塔式起重機混凝土基礎設計計算方法,王永泉河海大學水利水電學院,塔吊倒塌現場,塔吊倒塌現場,兩本規范,塔式起重機混凝土基礎工程技術規程（JGJ/T187-2009）塔式起重機設計規范（GB/T13752-92）,塔式起重機的基礎選型,塔機的基礎型式應根據工程地質、荷載大小與穩定性要求、現場條件、技術經濟指標及塔機制造商提供的塔機使用說明書等條件確定。塔機的混凝土基礎形式有板式（矩形、方形等）、十字型、樁基及組合式基礎。,塔機基礎設計荷載取值,塔機基礎的設計應在獨立狀態下按工作狀態和非工作狀態的荷載分別計算。塔機基礎工作狀態的荷載應包括塔機和基礎的自重荷載、起重荷載、風荷載、并考慮可變荷載的組合系數，其中起重荷載不考慮動力系數；非工作狀態下的荷載應包括塔機和基礎的自重荷載、風荷載。塔機工作狀態的基本風壓應按0.20kN/m2取用，非工作狀態的基本風壓應按現行國家標準建筑結構荷載規范GB50009附錄D.4中給出的50年一遇的風壓取用，且不小于0.30kN/m2，可參考（JGJ/T187-2009）附錄A計算。,塔機基礎設計無計算條件時，可采用塔機制造商的“塔機使用說明書”提供的基礎荷載，包括工作狀態和非工作狀態的垂直荷載、水平荷載、傾翻力矩、扭矩以及非工作狀態的基本風壓，若塔機現場的基本風壓大于“塔機使用說明書”提供的基本風壓，則應予以換算。,塔機基礎設計荷載取值,案例1,不滿足JGJ/T187-2009第4.1.2-3條要求,案例2,110tm的傾覆力矩比80tm的塔吊小,建議,塔吊混凝土獨立基礎設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圖紙只能作為參考，不能作為現場施工依據，應根據方方使用說明書內提供的傾覆力矩和自重等技術參數、該工程地質報告，以及以往設計經驗對塔吊基礎進行詳細計算與設計。,板式或十字形基礎,塔機在獨立狀態時，作用于基礎的荷載應包括塔機作用于基礎頂的豎向荷載標準值Fk，塔機作用于基礎頂的水平荷載標準值Fvk，塔機作用于基礎頂的傾翻力矩（包括塔機自重、起重荷載、風荷載等引起的力矩）荷載標準值Mk，塔機作用于基礎頂的扭矩荷載標準值Tk，基礎及其上土的自重荷載標準值Gk。,基礎的埋置深度應綜合考慮工程地質、塔機的荷載大小以及相鄰環境條件等因素確定。基礎頂面標高不宜超出現場自然地面。在凍土地區的基礎應采取構造措施避免基底及基側受凍脹土的作用。基礎高度應滿足塔機預埋件的抗拔要求，且不宜小于1000mm，不宜采用坡形或臺階形頂面的基礎。基礎的混凝土強度等級不應低于C25，基礎下的墊層混凝土強度等級不應低于C10，混凝土墊層厚度不宜小于100mm。基礎受力鋼筋的直徑不宜小于12mm，間距不應大于200mm。板式基礎宜在基礎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的豎向構造鋼筋連接；十字型基礎主筋宜按梁式上下對稱配筋，箍筋直徑不宜小于8mm，間距不宜大于200mm，側向構造縱筋的直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm。矩形基礎的長邊與短邊長度之比不宜大于2，十字型基礎的節點處應采用加腋構造。,板式或十字形基礎,基礎平面尺寸的確定參考廠房提供的塔機平面尺寸處步確定；根據地基承載能力和變形要求復核塔機平面尺寸。矩形基礎地基承載能力的驗算,板式或十字形基礎設計,軸心荷載作用時,偏心荷載作用時,Pk相應于荷載效應標準組合時，基礎底面處的平均壓力值；,fa修正后的地基承載力特征值；,Pkmax相應于荷載效應標準組合時，基礎底面邊緣的最大壓力值；,板式或十字形基礎設計,板式或十字形基礎設計,當偏心距,時，,按下式計算,板式或十字形基礎設計,偏心距e應按下式計算：,偏心距e應滿足,矩形基礎地基變形的驗算,板式或十字形基礎設計,地基主要受力層的承載力特征值fak130kN/m2，可不進行地基變形驗算。地基主要受力層指塔機板式基礎下為1.5b（b為基礎截面寬度）；十字型基礎下為3b（b為其中任一條形基礎的截面寬度），且厚度不小于5m范圍內的地基土層；基礎下的地基變形計算按現行國家標準建筑地基基礎設計規范GB50007第5.3.5條規定，但荷載效應應按JGJ/T187-2009的3.0.5條規定確定。基礎下的地基變形允許值：最大沉降量為50mm，最大傾斜率為tan=0.001。為基礎底面的傾斜角度。,矩形基礎的配筋,板式或十字形基礎設計,基礎的配筋應按現行國家標準混凝土結構設計規范GB50010有關規定進行受彎、受剪計算。設計中可不考慮扭矩的作用。計算板式基礎強度時，將塔機作用于基礎的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。