QTZ63塔吊天然基礎(chǔ)計算書

新建廠房.辦公樓工程；屬于框架結(jié)構(gòu);地上7層；建筑高度：22.80m；標(biāo)準(zhǔn)層層高：3.20m ；總建筑面積：7289.65.平方米；總工期：300天；施工單位        建設(shè)工程有限公司。

本工程由無錫    房地產(chǎn)開發(fā)有限公司投資，無錫市         研究院設(shè)計，無錫市           地質(zhì)勘察，     工程監(jiān)理公司監(jiān)理，      建設(shè)工程有限公司組織施工；由    擔(dān)任項目經(jīng)理，      擔(dān)任技術(shù)負(fù)責(zé)人。

一、參數(shù)信息                                      塔吊型號:QTZ63，                   塔吊起升高度H=110.00m，

塔吊傾覆力矩M=630fkN.m，           混凝土強度等級:C35，

塔身寬度B=1.6fm，                  基礎(chǔ)以上土的厚度D:=2.00m，

自重F1=450.8fkN，                  基礎(chǔ)承臺厚度h=1.45m，

最大起重荷載F2=60fkN，             基礎(chǔ)承臺寬度Bc=5.75m，

鋼筋級別:II級鋼。

二、基礎(chǔ)最小尺寸計算

1.最小厚度計算

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)第7.7條受沖切承載力計算。

    根據(jù)塔吊基礎(chǔ)對基礎(chǔ)的最大壓力和最大拔力，按照下式進行抗沖切計算：

(7.7.1-2)

其中: F──塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大壓力和最大拔力；其它參數(shù)參照規(guī)范。

      η──應(yīng)按下列兩個公式計算，并取其中較小值，取1.00；

      (7.7.1-2)

      (7.7.1-3)

      η₁--局部荷載或集中反力作用面積形狀的影響系數(shù)；

      η₂--臨界截面周長與板截面有效高度之比的影響系數(shù)；

      β_h--截面高度影響系數(shù)：當(dāng)h≤800mm時，取β_h=1.0；當(dāng)h≥2000mm時，取β_h=0.9，

其間按線性內(nèi)插法取用；

      ft--混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值，取16.70MPa；

      σ_pc,m--臨界截面周長上兩個方向混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力按長度的加權(quán)平均值，其值

宜控制在1.0-3.5N/mm²范圍內(nèi)，取2500.00；

      u_m--臨界截面的周長：距離局部荷載或集中反力作用面積周邊h_o/2處板垂直截面的

最不利周長；這里?。ㄋ韺挾?h_o）×4=9.60m；

      h_o--截面有效高度，取兩個配筋方向的截面有效高度的平均值；

      β_s--局部荷載或集中反力作用面積為矩形時的長邊與短邊尺寸的比值，βs不宜

大于4；當(dāng)β_s<2時，取β_s=2；當(dāng)面積為圓形時，取β_s=2；這里取βs=2；

      α_s--板柱結(jié)構(gòu)中柱類型的影響系數(shù)：對中性，取α_s=40;對邊柱，取α_s=30;對角柱，

取α_s=20. 塔吊計算都按照中性柱取值，取α_s=40 。

    計算方案：當(dāng)F取塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大壓力，將h_o1從0.8m開始，每增加0.01m，

至到滿足上式,解出一個h_o1；當(dāng)F取塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大拔力時，同理,解出一個h_o2，最

后h_o1與h_o2相加，得到最小厚度h_c。經(jīng)過計算得到：

塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大壓力F=200.00kN時，得h_o1=0.80m；

塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大拔力F=200.00kN時，得h_o2=0.80m；

解得最小厚度  H_o=h_o1+h_o2+0.05=1.65m；

實際計算取厚度為:H_o=1.45m。

2.最小寬度計算

建議保證基礎(chǔ)的偏心矩小于Bc/4，則用下面的公式計算：

其中 F──塔吊作用于基礎(chǔ)的豎向力，它包括塔吊自重，壓重和最大起重荷載，

         F=1.2×(450.80+60.00)=612.96kN；

    G ──基礎(chǔ)自重與基礎(chǔ)上面的土的自重，

         G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc+γ_m ×Bc×Bc×D）

         =1.2×(25.0×Bc×Bc×1.45+20.00×Bc×Bc×2.00)；

    γ_m──土的加權(quán)平均重度，

    M ──傾覆力矩，包括風(fēng)荷載產(chǎn)生的力矩和最大起重力矩，M=1.4×630.00=882.00kN.m。

解得最小寬度 Bc=-1.00m，

實際計算取寬度為 Bc=5.75m。

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。

計算簡圖:

當(dāng)不考慮附著時的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式：

當(dāng)考慮附著時的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式：

當(dāng)考慮偏心矩較大時的基礎(chǔ)設(shè)計值計算公式：

式中 F──塔吊作用于基礎(chǔ)的豎向力，它包括塔吊自重，壓重和最大起重荷載,F=304.30kN；

     G──基礎(chǔ)自重與基礎(chǔ)上面的土的自重：

          G=1.2×(25.0×Bc×Bc×Hc+γ_m ×Bc×Bc×D) =3025.22kN；

          γ_m──土的加權(quán)平均重度

     Bc──基礎(chǔ)底面的寬度，取Bc=5.750m；

     W──基礎(chǔ)底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=31.685m³；

     M──傾覆力矩，包括風(fēng)荷載產(chǎn)生的力矩和最大起重力矩，M=1.4×630.00=882.00kN.m；

     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：

     a= Bc / 2 - M / (F + G)=5.750/2-882.000/(612.960+3025.219)=2.633m。

經(jīng)過計算得到:

