塔吊基础知识设计计算
塔吊基础设计计算

塔吊基础设计计算一、设计依据1.建筑地基基础设计规范GB50007-20022.天津市地质工程勘察院2007年3月23日《天津市红桥区南头窑5#地危改工程岩土工程勘察报告》KC2007E1253.本工程1#2#楼和地下车库摆位有关图纸。
4.拟用QTZ50自升塔式起重机使用说明书(天津市天兴机械制造有限公司生产)。
二、塔吊使用说明书中有关基础要求的有关数据额定起重力矩500KN.m附着使用时最大起重高度120m,此时塔吊总重46.1t,平衡块重12.0t固定式独立基础要求:面积4500m m×4500mm,基础混凝土高度1200mm,要求地基承载力不小于0.2Mpa,基底总重不小于80t(连同塔架自重)。
塔架外围尺寸1400mm×1400mm三、设计图纸有关数据工程相对标高±0.00,相对于大沽标高+3.75。
地下车库地面结构标高-5.60,底版厚400mm,垫层100mm,地基梁下返高度1000mm,即地基梁下皮标高-6.60m,相当大沽标高2.85m。
四、地基勘探结果见勘探报告本塔吊拟安放位置在3#和4#孔之间靠近4#孔,勘探时两孔大沽标高分别为2.91m和3.01m取其平均高2.96m计,稳定水位分别为1.20m深和1.30m 深,取其平均深1.25m计算以3#为例各层土分层厚度见下图:注:③1层土承载力特征值f ak= 130kpa五、塔基持力层承载力设计修正规范公式5.2.4f a=f ak+ηbγ(b-3)+ ηdγm(d-0.5)拟改基宽基长均为5.0m,厚1.0m顶面埋深与地库地粱下皮差0.5 m,即-7.10 m。
塔基底埋深-8.10 m(相当于大沽标高-4.35 m,现地坪+2.96下7.31 m)持力层为③1层粉土取粉粘含量ρc ≥10% ηb=0.3 ηd=1.5(规范表5.2.4) γ=19.6加权平均重度γm=1.25×19.0+0.8(19.0-10)+2.2(19.5-10)+1.3(20.2-10)+1.25(19.8-10)+0.3(19.6-10)/(1.25+0.8+2.2+1.3+1.25+0.3)=80.24/7.31=10.98经修正后地基承载力修正值fs=130+0.3×(19.6-10)(5-3)+1.5×10.98(7.31-0.5)=130+5.76+112.16=247.9kpa已超过塔基说明书要求的0.2Mpa (200kpa)六、基底最大压力和配筋计算1.按使用说明书所给条件推算,塔基计算倾覆力矩Pmax=(Fk+Gk)/A+Mk/W≤1.2fa (公式5.2.2-2)Fk=58.1t Gk/A=2.4t/m2×1.2m=2.88t/m2 W=(4.5×4.52)/6=15.19m3求Mk: 1.2×20=58.1/(4.5×4.5)+ 4.52×1.2×2.4/4.52+M/15.19M=(24-58.1/4.52-2.88) ×15.19=277t〃m如此最小基底压力:P min=58.1/4.52+2.88-M/W=58.1/4.52+2.88-277/15.1=5.75-18.3已出现尾部与土脱离应按公式(5.2.2-4)计算Pmax=2(Fk+Gk)/3La(5.2.2-4)1.2×20=2(58.1+2.4t/m3×1.2×4.52)/3La1/a=(Pmax×3L)/2(Fk+Gk)a=2(Fk+Gk)/ (Pmax×3L)=2(58.1+2.4 ×1.2 ×4.52)/(1.2 ×20 ×3 ×4.5)=0.719mL=4.5/2-a=2.25-0.719=1.53m计算倾覆力矩:M=(Fk+Gk)L=(58.1+58.32) ×1.53=178.1t.m2.