QTZ63塔吊天然基礎(chǔ)計(jì)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(jì)，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(xiàng)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(qiáng)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(jì)算
1.最小厚度計(jì)算
依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)第7.7條受沖切承載力計(jì)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(jìn)行抗沖切計(jì)算：
(
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(gè)公式計(jì)算，并取其中較小值，取1.00；
(
(
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)；
βh--截面高度影響系數(shù)：當(dāng)h≤800mm時(shí)，取βh=1.0；當(dāng)h≥2000mm時(shí)，取βh=0.9，
其間按線性內(nèi)插法取用；
ft--混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取16.70MPa；
σpc,m--臨界截面周長上兩個(gè)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；
um--臨界截面的周長：距離局部荷載或集中反力作用面積周邊ho/2處板垂直截面的
最不利周長；這里取（塔身寬度+ho）×4=9.60m；
ho--截面有效高度，取兩個(gè)配筋方向的截面有效高度的平均值；
βs--局部荷載或集中反力作用面積為矩形時(shí)的長邊與短邊尺寸的比值，βs不宜
大于4；當(dāng)βs<2時(shí)，取βs=2；當(dāng)面積為圓形時(shí)，取βs=2；這里取βs=2；
αs--板柱結(jié)構(gòu)中柱類型的影響系數(shù)：對中性，取αs=40;對邊柱，取αs=30;對角柱，
取αs=20. 塔吊計(jì)算都按照中性柱取值，取αs=40 。
計(jì)算方案：當(dāng)F取塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大壓力，將ho1從0.8m開始，每增加0.01m，
至到滿足上式,解出一個(gè)ho1；當(dāng)F取塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大拔力時(shí)，同理,解出一個(gè)ho2，最
后ho1與ho2相加，得到最小厚度hc。經(jīng)過計(jì)算得到：
塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大壓力F=200.00kN時(shí)，得ho1=0.80m；
塔吊基礎(chǔ)對基腳的最大拔力F=200.00kN時(shí)，得ho2=0.80m；
解得最小厚度 Ho=ho1+ho2+0.05=1.65m；
實(shí)際計(jì)算取厚度為:Ho=1.45m。
2.最小寬度計(jì)算
建議保證基礎(chǔ)的偏心矩小于Bc/4，則用下面的公式計(jì)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+γm ×Bc×Bc×D）
=1.2×(25.0×Bc×Bc×1.45+20.00×Bc×Bc×2.00)；
γm──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(shí)際計(jì)算取寬度為 Bc=5.75m。
三、塔吊基礎(chǔ)承載力計(jì)算
依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)第5.2條承載力計(jì)算。
計(jì)算簡圖:
當(dāng)不考慮附著時(shí)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)值計(jì)算公式：
當(dāng)考慮附著時(shí)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)值計(jì)算公式：
當(dāng)考慮偏心矩較大時(shí)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)值計(jì)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+γm ×Bc×Bc×D) =3025.22kN；
γm──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(diǎn)至基礎(chǔ)底面最大壓力邊緣距離(m)，按下式計(jì)算：
a= Bc / 2 - M / (F + G)=5.750/2-882.000/(612.960+3025.219)=2.633m。
經(jīng)過計(jì)算得到:
無附著的最大壓力設(shè)計(jì)值 Pmax=(612.960+3025.219)/5.7502+882.000/31.685=137.876kPa；
無附著的最小壓力設(shè)計(jì)值 Pmin=(612.960+3025.219)/5.7502-882.000/31.685=82.203kPa；
有附著的壓力設(shè)計(jì)值 P=(612.960+3025.219)/5.7502=110.039kPa；
偏心矩較大時(shí)壓力設(shè)計(jì)值 Pkmax=2×(612.960+3025.219)/(3×5.750×2.633)=160.230kPa。
四、地基基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算
地基基礎(chǔ)承載力特征值計(jì)算依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007-2002第
計(jì)算公式如下:
fa--修正后的地基承載力特征值(kN/m2)；
fak--地基承載力特征值，按本規(guī)范第
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；
γm--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(jì)值：fa=195.250kPa；
實(shí)際計(jì)算取的地基承載力設(shè)計(jì)值為:fa=170.000kPa；
地基承載力特征值fa大于最大壓力設(shè)計(jì)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(shí)的壓力設(shè)計(jì)值Pkmax=160.230kPa，滿足要求！
五、基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算
依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007-2002第
驗(yàn)算公式如下:
式中
βhp --- 受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當(dāng)h不大于800mm時(shí)，
βhp取1.0.當(dāng)h大于等于2000mm時(shí)，βhp取0.9，其間按線性內(nèi)插法取用；
ft --- 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
ho --- 基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度；
am --- 沖切破壞錐體最不利一側(cè)計(jì)算長度；
at --- 沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面的上邊長，當(dāng)計(jì)算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時(shí)，
取柱寬（即塔身寬度）；當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時(shí)，取上階寬；
ab --- 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(jì)算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時(shí)，取柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效
高度；當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時(shí)，取上階寬加兩倍該處的基礎(chǔ)有效高度。
pj --- 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(shí)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；
Al --- 沖切驗(yàn)算時(shí)取用的部分基底面積
Fl --- 相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)作用在Al上的地基土凈反力設(shè)計(jì)值。
則，βhp --- 受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，取 βhp=0.95；
ft --- 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取 ft=1.57MPa；
am --- 沖切破壞錐體最不利一側(cè)計(jì)算長度:
am=[1.60+(1.60 +2×1.45)]/2=
ho --- 承臺的有效高度，取 ho=
Pj --- 最大壓力設(shè)計(jì)值，取 Pj=160.23KPa；
Fl --- 實(shí)際沖切承載力：
Fl=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(shí)際沖切力不大于允許沖切力設(shè)計(jì)值，所以能滿足要求！
六、承臺配筋計(jì)算
1.抗彎計(jì)算
依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007-2002第
式中：MI --- 任意截面I-I處相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的彎矩設(shè)計(jì)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；
Pmax --- 相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的基礎(chǔ)底面邊緣最大地基反力設(shè)計(jì)值，取160.23kN/m2；
P --- 相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)在任意截面I-I處基礎(chǔ)底面地基反力設(shè)計(jì)值；
P=160.23×(3×1.60-2.08)/(3×1.60)=90.96kPa；
G---考慮荷載分項(xiàng)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(jì)算得MI=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(jì)算
依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007-2002第
式中，αl --- 當(dāng)混凝土強(qiáng)度不超過C50時(shí)， α1取為1.0,當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時(shí)，
取為0.94,期間按線性內(nèi)插法確定，取αl=1.00；
fc --- 混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查表得fc=16.70kN/m2；
ho --- 承臺的計(jì)算高度，ho=1.40m。
經(jīng)過計(jì)算得： αs=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；
γs=1-0.002/2=0.999；
As=463.44×106/(0.999×1.40×300.00)=
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 As=12506.25mm2。
