塔吊桩基础计算书概要
四桩基础计算书
工程；工程建设地点：四川省内江市东兴区；属于钢筋混凝土框架+钢网架结构；地上2层；地下1层；建筑高度：23.8m；总建筑面积：11932平方米；总工期：395天。
本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）、《地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）等编制。
一、塔吊的基本参数信息
塔吊型号：QTZ63，塔吊起升高度H：40.000m，
塔身宽度B：2.5m，基础埋深D：2.000m，
自重F1：450.8kN，基础承台厚度Hc：1.000m，
最大起重荷载F2：60kN，基础承台宽度Bc：5.000m，
桩钢筋级别:HRB400，桩直径或者方桩边长：0.800m，
桩间距a：4m，承台箍筋间距S：200.000mm，
承台混凝土的保护层厚度：50mm，承台混凝土强度等级：C35；
二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1=450.80kN；
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 k=F1+F2=510.80kN；
1、塔吊风荷载计算
依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中风荷载体型系数：
地处四川内江，基本风压为ω0=0.30kN/m2；
查表得：荷载高度变化系数μz=2.38；
挡风系数计算：
φ=[3B+2b+(4B2+b2)1/2]c/(Bb)=[(3×2.5+2×2.5+(4×2.52+2.52)0.5)×0.12]/(2.5×2.5)=0.347；
因为是角钢/方钢，体型系数μs=2.305；
高度z处的风振系数取：βz=1.0；
所以风荷载设计值为：
ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×2.305×2.38×0.3=1.152kN/m2；
2、塔吊弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mω=ω×φ×B×H×H×0.5=1.152×0.347×2.5×101×101×0.5=5103.021kN·m；
M kmax＝Me＋Mω＋P×h c＝630＋5103.021＋30×1＝5763.02kN·m；
三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
1. 桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。
N ik=(F k+G k)/n±M yk x i/∑x j2±M xk y i/∑y j2；
其中 n──单桩个数，n=4；
F k──作用于桩基承台顶面的竖向力标准值，F k=510.80kN；
G k──桩基承台的自重标准值：G k=25×Bc×Bc×Hc=25×5.00×5.00×
1.00=625.00kN；
M xk,M yk──承台底面的弯矩标准值，取5763.02kN·m；
x i,y i──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.83m；
N ik──单桩桩顶竖向力标准值；
经计算得到单桩桩顶竖向力标准值
最大压力：N kmax=(510.80+625.00)/4+5763.02×2.83/(2×2.832)=1302.72kN。
最小压力：N kmin=(510.80+625.00)/4-5763.02×2.83/(2×2.832)=-734.82kN。
需要验算桩的抗拔！
2. 承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.2条。
M x = ∑N i y i
M y = ∑N i x i
其中 M x,M y──计算截面处XY方向的弯矩设计值；
x i,y i──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.75m；
N i1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，N i1=1.2×
(N kmax-G k/4)=1375.76kN；
经过计算得到弯矩设计值：M x=M y=2×1375.76×0.75=2063.64kN·m。
四、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。
αs= M/(α1f c bh02)
ζ = 1-(1-2αs)1/2
γs = 1-ζ/2
A s = M/(γs h0f y)
式中，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；
f c──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；
h o──承台的计算高度：H c-50.00=950.00mm；
f y──钢筋受拉强度设计值，f y=360.00N/mm2；
经过计算得：αs=2063.64×106/(1.00×16.70×5000.00×950.002)=0.027；
ξ =1-(1-2×0.027)0.5=0.028；
γs =1-0.028/2=0.986；
A sx =A sy =2063.64×106/(0.986×950.00×360.00)=6119.00mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
5000.00×1000.00×0.15%=7500.00mm2。
建议配筋值：RRB400钢筋，22@240。承台底面单向根数20根。实际配筋值7602mm2。
五、承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.9条，承台斜截面受剪承载力满足下面公式：
V≤βhsαf t b0h0
其中，b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5000mm；
λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0，此处，a=0.43m；当λ<0.25时，取λ=0.25；当λ>3时,取λ=3，得λ=0.453；
βhs──受剪切承载力截面高度影响系数，当h0＜800mm时，取h0=800mm，h0＞2000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，βhs=(800/950)1/4=0.958；
α──承台剪切系数，α=1.75/(0.453+1)=1.205；
0.958×1.205×1.57×5000×950=8606.319kN≥1.2×1302.718=1563.261kN；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
六、桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.1条：
桩的轴向压力设计值中最大值N k=1302.718kN；
单桩竖向极限承载力标准值公式：
Q uk=u∑q sik l i+q pk A p
u──桩身的周长，u=2.513m；
A p──桩端面积,A p=0.503m2；
各土层厚度及阻力标准值如下表:
序号土厚度(m) 土侧阻力标准值(kPa) 土端阻力标准值(kPa) 抗拔系数土名称
1 13.00 20.00 900.00 0.80 粉质粘土
2 1.00 80.00 1200.00 0.80 w4
3 5.00 140.00 1400.00 0.80 w3
4 4.00 300.00 3000.00 0.80 w2
由于桩的入土深度为16.00m,所以桩端是在第3层土层。
单桩竖向承载力验算: Q uk=2.513×620+1400×0.503=2261.947kN；
单桩竖向承载力特征值：R=R a=Q uk/2=2261.947/2=1130.973kN；
N k=1302.718kN≤1.2R=1.2×1130.973=1357.168kN；
桩基竖向承载力满足要求！
七、桩基础抗拔验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.4.5条。
群桩呈非整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：
T uk=Σλi q sik u i l i
其中：T uk──桩基抗拔极限承载力标准值；
u i──破坏表面周长，取u i=πd=3.142 ×0.8=2.513m；
q sik──桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值；
λi──抗拔系数，砂土取0.50～0.70，粘性土、粉土取0.70～0.80，桩长l 与桩径d之比小于20时，λ取小值；
l i──第i层土层的厚度。
经过计算得到：T uk=Σλi q sik u i l i=1246.58kN；
群桩呈整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：
T gk=（u lΣλi q sik l i）/4= 2380.80kN
u l──桩群外围周长，u l = 4×（4+0.8)=19.20m；
桩基抗拔承载力公式：
N k≤ T gk/2+G gp
N k≤ T uk/2+G p
其中 N k - 桩基上拔力设计值，N k=734.82kN；
G gp - 群桩基础所包围体积的桩土总自重设计值除以总桩数，G gp
=1843.20kN；
G p - 基桩自重设计值，G p =201.06kN；
T gk/2+G gp=2380.8/2+1843.2=3033.6kN > 734.818kN；
T uk/2+G p=1246.584/2+201.062=824.354kN > 734.818kN；
桩抗拔满足要求。
八、桩配筋计算
1、桩构造配筋计算
A s=πd2/4×0.65%=3.14×8002/4×0.65%=3267mm2；
2、桩抗压钢筋计算
经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋！
3、桩受拉钢筋计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.4条正截面受拉承载力计算。
N ≤ f y A s
式中：N──轴向拉力设计值，N=734817.63N；
f y──钢筋强度抗压强度设计值，f y=360.00N/mm2；
A s──纵向普通钢筋的全部截面积。
A s=N/f y=734817.63/360.00=2041.16mm2
建议配筋值：RRB400钢筋，10根18。实际配筋值2543.4 mm2。
依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008)，
箍筋采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200~300mm；受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内箍筋应加密；间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。