改厚度为1.0 m配筋与总重计算保持原基础总重不变(体积不变即可)所需平面尺寸:L=b=(4.52×1.2/1.0)1/2=24.31/2=4.93m 取理论尺寸5.0mPmax=58.1/5×5+1.0×2.4+178.1/(5×52/6)=2.32+2.4+8.55=13.27Pmin=58.1/5×5+1.0×2.4-178.1/(5×52/6)=2.32+2.4-8.55=-3.83尾部仍出现基础与土脱离,仍应按公式5.2.2-4计算5m×5m 见方时:L=M/(Fk+Gk)=178.1/(58.1+1.0×52×2.4)=178.1/(58.1+60)=1.51ma=5/2-1.51=0.99mPmax=2(Fk+Gk)/(3×L×a)=2(58.1+60)/(3×5×0.99)=15.91t/m2<1.2fa=1.2×20=24 t/m2考虑荷载分项系数后基底最大净反力:P jmax=58.1×1.2/(5×5)+178.1×1.4/(5×52/6)=2.8+11.97=14.76 t/m2(全部重力取分项系数1.2;倾覆力矩全值取分项系数1.4)试按最大净反力计算塔架边缘处截面弯矩:(偏于安全)M I-I= P jmax/2×1.6752=14.76/2×1.6752=20.7t.m/mAs=20.7×107N.mm/0.9fyho=20.7×107/(0.9×210×920)=1191mm2钢筋保护层按无垫层取70mm,I级钢筋fy=210砼强度等级不少于C15按构造配筋最小配筋率0.15%计:1000×920×0.15%=1380mm2/m查钢筋表φ20@200时,As=1571mm2选φ20@200上下双向双层定C20级商品混凝土达C15时,即可投入使用。
塔吊基础设计计算方案(桩基础)

塔吊基础专项施工方案编制人:审核人:施工单位:日期:2011年3月25日一、工程概况1、地理位置2、设计概况本工程结构形式为框架剪力墙结构,人工挖孔桩承重,建筑高度为:楼54.15m 一、二层为地下室,正负零以上为住房,层高3.00m。
为:楼18层、建筑等级:一级,耐火等级为地下室一级,主体二级,安全等级二级,抗震设防烈度小于六度。
主体结构设计使用年限为50年。
二、塔吊选型和位置确定根据施工现场条件及周围环境条件和工程结构情况,该项目采用一台TC5510塔式起重机,臂长55米,用于栋施工,塔高安装高度72m。
(塔吊安装位置见塔吊定位平面布置图)塔吊在此位置可满足塔臂就位与拆除以及工程施工的需要。
三、塔吊基础设计方案本工程栋±0.00相当于绝对高程57.6m,负二层地下室基础顶面标高-11.9m,则相等于绝对标高45.70m,塔吊按保用说明书基础为高度1.42m,则塔吊基础底绝对标高为44.28m,按照塔吊定位图在确定其基础附近最近地勘钻孔为ZK165,根据ZK165钻孔柱状图显示塔吊基础底板下为回填土,一直至第⑥岩土层(强风化岩体)方可作为持力层,基第⑥岩土层底绝对标高为35.80m,相差8.48m,故需采用桩基础方可用于塔吊基础持力。
拟采用人工挖孔桩灌注桩,桩径800mm共4根用于塔吊基础持力。
由于第⑥岩土层风化程度高,强度较低且厚度小,所以以第⑦中风化层作为持力层,有效桩长按8.5m计算,桩身及承台混凝土强度等级C30,承台按塔吊基础原图尺寸5.0m×5.0m×1.42m进行设计,配筋根据受力情况进行计算。
四、塔吊桩基础计算书1、设计依据.《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008.《混凝土结构设计规范》GB50010—2002.《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002.《建筑机械使用安全规程》JGJ33—2001.《建筑结构荷载规范》GB50009—2001. 本工程《岩石工程勘察报告》. 施工图纸. 简明施工计算手册. 塔吊使用说明书2、地质参数以本工程《岩石工程勘察报告》中有关资料为计算依据(以ZK175孔为依据),其主要设计参数(见土层设计计算参数表)。