    無附著的最大壓力設(shè)計值 P_max=(612.960+3025.219)/5.750²+882.000/31.685=137.876kPa；

    無附著的最小壓力設(shè)計值 P_min=(612.960+3025.219)/5.750²-882.000/31.685=82.203kPa；

    有附著的壓力設(shè)計值 P=(612.960+3025.219)/5.750²=110.039kPa；

    偏心矩較大時壓力設(shè)計值 P_kmax=2×(612.960+3025.219)/(3×5.750×2.633)=160.230kPa。

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。

計算公式如下:

    fa--修正后的地基承載力特征值(kN/m²)；

    f_ak--地基承載力特征值，按本規(guī)范第5.2.3條的原則確定；取145.000kN/m²；

    ηb、ηd--基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù);

    γ--基礎(chǔ)底面以上土的重度，地下水位以下取浮重度，取20.000kN/m³；

    b--基礎(chǔ)底面寬度(m)，當(dāng)基寬小于3m按3m取值，大于6m按6m取值，取5.750m；

    γ_m--基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度，取20.000kN/m³；

    d--基礎(chǔ)埋置深度(m) 取2.000m；

解得地基承載力設(shè)計值：fa=195.250kPa；

實際計算取的地基承載力設(shè)計值為:fa=170.000kPa；

地基承載力特征值fa大于最大壓力設(shè)計值Pmax=137.876kPa，滿足要求！

地基承載力特征值1.2×fa大于偏心矩較大時的壓力設(shè)計值Pkmax=160.230kPa，滿足要求！

五、基礎(chǔ)受沖切承載力驗算

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007-2002第8.2.7條。

驗算公式如下:

式中

    β_hp --- 受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當(dāng)h不大于800mm時，

β_hp取1.0.當(dāng)h大于等于2000mm時，β_hp取0.9，其間按線性內(nèi)插法取用；

    f_t --- 混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值；

    h_o --- 基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度；

    a_m --- 沖切破壞錐體最不利一側(cè)計算長度；

    a_t --- 沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面的上邊長，當(dāng)計算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時，

取柱寬（即塔身寬度）；當(dāng)計算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時，取上階寬；

    a_b --- 沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面在基礎(chǔ)底面積范圍內(nèi)的下邊長，當(dāng)沖切破壞錐體的底面

落在基礎(chǔ)底面以內(nèi)，計算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時，取柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效

高度；當(dāng)計算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時，取上階寬加兩倍該處的基礎(chǔ)有效高度。

    p_j --- 扣除基礎(chǔ)自重及其上土重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的地基土單位面積凈反力，對偏

心受壓基礎(chǔ)可取基礎(chǔ)邊緣處最大地基土單位面積凈反力；

    A_l --- 沖切驗算時取用的部分基底面積

    F_l --- 相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時作用在A_l上的地基土凈反力設(shè)計值。

    則，β_hp --- 受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，取 β_hp=0.95；

        f_t --- 混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值，取 f_t=1.57MPa；

        a_m --- 沖切破壞錐體最不利一側(cè)計算長度:

               am=[1.60+(1.60 +2×1.45)]/2=3.05m；

        h_o --- 承臺的有效高度，取 h_o=1.40m；

        P_j --- 最大壓力設(shè)計值，取 P_j=160.23KPa；

        F_l --- 實際沖切承載力：

              F_l=160.23×(5.75+4.50)×((5.75-4.50)/2)/2=513.24kN。

        其中5.75為基礎(chǔ)寬度，4.50=塔身寬度+2h；

允許沖切力：0.7×0.95×1.57×3050.00×1400.00=4438540.46N=4438.54kN；

實際沖切力不大于允許沖切力設(shè)計值，所以能滿足要求！

六、承臺配筋計算

1.抗彎計算

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007-2002第8.2.7條。計算公式如下:

式中：M_I --- 任意截面I-I處相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的彎矩設(shè)計值；

      a₁ --- 任意截面I-I至基底邊緣最大反力處的距離；當(dāng)墻體材料為混凝土?xí)r，

             取a₁=b即取a₁=2.08m；

      P_max --- 相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的基礎(chǔ)底面邊緣最大地基反力設(shè)計值，取160.23kN/m²；

      P --- 相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時在任意截面I-I處基礎(chǔ)底面地基反力設(shè)計值；

          P=160.23×(3×1.60-2.08)/(3×1.60)=90.96kPa；

      G---考慮荷載分項系數(shù)的基礎(chǔ)自重及其上的土自重，取3025.22kN/m²；

      l --- 基礎(chǔ)寬度，取l=5.75m；

      a --- 塔身寬度，取a=1.60m；

      a' --- 截面I - I在基底的投影長度, 取a'=1.60m。

  經(jīng)過計算得M_I=2.08²×[(2×5.75+1.60)×(160.23+90.96-2×3025.22/5.75²)

         +(160.23-90.96)×5.75]/12=463.44kN.m。

2.配筋面積計算

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007-2002第8.7.2條。公式如下:

式中，α_l --- 當(dāng)混凝土強度不超過C50時， α₁取為1.0,當(dāng)混凝土強度等級為C80時，

取為0.94,期間按線性內(nèi)插法確定，取α_l=1.00；

      fc --- 混凝土抗壓強度設(shè)計值，查表得fc=16.70kN/m²；

      h_o --- 承臺的計算高度，h_o=1.40m。

經(jīng)過計算得： α_s=463.44×10⁶/(1.00×16.70×5.75×10³×(1.40×10³)²)=0.002；

            ξ=1-(1-2×0.002)^0.5=0.002；

            γ_s=1-0.002/2=0.999；

            A_s=463.44×10⁶/(0.999×1.40×300.00)=1104.79mm²。

由于最小配筋率為0.15%,所以最小配筋面積為:5750.00×1450.00×0.15%=12506.25mm²。

故取 A_s=12506.25mm²。