一个塔吊天然基础的计算

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一、设计原理：
GB/T13752-92《塔式起重机设计规范》第4.6.3条对固定式基础设计要求如下：
固定式塔式起重机（简称塔吊）使用的混凝土基础必须能承受工作状态和非工作状态下的最大荷载，并必须满足起重机抗倾覆稳定性的要求，故必须满足以下几点设计要求：
1、塔吊基础承载力验算；
2、塔吊地基承载力验算；
3、塔吊基础受弯承载力验算。
二、塔吊基础及地基验算：
1、塔吊基础承载力验算参数信息：
塔吊型号TZ5012；自重(包括压重)F1=297.80kN；最大起重荷载F2=50.00kN；塔吊倾覆力距M=1035.3kN.m；塔吊起重高度H=30m；塔身宽度B=1.60m；混凝土强度等级:C35；基础埋深D=1.80m；基础最小厚度h=1.40m；基础最小宽度b=5.60m（十字形基础对角线长），混凝土基础的最小承压能力p=12MPa。
2、基础最小尺寸计算：
基础的最小厚度取:H=1.40m；
基础的最小宽度取:b=5.60m。
3、塔吊基础承载力计算：
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2条承载力计算，计算简图如下:

当不考虑附着时的基础设计值计算公式（本工程为独立式塔吊，故仅考虑没有附着时的基础验算）：

其中F?塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=347.8kN；
G?基础自重与基础上面的土的自重，G=1443kN；
Bc?基础底面的宽度，取Bc=5.60m；
W?基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=29.3m3；
M?倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1035.3kN.m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值 Pmax=92.4MPa
无附着的最小压力设计值 Pmin=21.8MPa
Pmin=21.8MPa>p=12MPa
∴ 塔吊混凝土基础承压能力满足要求。
4、地基基础承载力验算：
地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第5.2.3条，计算公式如下:

其中 fa?修正后的地基承载力特征值(kN/m2)；
fak?地基承载力特征值，取280kN/m2；
ηb?基础宽度地基承载力修正系数，取0.30；
ηd?基础埋深地基承载力修正系数，取1.60；
γ?基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3；
γm?基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3；
b?基础底面宽度，取5.60m；
d?基础埋深度,取1.80m。
解得地基承载力设计值fa=337.2kPa
实际计算取的地基承载力设计值为:fa=337.2kPa
地基承载力特征值fa小于最大压力设计值Pmax=92.4kPa
∴ 塔吊基础的地基承载力满足要求。
5、基础偏心距a计算：
      
6、承台截面主筋的计算：
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.5条受弯构件承载力计算，本工程中塔吊基础为了节省混凝土，经塔吊厂家及安装单位同意，将塔吊基础优化成了“十”字形台式基础，在配筋计算过程中，仍按矩形基础计算计算，将“十”字形台式基础转化成B×L×H=5.60×5.60×1.3m的矩形基础，计算公式如下：

其中M?计算截面处的弯矩设计值(kN.m)；
K?安全系数，取1.4；
h0?承台计算截面处的计算高度,h0=1260mm；
fy?钢筋受拉强度设计值，fy=310N/mm2。
弯矩设计值M=1035kN.m,配筋面积 As=2945mm2
故根据厂家提供的塔吊基础配筋图：塔吊基础底主筋配Φ14＠200，基础底分布筋配φ8＠500，基础顶主筋配Φ14＠200，基础顶分布筋配φ8＠500能符合要求。
具体配筋详见附图《塔吊基础施工图》。
三、塔吊基础施工时的技术要求：
1、在塔吊基础的挖土过程中，必须放出足够大的坡度；
2、基坑开挖完毕后，立即浇捣砼垫层；
3、塔吊基础中所有预埋件由塔吊安装专业人员进行预埋；
4、基础的土质应坚硬，要求承载力不小于120KN/m2；
5、基础顶面要用水泥砂浆打平，用水准仪校平，平面度误差不超过1/500；
6、做好塔吊基础的施工检查和记录，锚柱埋置要准确，在砼灌注前、灌注中及灌注后要仔细复核螺栓埋置尺寸，确保上部结构的顺利安装。经验收合格后，再进行上部塔机的安装。
7、由于塔吊基础顶面标高为-2.40m，低于自然地坪1800mm，故对塔吊基坑位置四周应搭设钢管架进行临边围护并设置通道。