塔吊桩基础计算范文

塔吊桩基础计算范文
一、桩基数量的确定:
确定桩基数量需要根据塔吊的重量和地基承载能力进行计算。
通常情
况下,桩基数量可根据以下公式进行计算:
N=W/P
其中,N为桩基数量,W为塔吊的总重量,P为单根桩基的承载力。
这样可以保证单根桩基能够承受足够的力量。
二、桩基直径的确定:
桩基直径的确定需要结合地基的土壤类型、承载能力以及塔吊的重量
等多种因素进行考虑。
对于土壤承载能力较强的情况下,一般可以采用较
小的桩径;相反,对于土壤承载能力较弱的情况下,需要采用较大的桩径。
根据经验公式和试验结果,可以制定合理的桩径范围。
三、桩基深度的确定:
桩基深度的确定主要考虑的是地下水位、地质构造以及土层性质等因素。
通常情况下,为了保证桩基的稳定性,桩基的埋深应大于冻土深度以
及地下水位。
同时,需要对桩基周边土壤的承载能力进行充分的考虑,以
确定桩基的深度。
四、配筋的确定:
配筋是为了增加桩基的抗弯强度,提高桩基的承载能力。
根据桩基的
受力条件和受力特点,可以通过抗弯设计原理计算出合理的配筋数量和位置。
通常情况下,桩基的配筋应满足一定的比例,以保证桩基在受力时能
够充分发挥其抗弯强度。
总之,塔吊桩基础计算涉及了多个方面的内容,包括桩基数量、直径、深度以及配筋等关键参数的确定。
这些参数的选择需要综合考虑地基的承
载能力、土质条件以及塔吊的重量等因素,以保证桩基的稳定性和安全性。
在实际计算中,还需要对相关规范和标准进行参考,并尽量进行现场试验
和监测,以验证计算结果的合理性。
塔式起重机基础的设计计算

塔式起重机基础的设计计算塔吊基础的设计计算1(前言塔吊是目前建筑工地的一种常用机械,担负着建筑材料垂直和水平运输的重任。
塔吊基础一般根据土质情况好坏决定采用天然地基或桩基础,基础的设计,直接关系到塔吊安装好后是否会因基础设计不好而发生整体倒塌的事故,所以对塔吊基础设计必须给予足够重视,必须进行专项设计计算,按设计结果施工,才能投入使用。
2(设计依据2.1《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008;2.2《混凝土结构设计规范》GB50010-2002;2.3《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002;2.4《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001;2.5《简明施工计算手册》(第三版);2.6《PKPM施工安全设施计算软件》;2.7《工程地质勘察报告》;2.8《塔吊使用说明书》。
3(塔吊天然地基的设计要求天然地基是指未经人工处理的天然土层直接作为地基以承受塔吊基础传来的上部荷载,在塔吊基础设计时,最经济的方案是采用天然地基,这是因为既充分利用了天然地基的承载能力,而且工程量又最少。
采用天然地基的条件,首先要有比较好的持力层,有足够的承载能力使地基保持稳定,满足地基承载力设计的要求,其次当持力层下存在强度低于持力层的软弱下卧土层,需验算软弱下卧土层强度。
塔吊天然基础设计的内容包括基础最小尺寸计算、基础承载力计算、地基基础承载力验算、基础受冲切承载力验算和承台配筋计算。
