依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)。 一. 参数信息
塔吊型号: QTZ80 塔机自重标准值:Fk1=449.00kN 起重荷载标准值:Fqk=60.00kN
塔吊最大起重力矩:M=1039.00kN.m 塔吊计算高度: H=98m 塔身宽度: B=1.60m
非工作状态下塔身弯矩:M1=-1668kN.m 桩混凝土等级: C30 承台混凝土等级:C35
保护层厚度: 50mm 矩形承台边长: 3.50m 承台厚度: Hc=1.250m
承台箍筋间距: S=200mm 承台钢筋级别: HRB400 承台顶面埋深: D=0.000m
桩直径: d=800.000m 桩间距: a=2.500m 桩钢筋级别: HRB400
桩入土深度: 16.00m 桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩
计算简图如下：
二. 荷载计算
1. 自重荷载及起重荷载 1) 塔机自重标准值 Fk1=449kN
2) 基础以及覆土自重标准值
Gk=3.5×3.5×1.25×25=382.8125kN 3) 起重荷载标准值 Fqk=60kN
2. 塔机的倾覆力矩
工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1668+0.9×(1039+2294.71)=1332.34kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-1668+4097.15=2429.15kN.m
三. 桩竖向力计算
非工作状态下：
Qk=(Fk+Gk)/n=(449+382.81)/4=207.95kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(449+382.8125)/4+(2429.15+83.62×1.25)/3.54=924.69kN Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(449+382.8125-0)/4-(2429.15+83.62×1.25)/3.54=-508.78kN 工作状态下：
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(449+382.81+60)/4=222.95kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(449+382.8125+60)/4+(1332.34+46.83×1.25)/3.54=616.41kN
Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(449+382.8125+60-0)/4-(1332.34+46.83×1.25)/3.54=-170.51kN
四. 承台受弯计算
1. 荷载计算
不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值： 工作状态下：
最大压力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(449+60)/4+1.35×(1332.34+46.83×1.25)/3.54=702.96kN
最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(449+60)/4-1.35×(1332.34+46.83×1.25)/3.54=-359.38kN
非工作状态下：
最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×449/4+1.35×(2429.15+83.62×1.25)/3.54=1119.13kN
最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×449/4-1.35×(2429.15+83.62×1.25)/3.54=-816.06kN
2. 弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条
其中 Mx,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)； xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；
Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值(kN)。
由于非工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×1119.13×0.45=1007.22kN.m 承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-816.06×0.45=-734.45kN.m
3. 配筋计算
根据《混凝土结构设计规程》GB50010-2002第7.2.1条
式中 1──系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，
1取为0.94,期间按线性内插法确定； fc──混凝土抗压强度设计值； h0──承台的计算高度；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2。 底部配筋计算:
s=1007.22×106/(1.000×16.700×3500.000×12002)=0.0120
=1-(1-2×0.0120)0.5=0.0120 s=1-0.0120/2=0.9940
As=1007.22×106/(0.9940×1200.0×360.0)=2345.6mm2 顶部配筋计算:
s=734.45×106/(1.000×16.700×3500.000×12002)=0.0087
=1-(1-2×0.0087)0.5=0.0088 s=1-0.0088/2=0.9940
As=734.45×106/(0.9956×1200.0×360.0)=1707.6mm2
五. 承台剪切计算
最大剪力设计值： Vmax=1119.13kN
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的第7.5.7条。 我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：
式中 ──计算截面的剪跨比,=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2； b──承台的计算宽度，b=3500mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1200mm； fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2； S──箍筋的间距，S=200mm。
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
六. 承台受冲切验算
角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩 冲切承载力验算
七.桩身承载力验算
桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2条
根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1.35×924.69=1248.33kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中 c──基桩成桩工艺系数，取0.75
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.3N/mm2； Aps──桩身截面面积，Aps=502655200000mm2。 桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第5.8.7条
受拉承载力计算，最大拉力 N=1.35×Qkmin=-686.86kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=1907.942mm2。 由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为1005310400mm2
综上所述，全部纵向钢筋面积1005310400mm2
八.桩竖向承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.3和6.3.4条
轴心竖向力作用下，Qk=222.95kN；偏向竖向力作用下，Qkmax=924.69kN.m 桩基竖向承载力必须满足以下两式：
单桩竖向承载力特征值按下式计算：
其中 Ra──单桩竖向承载力特征值；
qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值； qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值； u──桩身的周长，u=2513.28m； Ap──桩端面积,取Ap=502655.20m2； li──第i层土层的厚度,取值如下表； 厚度及侧阻力标准值表如下:
土名称 序号 土层厚度(m) 侧阻力特征值(kPa) 端阻力特征值(kPa)
⑥-1粉质粘土 1 4.18 22 0 ⑥-2粉质粘土 2 3.6 25 0 粉砂 3 1.7 30 0 圆砾 4 10.2 55 2300
由于桩的入土深度为16m,所以桩端是在第4层土层。 最大压力验算:
Ra=2513.28×(4.18×22+3.6×25+1.7×30+6.52×55)+2300×502655.20=1157593713.55kN
由于: Ra = 1157593713.55 > Qk = 222.95,所以满足要求!
