿足0.2～1.0，、；——從承臺(tái)底角樁內(nèi)邊緣引45°沖切線至承臺(tái)頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；——承臺(tái)邊緣有效高度。5方形承臺(tái)斜截面受剪承載力按下式計(jì)算：圖A.2.2-5承臺(tái)斜截面受剪計(jì)算示意圖FigA.2.2-5Theshearingforceofcushioncap’sdiagonalsectioncalculationsketch承臺(tái)斜截面的剪切，可按下列公式進(jìn)行計(jì)算，如圖A.2.2-5（A.2.2-5） 式中——扣除承臺(tái)和其上填土自重后相應(yīng)于載荷效應(yīng)基本組合時(shí)斜截面的最大剪力設(shè)計(jì)值；——承臺(tái)計(jì)算截面處的計(jì)算寬度；——計(jì)算寬度處的承臺(tái)有效高度；——受剪切承載力截面高度影響系數(shù)；——計(jì)算截面的剪跨比。A.3逆作鋼格構(gòu)柱基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)A.3.1逆作鋼格構(gòu)柱的承臺(tái)與樁基計(jì)算參考A.2相關(guān)規(guī)定。A.3.2逆作鋼格構(gòu)柱應(yīng)按下列假定進(jìn)行計(jì)算（圖A.3.2）：1逆作鋼格構(gòu)單肢與承臺(tái)及與其底部樁的連接為鉸接；2逆作鋼格構(gòu)單肢的布置與塔身中心線成雙軸對(duì)稱；3不考慮塔式起重機(jī)扭矩對(duì)基礎(chǔ)的影響。圖A.3.2逆作鋼格構(gòu)柱承臺(tái)基礎(chǔ)計(jì)算模型FigA.3.2ThesinglelimbofreverseconstructionsteelframebeamfoundationcalculationmodelA.3.3鋼格構(gòu)柱截面設(shè)計(jì)1鋼格構(gòu)柱凈截面面積應(yīng)該下式初步估計(jì)：（A.3.3-1）式中——相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)單根鋼格構(gòu)柱頂所受的最大豎向力設(shè)計(jì)值(kN)；；——鋼材許用應(yīng)力；——受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，由查表確定；——鋼格構(gòu)柱長(zhǎng)細(xì)比，可按以下方法初步確定：當(dāng)KN時(shí)，??；KN時(shí)，取。A——鋼格構(gòu)柱凈截面面積。2初步選定格構(gòu)柱單肢截面后，需按下式進(jìn)行驗(yàn)算：（A.3.3-2）（A.3.3-3）式中l(wèi)——鋼格構(gòu)柱的計(jì)算長(zhǎng)度；i——鋼格構(gòu)柱截面的回轉(zhuǎn)半徑；——容許長(zhǎng)細(xì)比，此處?。?50。A.3.4綴條式格構(gòu)柱的綴條設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列規(guī)定：1格構(gòu)柱截面剪力按下式計(jì)算：（A.3.4-1）式中A——鋼格構(gòu)柱毛截面積之和；——鋼材抗拉、抗壓、抗彎設(shè)計(jì)值；——鋼材屈服強(qiáng)度。2綴條內(nèi)力按下式計(jì)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(jì)算：（A.3.4-4）4按下式驗(yàn)算綴條的剛度與穩(wěn)定性：（A.3.4-5）（A.3.4-6）式中——許用應(yīng)力折減系數(shù)；時(shí)，；時(shí)，，中間按直線插值法計(jì)算。A.3.5綴板式格構(gòu)柱的綴板設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列規(guī)定：1綴板內(nèi)力按下式計(jì)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(jì)算：(A.3.5-2)3綴板強(qiáng)度按式（3-37）與（3-38）進(jìn)行驗(yàn)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(shù)；——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(jì)算應(yīng)滿足下列規(guī)定：1軸向力作用下的對(duì)接直平焊縫應(yīng)按下式驗(yàn)算：(A.3.6-1)式中——連接構(gòu)件的最小厚度；——焊縫計(jì)算長(zhǎng)度；無用引弧板時(shí)，板寬減10mm；2軸向力作用下的對(duì)接斜接焊縫應(yīng)按下式驗(yàn)算：(A.3.6-2)(A.3.6-3)式中——斜焊縫與構(gòu)件軸線的夾角。3軸向力作用下的貼角焊縫應(yīng)按下式驗(yàn)算：(A.3.6-4)式中——貼角焊縫的較小厚度；——連接一側(cè)的焊縫計(jì)算長(zhǎng)度之和4受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫或K焊縫應(yīng)按下式驗(yàn)算：(A.3.6-5)(A.3.6-6)式中——作用在焊縫計(jì)算截面上的彎矩和剪力；——焊縫計(jì)算截面的慣性矩；——焊縫截面計(jì)算點(diǎn)對(duì)中性軸的截面模數(shù)；——焊縫截面中性軸以上部分的靜矩；——焊縫的計(jì)算厚度；——焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。5受彎矩和剪力共同作用的貼角焊縫應(yīng)按下式驗(yàn)算：(A.3.6-7)式中——焊縫邊緣對(duì)中性軸的截面模數(shù)；——焊縫計(jì)算截面的面積，。C.3.7對(duì)逆作鋼格構(gòu)柱的強(qiáng)度、穩(wěn)定性應(yīng)按下列規(guī)定驗(yàn)算：1按下式驗(yàn)算逆作鋼格構(gòu)柱的強(qiáng)度：(A.3.7-1)式中——軸向力；——對(duì)構(gòu)件計(jì)算截面x和y軸的基本彎矩；——構(gòu)件的歐拉臨界載荷；——構(gòu)件的毛截面積和凈截面積；——構(gòu)件凈截面對(duì)x和y軸的截面模數(shù)；2按下式驗(yàn)算逆作鋼格構(gòu)柱的穩(wěn)定性：