4(塔吊天然基础的设计计算实例1塔吊天然基础的计算书一. 参数信息塔吊型号:QTZ60, 自重(包括压重)F1=833.00kN,最大起重荷载F2=60.00kN,塔吊倾覆力距M=787.50kN.m,塔吊起重高度H=50.00m,塔身宽度B=1.80m,混凝土强度等级:C35,基础埋深D=0.00m,基础最小厚度h=1.20m,基础最小宽度Bc=5.00m,二. 基础最小尺寸计算基础的最小厚度取:H=1.20m基础的最小宽度取:Bc=5.00m三. 塔吊基础承载力计算依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2条承载力计算。
塔吊基础设计计算

塔吊基础设计计算设计塔吊的基础,就好比盖房子先要打好地基一样,可不是随随便便的事儿,得一步一步来:算重量和压力:先得摸清楚塔吊自身的重量有多大,再加上它能吊多重的货物,还得考虑到风吹过来的力、地震可能带来的冲击力,把这些力气统统算清楚。
挑基础样式:看看工地的地势和地质条件,选择合适的地基类型,比如独立基础(就像单独的一块大石头垫底)、连片基础(很多块石头连起来)或者打入地下的桩基础(像一根根钉子钉在地下)。
力量怎么传过去:接下来想象一下这些力气是怎么从塔吊传到地基上的,算出每个部位承受的压力有多大。
地基扛不扛得住:土壤能承受多大的压力,得根据地质报告来判断。
就像你得知道土地有多硬实,能撑得起多重的东西。
然后算算这块地基能不能顶住塔吊传下来的全部力气,包括抗压、抗弯折和抵抗剪切破坏的能力。
稳不稳定:考虑塔吊在工作时会不会被吹倒或者歪斜,就像一棵大树扎根在地上,得保证它稳稳当当的。
量体裁衣做基础:根据前面的计算结果,给地基设计合适的大小和深度,就像给塔吊穿鞋,得大小合适、底子扎实。
桩基础的细节设计:如果是用桩基础,那还要考虑桩的数量、粗细、打入地下的长度,还有桩顶上的承台怎么设计。
反复检查调整:设计出来了,还要反复检查,看这地基结实不结实,牢不牢靠,不达标的就调整,比如把地基做大点,或者多打几根桩。
施工方法和材料:设计好了,就要定施工方案,选好材料,就像烹饪要有食谱和食材一样,确保施工质量杠杠的。
权威认证:最后,设计成果要给专家和有关部门审核,通过了才算合格,就像考试答完了卷子,得老师批改过了才能安心。
总而言之,设计塔吊基础就像是给塔吊打造一个稳固有力的家,得方方面面都考虑周全,才能保证塔吊在工地上安全高效地工作。
7种塔吊基础知识计算

7 种塔吊基础计算目录一、单桩基础计算二、十字交叉梁基础计算三、附着计算四、天然基础计算五、三桩基础计算书六、四桩基础计算书七、塔吊附着计算一、塔吊单桩基础计算书一. 参数信息塔吊型号:QT60,自重(包括压重)F1=245.00kN,最大起重荷载F2=60.00kN塔吊倾覆力距M=600.00kN.m,塔吊起重高度H=50.00m,塔身宽度B=1.60m混凝土强度:C35,钢筋级别:Ⅱ级,混凝土的弹性模量 Ec=14500.00N/mm2桩直径或方桩边长 d=2.50m,地基土水平抗力系数 m=8.00MN/m4桩顶面水平力 H0=100.00kN,保护层厚度:50mm二. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算1. 塔吊自重(包括压重)F1=245.00kN2. 塔吊最大起重荷载F2=60.00kN作用于桩基承台顶面的竖向力 F=1.2×(F1+F2)=366.00kN塔吊的倾覆力矩 M=1.4×600.00=840.00kN.m三. 桩身最大弯矩计算计算简图:1. 按照m法计算桩身最大弯矩:计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.4.5条,并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。
(1) 计算桩的水平变形系数(1/m):其中 m──地基土水平抗力系数;b0──桩的计算宽度,b0=3.15m。