由于: 1.2Ra = 1389112456.26 > Qkmax = 924.69,所以满足要求!
九.桩的抗拔承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.5条
偏向竖向力作用下，Qkmin=-508.78kN.m 桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：
式中 Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；
i
──抗拔系数；
Ra=2513.28×(0.700×4.18×22+0.700×3.6×25+0.750×1.7×30+0.500×6.52×55)=915842.801kN
Gp=502655.200×(16×25-3.7×10)=182463837.600kN
由于: 915842.80+182463837.60 >= 508.78 满足要求!
十.桩式基础格构柱计算
依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。
1. 格构柱截面的力学特性： 格构柱的截面尺寸为0.46×0.46m；
主肢选用:18号角钢b×d×r=180×16×16mm； 缀板选用(m×m):0.01×0.40
主肢的截面力学参数为 A0=55.47cm2，Z0=5.05cm，Ix0=1700.99cm4，Iy0=1700.99cm4；
格构柱截面示意图 格构柱的y-y轴截面总惯性矩：
格构柱的x-x轴截面总惯性矩：
经过计算得到：
Ix=4×[1700.99+55.47×(46/2-5.05)2]=78290.38cm4； Iy=4×[1700.99+55.47×(46/2-5.05)2]=78290.38cm4；
2. 格构柱的长细比计算：
格构柱主肢的长细比计算公式：
其中 H ── 格构柱的总高度，取10.30m；
I ── 格构柱的截面惯性矩，取,Ix=78290.38cm4，Iy=78290.38cm4；
A0 ── 一个主肢的截面面积，取55.47cm2。 经过计算得到
x
=54.83,
y
=54.83。
格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式:
其中 b ── 缀板厚度，取 b=0.01m。 h ── 缀板长度，取 h=0.40m。
a1── 格构架截面长，取 a1=0.46m。
经过计算得 i1=[(0.012+0.402)/48+5×0.462/8]0.5=0.37m。 1=10.30/0.37=27.97。 换算长细比计算公式：
经过计算得到
3. 格构柱的整体稳定性计算：
kx
=61.55,
ky
=61.55。
格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：
其中 N ── 轴心压力的计算值(kN)；取 N=1.35Qkmax=1248.33kN； A── 格构柱横截面的毛截面面积，取4×55.47cm2； ── 轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；
根据换算长细比
0x
=61.55,
0y
=61.55≤150 满足要求!
x
查《钢结构设计规范》得到=0.80,
y
=0.80。
X方向： N/A=1248333/(0.80×22186.8)=70≤215.00 N/mm2 满足要求!
Y方向： N/A=1248333/(0.80×22186.8)=70≤215.00 N/mm2 满足要求!
4. 格构分肢的长细比验算：
由于格构形式采用角钢+缀板，分肢选取18号角钢b×d×r=180×16×16mm，其回转半径i=35.5mm。
1
=L/i=550/35.5=15.49≤0.5×
0x=30.78 且小于等于40 满足要求!
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