塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)設(shè)計的計算法

1、塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)設(shè)計的計算法塔吊倒塌現(xiàn)場塔吊倒塌現(xiàn)場兩本規(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)計荷載取值塔機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計應(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計算。塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計無計算條件時，可采用塔機(jī)制造商的“塔機(jī)使用說明書”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)場的基本風(fēng)壓大于“塔機(jī)使用說明書”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明書中的基礎(chǔ)圖紙只能作為參考，不能作為現(xiàn)場施工依據(jù)，應(yīng)根據(jù)方方使用說明書內(nèi)提供的傾覆力矩和自重等技術(shù)參數(shù)、該工程地質(zhì)報告，以及以往設(shè)計經(jīng)驗(yàn)對塔吊基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)計算與設(shè)計。 板式或十字形基礎(chǔ) 塔機(jī)在獨(dú)立狀態(tài)時，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?；A(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，不宜采用坡形或臺階形頂面的基礎(chǔ)。 基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25，基礎(chǔ)下的墊層混凝土強(qiáng)度等級不應(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)的長邊與短邊長度之比不宜大于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)計軸心荷載作用時偏心荷載作用時Pk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，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，基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值； 板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計當(dāng)偏心距時，按下式計算 板式或十字形基礎(chǔ)設(shè)計偏心

6、距e應(yīng)按下式計算： 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)下的地基變形計算按現(xiàn)行國家標(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)計基礎(chǔ)的配筋應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010有關(guān)規(guī)定進(jìn)行

7、受彎、受剪計算。設(shè)計中可不考慮扭矩的作用。 計算板式基礎(chǔ)強(qiáng)度時，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，計算受彎、受剪的最危險截面取柱邊緣處?；變舴戳Σ捎冒聪率角蟮玫幕拙己奢d設(shè)計值P： P1采用荷載效應(yīng)基本組合計算的塔機(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)計十字形基礎(chǔ)設(shè)計實(shí)例當(dāng)?shù)鼗翞檐浫跬翆樱捎脺\基礎(chǔ)已不能滿足塔機(jī)對地基承載力和變形的要求時，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、，對于粘性土、粉土不宜小于3d，對于砂土不宜小于；當(dāng)存在軟弱下臥層時，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。 樁基計算包括樁頂作用效應(yīng)計算、樁基豎向抗壓及抗拔承載力計算、樁身承載力計算、樁承臺計算等。 樁基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行國家行業(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)使用說明書布置。樁身和承臺的混凝土強(qiáng)度等級不得小于C25。 基樁應(yīng)按計算和構(gòu)造要求配置鋼筋?？v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配筋。 承臺宜設(shè)計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，邊樁中心至承臺邊緣的距離應(yīng)不小于樁的直徑或邊長，且樁的外邊緣至承臺邊緣的距離不小于200mm。樁基礎(chǔ)板式承臺基礎(chǔ)上、下面均應(yīng)根據(jù)計算或構(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，宜沿對角線配置暗梁。十字型承臺應(yīng)按梁式配筋，宜按對稱式配置正、負(fù)彎矩筋，箍筋不宜小于8200。 基樁嵌入承臺的

10、長度對樁徑800mm的基樁不宜小于50mm，800mm的基樁不宜小于100mm?；鶚吨鹘顟?yīng)錨入承臺基礎(chǔ)，錨固長度按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010確定。對預(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的主筋錨入承臺基礎(chǔ)。預(yù)應(yīng)力管樁和鋼管樁中的樁芯混凝土長度應(yīng)按抗拔錨固計算且不小于1000mm，其強(qiáng)度等級宜比承臺提高一級。 樁基礎(chǔ)樁基的設(shè)計計算樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算樁頂作用效應(yīng)計算時，應(yīng)取沿矩形或方形承臺對角線方向的傾翻力矩和水平荷載及豎向荷載進(jìn)行計算。當(dāng)采用十字型承臺時，傾翻力矩和水平荷載的作用按其中任一條形承臺縱向進(jìn)行計算，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矩形承臺對角線或十字型承臺中任一條形承臺兩端基樁的軸線距離； 樁基的設(shè)計計算樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算樁基豎向承載力計算應(yīng)符合 Ra單樁豎向承載力特征值 （砂性土，樁入土較淺時取低值；粘性土 和粉土，樁入土較深時取高值）； 樁基的設(shè)計計算樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算樁的抗拔設(shè)計應(yīng)滿足 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算的基樁拔力 單樁豎向抗拔承載力特征值；抗拔系數(shù)。當(dāng)無試驗(yàn)資料且樁的入土深度不小 于時，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。 樁基的設(shè)計計算樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算 軸心受壓樁樁身承載力應(yīng)符合 樁基的設(shè)計計算樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算軸心受拔樁樁身承載力應(yīng)符合 承臺的設(shè)計計算樁基

12、礎(chǔ)的設(shè)計計算樁基承臺應(yīng)進(jìn)行受彎、受剪承載力計算，將塔機(jī)作用于承臺的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)計規(guī)范GB50010的規(guī)定進(jìn)行計算。 對于十字型梁式承臺和板式承臺中的暗梁的彎矩與剪力計算，可視基樁為不動鉸支座，按簡支梁或連續(xù)梁計算，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，宜按對稱式配置正、負(fù)彎矩筋及箍筋。 承臺的設(shè)計計算樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算板式承臺彎矩計算示意圖 樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算承臺的設(shè)計計算十字型梁式承臺和板式承臺中的暗梁計算簡圖 承臺的設(shè)計計算樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算樁基承臺厚度應(yīng)滿足基樁對承臺的沖切承載力要求。 角樁沖切系數(shù)： 角樁沖跨比：hp承臺受沖切承載力截面高度影響系數(shù)。 樁基礎(chǔ)設(shè)計樁基礎(chǔ)設(shè)計實(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、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)由混凝土承臺或型鋼平臺、格構(gòu)式鋼柱或鋼管柱及灌注樁或鋼管樁等組成?；炷脸信_、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 。型鋼平臺的