E──抗弯弹性模量,E=0.67Ec=9715.00N/mm2;I──截面惯性矩,I=1.92m4;经计算得到桩的水平变形系数:=0.271/m(2) 计算 D v:D v=100.00/(0.27×840.00)=0.45(3) 由 D v查表得:K m=1.21(4) 计算 M max:经计算得到桩的最大弯矩值:M max=840.00×1.21=1018.87kN.m。
由 D v查表得:最大弯矩深度 z=0.74/0.27=2.78m。
四.桩配筋计算依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.3.8条。
塔吊基础计算(格构柱)

塔吊基础计算(格构柱)八、基础验算基础承受的垂直力:P=449KN 基础承受的水平力:H=71KN 基础承受的倾翻力矩:M=1668KN。
m(一)、塔吊桩竖向承载力计算:1、单桩桩顶竖向力计算:单桩竖向力设计值按下式计算:Q ik=(P + G )/n ±M/a2式中:Q ik—相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力;P-塔吊桩基础承受的垂直力,P=449KN;G—桩承台自重,G=(4。
8×4.8×0.4+4。
8×4.8×1。
3)×25=979。
2KN;P+G=449+979.2=1428。
2KNn—桩根数,n=4;M-桩基础承受的倾翻力矩,M=1668+71×1.3=1760.3KN。
m;a—桩中心距,a=3.2m。
Q ik=1428。
2/4±1760.3/3。
2×2单桩最大压力:Q压=357.05+389.03=746。
08KN单桩最大拔力:Q拔=357.05—389.03=-31.98KN2、桩承载力计算:(1)、单桩竖向承载力特征值按下式计算:R a = q pa A P+u P∑q sia L i式中: R a-单桩竖向承载力特征值;q pa、q sia—桩端阻力,桩侧阻力特征值;A P—桩底端横截面面积;u P—桩身周边长度;L i—第i层岩土层的厚度.5号塔吊桩:对应的是8-8剖的Z52。
桩顶标高为—6。
8m,绝对标高为-1。
9m,取有效桩长52m,桩端进入6-1粘土层2。
19m.52R a = 0.8×3。
14×(4×12.51+16×3。
8+14×14。
4+18×19.1+30×2。
19)=1813。
51>746.08KN 满足要求3、承台基础的验算(1)承台弯矩计算Mx1=My1=2×(746.08—979.2/4)×(3。
塔吊基础设计计算方案

塔吊基础设计计算方案1.引言塔吊是一种大型起重机械,常用于大型工程项目中的重型物料搬运和安装。
塔吊的基础设计是其安装和使用的关键,合理的基础设计可以确保塔吊的稳定性和安全性。
本文将介绍塔吊基础设计的计算方案。
2.塔吊基础的类型塔吊基础的类型包括深基础和浅基础两种。
深基础适用于土层较差或承载能力较低的情况,常用的深基础方式有桩基、双柱基础等。
浅基础适用于土层较好或承载能力较高的情况,常用的浅基础方式有扁平基础、筏基础等。
3.基础设计的参数塔吊基础设计需要确定的参数包括塔吊的自重、最大起重量、吊臂长度、基础底面积、抗倾覆要求、土层的承载能力等。
其中,自重和最大起重量决定了基础的稳定性,吊臂长度决定了基础的受力情况,基础底面积和土层的承载能力决定了基础的尺寸。
4.基础的稳定性计算基础的稳定性计算主要考虑基础的抗倾覆能力。
根据塔吊的自重和最大起重量,可以计算出基础的倾覆力矩。
基础的尺寸和土层的承载能力决定了基础的抗倾覆能力。
一般来说,基础的倾覆力矩应小于基础的抗倾覆力矩。
5.基础的承载能力计算基础的承载能力计算主要考虑基础的竖向承载能力和水平承载能力。
基础的竖向承载能力需要满足塔吊的自重和最大起重量,可以根据塔吊的自重和最大起重量以及基础的尺寸计算出基础的竖向承载能力。
