一個塔吊天然基礎的計算

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一、設計原理：
GB/T13752-92《塔式起重機設計規(guī)范》第4.6.3條對固定式基礎設計要求如下：
固定式塔式起重機（簡稱塔吊）使用的混凝土基礎必須能承受工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)下的最大荷載，并必須滿足起重機抗傾覆穩(wěn)定性的要求，故必須滿足以下幾點設計要求：
1、塔吊基礎承載力驗算；
2、塔吊地基承載力驗算；
3、塔吊基礎受彎承載力驗算。
二、塔吊基礎及地基驗算：
1、塔吊基礎承載力驗算參數(shù)信息：
塔吊型號TZ5012；自重(包括壓重)F1=297.80kN；最大起重荷載F2=50.00kN；塔吊傾覆力距M=1035.3kN.m；塔吊起重高度H=30m；塔身寬度B=1.60m；混凝土強度等級:C35；基礎埋深D=1.80m；基礎最小厚度h=1.40m；基礎最小寬度b=5.60m（十字形基礎對角線長），混凝土基礎的最小承壓能力p=12MPa。
2、基礎最小尺寸計算：
基礎的最小厚度取:H=1.40m；
基礎的最小寬度取:b=5.60m。
3、塔吊基礎承載力計算：
依據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007-2002)第5.2條承載力計算，計算簡圖如下:

當不考慮附著時的基礎設計值計算公式（本工程為獨立式塔吊，故僅考慮沒有附著時的基礎驗算）：

其中F?塔吊作用于基礎的豎向力，它包括塔吊自重，壓重和最大起重荷載,F=347.8kN；
G?基礎自重與基礎上面的土的自重，G=1443kN；
Bc?基礎底面的寬度，取Bc=5.60m；
W?基礎底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=29.3m3；
M?傾覆力矩，包括風荷載產(chǎn)生的力距和最大起重力距，M=1035.3kN.m。
經(jīng)過計算得到:
無附著的最大壓力設計值 Pmax=92.4MPa
無附著的最小壓力設計值 Pmin=21.8MPa
Pmin=21.8MPa>p=12MPa
∴ 塔吊混凝土基礎承壓能力滿足要求。
4、地基基礎承載力驗算：
地基基礎承載力特征值計算依據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB 50007-2002第5.2.3條，計算公式如下:

其中 fa?修正后的地基承載力特征值(kN/m2)；
fak?地基承載力特征值，取280kN/m2；
ηb?基礎寬度地基承載力修正系數(shù)，取0.30；
ηd?基礎埋深地基承載力修正系數(shù)，取1.60；
γ?基礎底面以下土的重度，取20.00kN/m3；
γm?基礎底面以上土的重度，取20.00kN/m3；
b?基礎底面寬度，取5.60m；
d?基礎埋深度,取1.80m。
解得地基承載力設計值fa=337.2kPa
實際計算取的地基承載力設計值為:fa=337.2kPa
地基承載力特征值fa小于最大壓力設計值Pmax=92.4kPa
∴ 塔吊基礎的地基承載力滿足要求。
5、基礎偏心距a計算：
      
6、承臺截面主筋的計算：
依據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2002)第7.5條受彎構件承載力計算，本工程中塔吊基礎為了節(jié)省混凝土，經(jīng)塔吊廠家及安裝單位同意，將塔吊基礎優(yōu)化成了“十”字形臺式基礎，在配筋計算過程中，仍按矩形基礎計算計算，將“十”字形臺式基礎轉(zhuǎn)化成B×L×H=5.60×5.60×1.3m的矩形基礎，計算公式如下：

其中M?計算截面處的彎矩設計值(kN.m)；
K?安全系數(shù)，取1.4；
h0?承臺計算截面處的計算高度,h0=1260mm；
fy?鋼筋受拉強度設計值，fy=310N/mm2。
彎矩設計值M=1035kN.m,配筋面積 As=2945mm2
故根據(jù)廠家提供的塔吊基礎配筋圖：塔吊基礎底主筋配Φ14＠200，基礎底分布筋配φ8＠500，基礎頂主筋配Φ14＠200，基礎頂分布筋配φ8＠500能符合要求。
具體配筋詳見附圖《塔吊基礎施工圖》。
三、塔吊基礎施工時的技術要求：
1、在塔吊基礎的挖土過程中，必須放出足夠大的坡度；
2、基坑開挖完畢后，立即澆搗砼墊層；
3、塔吊基礎中所有預埋件由塔吊安裝專業(yè)人員進行預埋；
4、基礎的土質(zhì)應堅硬，要求承載力不小于120KN/m2；
5、基礎頂面要用水泥砂漿打平，用水準儀校平，平面度誤差不超過1/500；
6、做好塔吊基礎的施工檢查和記錄，錨柱埋置要準確，在砼灌注前、灌注中及灌注后要仔細復核螺栓埋置尺寸，確保上部結構的順利安裝。經(jīng)驗收合格后，再進行上部塔機的安裝。
7、由于塔吊基礎頂面標高為-2.40m，低于自然地坪1800mm，故對塔吊基坑位置四周應搭設鋼管架進行臨邊圍護并設置通道。