基底凈反力采用按下式求得的基底均布荷載設計值P：,P1采用荷載效應基本組合計算的塔機立柱邊的基底壓力值,板式或十字形基礎設計,板形基礎基底壓力,十字形基礎基底壓力,板式或十字形基礎設計,十字形基礎設計實例,當地基土為軟弱土層，采用淺基礎已不能滿足塔機對地基承載力和變形的要求時，可采用樁基礎。基樁可采用預制鋼筋混凝土樁、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、中密或密實的砂土或粉土等承載力較高的土層。樁端全斷面進入持力層的深度，對于粘性土、粉土不宜小于3d，對于砂土不宜小于2.0d；當存在軟弱下臥層時，樁端以下硬持力土層厚度不宜小于5d，并應驗算下臥層的承載力。樁基計算包括樁頂作用效應計算、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。樁基礎設計應符合現行國家行業標準建筑樁基技術規范JGJ94-2008的規定。,樁基礎,樁基構造應符合現行國家行業標準建筑樁基技術規范JGJ94-2008的規定。預埋件應按塔機使用說明書布置。樁身和承臺的混凝土強度等級不得小于C25。基樁應按計算和構造要求配置鋼筋。縱向鋼筋不應小于612，應沿樁周邊均勻布置，其凈距不應小于60mm。箍筋應采用螺旋式，直徑不應小于6mm，間距宜為200300mm，樁頂以下5d范圍內箍筋間距應加密不應大于100mm。當基樁屬抗拔樁或端承樁，應等截面或變截面通長配筋。承臺宜設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，且應滿足塔機使用說明書的要求。基樁宜按均勻對稱式布置，且不宜少于4根，邊樁中心至承臺邊緣的距離應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,板式承臺基礎上、下面均應根據計算或構造要求配筋，直徑不小于12mm，間距不大于200mm，上、下層鋼筋之間設置架立筋，宜沿對角線配置暗梁。十字型承臺應按梁式配筋，宜按對稱式配置正、負彎矩筋，箍筋不宜小于8200。基樁嵌入承臺的長度對樁徑800mm的基樁不宜小于50mm，800mm的基樁不宜小于100mm。基樁主筋應錨入承臺基礎，錨固長度按現行國家標準混凝土結構設計規范GB50010確定。對預應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。預應力管樁和鋼管樁中的樁芯混凝土長度應按抗拔錨固計算且不小于1000mm，其強度等級宜比承臺提高一級。,樁基礎,樁基的設計計算,樁基礎的設計計算,樁頂作用效應計算時，應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行計算。當采用十字型承臺時，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；,樁基的設計計算,樁基礎的設計計算,樁基豎向承載力計算應符合,Ra單樁豎向承載力特征值,=0.50.8（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）；,樁基的設計計算,樁基礎的設計計算,樁的抗拔設計應滿足,按荷載效應標準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。當無試驗資料且樁的入土深度不小于6.0m時，可根據土質和樁的入土深度，取,樁身的有效重力標準值（kN），水下部分按浮重度計。,樁基的設計計算,樁基礎的設計計算,軸心受壓樁樁身承載力應符合,樁基的設計計算,樁基礎的設計計算,軸心受拔樁樁身承載力應符合,承臺的設計計算,樁基礎的設計計算,樁基承臺應進行受彎、受剪承載力計算，將塔機作用于承臺的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按現行混凝土結構設計規范GB50010的規定進行計算。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仍由全部基礎承受，宜按對稱式配置正、負彎矩筋及箍筋。,承臺的設計計算,樁基礎的設計計算,板式承臺彎矩計算示意圖,樁基礎的設計計算,承臺的設計計算,十字型梁式承臺和板式承臺中的暗梁計算簡圖,承臺的設計計算,樁基礎的設計計算,樁基承臺厚度應滿足基樁對承臺的沖切承載力要求。,角樁沖切系數：,角樁沖跨比：,hp承臺受沖切承載力截面高度影響系數。,樁基礎設計,樁基礎設計實例,組合式基礎,當塔機安裝于地下室基坑中，根據地下室結構設計、圍護結構的布置和工程地質條件及施工方便的原則，塔機基礎可設置于地下室底板下、頂板上或底板至頂板之間。組合式基礎由混凝土承臺或型鋼平臺、格構式鋼柱或鋼管柱及灌注樁或鋼管樁等組成。混凝土承臺、基樁應按本規程JGJ/T187-2009第6章樁基礎或建筑樁基技術規范JGJ94-2008的相關規定進行設計。型鋼平