基础的水平承载能力需要满足塔吊的倾覆力矩,可以根据基础的尺寸和土层的承载能力计算出基础的水平承载能力。
6.基础的尺寸设计基础的尺寸设计需要综合考虑基础的稳定性和承载能力。
一般来说,基础的面积越大,稳定性和承载能力越好。
但是,基础的面积也会受到施工条件和成本的限制,因此需要在稳定性和承载能力之间进行平衡。
7.基础的施工注意事项基础的施工包括地基处理、基坑开挖、混凝土浇筑等过程。
在施工过程中,需要注意地基处理的质量和基坑的排水和支护,以及混凝土浇筑的均匀和密实。
8.结论塔吊基础设计计算方案需要综合考虑塔吊的参数、基础的稳定性和承载能力,以及施工条件和成本等因素。
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塔式起重机方形独立基础的设计计算余世章余婷媛《内容提要》文章通过对天然基础的塔吊基础设计,详细论述整个基础的设计过程,经济适用,安全可靠、结构合理,思路清晰,论述精辟有据;在现场施工中,有着十分重要的指导意义。
关键词:塔机、偏心距、工况、一元三次方程、核心区、基底压力。
一、序言随着建筑业迅猛发展,塔式起重机(简称塔机)在建筑市场中是必不可少的一项重要垂直运输机械设备;塔机基础设计,在建筑行业中是属于重大危险源的范畴,正因为如此,塔机基础设计得到各使用单位的高度重视;本人通过网络查阅过许多塔机基础设计方案,除采用桩基外,塔基按独立基础所设计的方形基础,绝大部分都按厂家说明书所提供的基础尺寸进行配筋,按规范设计计算的为数不多,厂家所提供基础大小数据有些是不满足规范要求,而塔机基础配筋绝大多数情况是配筋过大,浪费较为严重;厂家说明书所提供数据表明,地基承载力特征值小的基础外形尺寸就较大,承载力特征值较大,基础尺寸就相应的小点,似乎看起来这种做法是正确的,其实并非如此。
塔机基础型式方形等截面最为普遍,下面通过一些规范限定的条件,对方形截面独立基础规范化的设计,很有参考和实用价值。
下面举例采用中联重科的塔吊类型进行论述和阐明。
二、塔吊基础设计步骤2.1、确定塔吊型号首先根据施工总平面图,根据建筑物外形尺寸(长、宽、高)、及材料堆放场地和钢筋加工场地,根据塔机覆盖率情况,按塔机说明书中的主要参数确定塔机型号。
2.2、根据塔机型号确定荷载厂家说明书中都有荷载说明,按塔吊自由独立高度条件提供两组数据(中联重科),一组为工作状态(工况)荷载,另一组为非工作状态(非工况)荷载,确定出一组最不利的工况荷载。
2.3、确定塔吊基础厚度h根据说明书中塔机安装说明,基础固定塔基及有两种形式,一种是地脚螺栓,另一种是埋入固定支腿式;因此根据塔机地脚螺栓锚固长度和支腿的埋深,可以确定塔机基础厚度h。
2.4、基础外形尺寸的确定根据荷载大小和基础厚度h,确定独立方形基础的边长尺寸。
2.5、基础配筋计算求出内力进行基础配筋计算,并根据《规范》的构造要求进行配筋和验算。
2.6、基础冲切、螺杆(支腿)受拉或局部受压的验算三、方形独立基础尺寸的确定3.1方形基础宽度B的上限值根据上面塔机基础计算步骤可以看出,塔机基础尺寸的确定是方形基础的计算关键。
利用偏心距限定条件,可求出基础最小截面尺寸。
根据偏心距e(荷载按标准组合):对于偏心受压方形基础:当e=GkFk Fvh Mk ++∠B/6时,基底压力呈梯形分布; 当e=Gk Fk Fvh Mk ++≥B/6时,基底压力呈三角形分布; B 为方形基础宽度,在基础设计时,为了使基础截面尺寸不至于过大,造成不必要浪费,因此可取上限值 e ≥b/6; 即:GkFk Fvh Mk ++≥B/6………………………………………(1) 3.2方形基础宽度B 的下限值由《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第6.7.5条第4款,对于挡土墙大偏心受压构件,偏心距e ≤B/4;而《高耸结构设计规范》GB50135-2006第7.1.2条第5款: 基础底面允许部分脱开地基土的面积应不大于底面全面积的1/4。
对于方形基础,最不利情况,由条件可得出双向偏心距,当e x =e y =B/4时,由《高耸规范》7.2.3-4式,可得a x a y =0.125B 2。
按《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-20094.1.2条第三款可得偏心距e ≤B/4。
这里需要特别强调指出,偏心距e ≤B/4与“基础底面允许部分脱开地基土的面积应不大于底面全面积的1/4”是不同两个概念。
故可得:e=GkFk Fvh Mk ++≤B/4………………………………………(2) 3.3按最不利位置确定方形基础宽度B大家明白,对于方形基础任一轴的惯性矩为a 4/12,而对角线的W 近似值0.118a 3为最小值(一般采用W=a 3/6);《塔式起重机砼基础工程技术规程》JGJ187-2009第4.1.3条:方形基础和底面边长比小于或等于1.1的矩形基础应按双向偏心受压作用验算地基承载力,塔机倾覆力矩的作用方向应取基础对角线方向,基础底面的压力(偏心荷载在核心区外)应符合下列公式要求:3.3.1、当偏心荷载作用时,p k,max =1.2f a (3)3.3.2、当偏心荷载作用在核心区外时,(p kmin ∠0,见图b)(a )偏心荷载在核心区内 (b )偏心荷载在核心区外 双向偏心荷载作用下矩形基础的基底压力根据《高耸》7.2.3的第二条:P k,max =(F k +G k )/(3a x a y ) (4)a x a y ≥0.125bl ………………………………………(5) a x ---合力作用点至e x 一侧基础边缘的距离,按(b/2-e x );a y ---合力作用点至e y 一侧基础边缘的距离,按(b/2-e y );e x --- x 方向的偏心距;按 M kx /(F k +G k )e y --- y 方向的偏心距; 按 M ky /(F k +G k )根据上式,对方形基础,取:e x =e y ,即:M kx =M ky =M k /20.5=0.707M k由于a x a y ≥0.125B 2 故有 a x =a y ≥0.354B从 a x =a y =(B/2-e x ) ≥0.354B 得出:e x =e y ≤0.146Be=( e x 2+e y 2)05=1.4142*0.146B=0.206B ≈B/5 (6)(c) 双向偏心基底脱开时基地压力 3.4 方形基础宽度B 的确定3.4.1 方形基础宽度B 的范围由(1)及(2)式,得:B/6≤e=GkFk Fvh Mk ++≤B/4.....(7) 设塔吊基础长和宽均为为B ,且令:B=y (8)由(7)可得出两个一元三次方程,从而解出y 取值范围。
3.4.2 方形基础最小宽度B由于塔机倾覆力矩按塔身截面对角线作用最大,此时基础底面的抵抗矩W 最小,故荷载效应为最不利状态。
从(6)式可得: e=GkFk Fvh Mk ++≤0.206B …………………………(9) 由(9)可得一元三次方程,同理可以求出y 值,此时y 值就是宽度B 的最小值。
这里需要说明,为了简化计算,也便于记忆,我们可取e=B/5,此时y值与(7)的y平均值是不同的,这是因为它们之间不是简单的线性关系。
基础底面允许部分脱开地基土的面积不应大于底面全面积的1/4,对矩形基础偏心距e不大于b/4;对方形基础和底面边长比小于或等于1.1的矩形基础偏心距e不大于0.206b(倾覆力矩沿塔身截面的对角线作用)。
因此有:G k=γhy2,将砼密度γ=25,G k带入(7)式,可解出y 的取值范围。
根据上面解出y=B的取值范围,我们就可以很清晰看出,基础尺寸变化范围,为了简化计算,也便于记忆,因此可取e=M k/(F k+G k)=B/5,直接解出y值,作为塔吊方形基础的宽度尺寸,然后取一整数;最后进行承载力及配筋计算。
四、应用举例我们以中联重科生产QZT80(H6012-6A)的塔吊举例4.1、主要参数塔吊的自由高度为40.5米,塔身宽度1.6*1.6M,基础厚度h=1400mm,基础砼等级采用C35,垫层为100厚C15砼。
根据厂家说明书所提供荷载情况如下:工作状况:最大自重Fv= 594.6KN,F h=20.5KN ,倾覆力矩M=1831.5KN.m,扭矩T=302.0 KN.m。
非工作状况:最大自重Fv= 493.4KN,F h=81.1KN,倾覆力矩M=1788.3KN.m,扭矩T=0 KN.m。
4.2、方形基础宽度B 的确定4.2.1、非工作状态4.2.1.1基础宽度B 的范围偏心距(标准组合)根据(7)式: B/4≥e=Gk Fk Fvh Mk ++≥B/6 带入数据:y/6 ≤(1788.3+81.1*1.5)/(493.4+35y 2)≤y/4 可得出两个不同方程,即: y 3+14.1y-327.42=0 (10)y 3+14.1y-218.28=0 (11)从上面(1)、(2)式可以看出,这是标准的一元三次方程,如果一个一元三次方程的二次项系数为0,则该方程可化为x 3+px+q=0。
因此由卡丹公式(仅取实根):X 1=332332)3/()2/(2/)3/()2/(2/-p q q p q q +--+++解(10)、(11)式可得:5.25m ≤B ≤6.21m ,4.2.1.2 最小宽度B 的确定假设e=Gk Fk Fvh Mk ++=(1788.3+81.1*1.5)/(493.4+35y 2)=y/5 上式可变为 y 3+14.1y-272.85=0略去中间过程解之y=5.77m ;按(10)、(11)平均值可得y=5.73m 。
4.2.1.2 基础最小宽度B如果我们采用荷载设计值(基本组合)进行计算:B/6≤e=γQ (M+F h *h)/ γG ( Fv+G) ≤B/4即:y/6≤1.4*(1788.3+81.1*1.5)/{1.35*(493.4+35y 2)}≤y/4带入数据并整理可得:即: y 3+14.1y-339.5=0 (12)y 3+14.1y-226.3=0 (13)解(12)、(13)式可得:5.36m ≤B ≤6.31m ,4.2.1.2 基础最小宽度B e=Gk Fk Fvh Mk ++如果取 e=γQ (M+F h *h)/ {γG ( Fv+G) }≤B/5即:1.4*(1788.3+81.1*1.5)/{1.35*(493.4+35y 2)}=y/5y 3+14.1y-282.9=0解得 y=5.85m4.2.1.2 工作状态偏心距(标准组合),不考虑扭矩,根据(7)式:B/4≥e=M k /(F k +G k )≥B/6带入工作状态下的荷载数据并整理可得:即: y 3+17y-331=0 (14)y 3+17y-220.7=0 (15)解(14)、(15)式可得:5.10m ≤B ≤6.13m ,若取e=M k /(F k +G k )=B/5,可得y 3+17y-275.85=0解得 y=5.856m综上所述,在确定塔吊基础宽度B 时,与地基承载力的特征值无关,仅与基础面积和质量有关。
然而基础截面尺寸一旦确定,在验算地基承载力时,它与基础的截面尺寸和地基承载力的特征值有关。
从计算分析结果可知,非工作状态下的内力是控制荷载;对于塔吊基础内力组合时,一般弯矩较大,轴向力越小是比较危险的控制截面。
由上面计算结果,塔吊基础断面尺寸确定6.0*6.0*1.4M较为合适。