塔吊基础方案new.docx
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塔吊基础方案new
1.工程概况
本工程由会所、4#楼、8#、9#楼组成，总建筑面积57157.74m2，其中地下室14758.4m2。
地下室1层，建筑物檐口高度分别为18.5m、99.5m、90.5m、69.5m。
±0.000相当于黄海高程5.600m，自然地坪黄海高程4.500m，地下室层高3.7～3.8m。
2.工程地质情况
根据温州市勘察测绘研究院提供的地质报告，各塔吊基础底部土质情况如下：
2.14#楼塔吊地基土构成
根据4#楼塔吊地基土构成，Z5处为最不利情况，结合6-6’剖面，其地基土构成如下表1：
表14#楼塔吊地基土构成情况表
土层
顶标高（M）
土层厚度（M）
qs
qp
备注
淤泥
2.2
8.9
5
柱身埋入地基土顶标高（黄海高程）0.1m。
淤泥
-8.8
10.3
8
淤泥质粘土
-21.1
6.6
10
粉质粘土
-27.7
1.5
21
圆砾
-29.2
1.6
40
1200
2.28#楼塔吊地基土构成
根据8#楼塔吊地基土构成，Z17处为最不利情况，结合13-13’剖面，其地基土构成如下表1：
表28#楼塔吊地基土构成情况表
土层
顶标高（M）
土层厚度（M）
qs
qp
备注
淤泥
2.08
12.9
5
柱身埋入地基土顶标高（黄海高程）0.1m。
淤泥
-10.92
10.3
8
淤泥质粘土
-21.12
6.6
10
粉质粘土
-31.62
1.5
21
卵石
-32.32
1.6
40
1200
2.29#楼塔吊地基土构成
根据9#楼塔吊地基土构成，Z8处为最不利情况，结合12-12’剖面，其地基土构成如下表1：
表38#楼塔吊地基土构成情况表
土层
顶标高（M）
土层厚度（M）
qsia
qpa
备注
淤泥
1.95
13.1
5
柱身埋入地基土顶标高（黄海高程）0.1m。
淤泥
-11.25
9.6
8
淤泥质粘土
-20.85
8.00
10
粉质粘土
-30.85
1.1
21
卵石
-31.95
1.6
40
1200
3、塔吊的布置
本工程安装三台QTZ5013D塔吊，臂长50米，安装在4#楼的塔式起重机简称4#塔吊，4#塔吊安装在4#楼南侧，安装高度115m；安装在8#楼的塔式起重机简称8#塔吊，8#塔吊安装在8#楼东北侧，安装高度105m；安装在9#楼的塔式起重机简称9#塔吊，9#塔吊安装在9#楼东北侧，安装高度85m。
塔吊布置示意图详见附图1。
塔吊基础桩平面布置图详见附图2～4。
4塔吊基础的作法
4.1塔吊桩基的作法
4.1.1桩顶标高：
塔吊桩顶标高（绝对标高）为1.9m，桩底标高以进入④-3卵石层1.6m控制，故4#、8#、9#楼塔吊基础桩有效桩长分别确定为：
33m、36m、36m。
桩身砼超灌量为1.5m。
4.1.2桩身配筋：
（1）桩身直径为800㎜,塔吊桩21m以上主筋为14Φ18，21m以下主筋为7Φ14。
（2）采用Φ8螺旋筋作箍筋间距，每隔1.8m加设1Φ14的箍筋作加强箍。
（3）同截面主筋焊接接头比例不得超过50%；钢筋接头采用单面焊10d,接头错开35d。
桩身配筋图详见附图5。
4.2塔吊基础梁的作法
塔吊基础梁采用两根750×1400mm（宽×高）钢筋砼交叉梁，砼等级为C30。
基础梁上部主筋配筋为8Φ18，下部主筋配筋为10Φ18，腰筋为10Φ14，箍筋为ф8@150（4）.
塔吊基础梁布置示意图详见附图6。
塔吊基础梁配筋详见附图7。
5、塔吊基础的受力分析与计算
5.1塔机技术参数
工作状况：
P=52tH=4tM=145tmMk=25tm
非工作状况：
P=42tH=8tM=220tmMk=0tm
5.2塔机受力分析
力的传导线路：
塔身基座→基础梁→塔桩→土层
荷载分析：
从塔机技术参数来看，在非工作状况时荷载为最大，塔身自由高度为40米，超过40米时，增加附臂，力矩通过护臂传递给建筑物。
故荷载最不利位置为：
当自由高度为40米，塔臂与基础梁方向一致时，弯矩与集中力叠加作用于基础梁上。
5.3基础梁的设计
采用承台梁与联系梁共同作用的承重体系
5.3.1基础梁截面设计：
1）承台梁：
b×h=750×1400混凝土强度等级：
C30
2）基础梁受力验算：
假定其中的一根钢筋砼梁不受力，梁两端固定于桩顶使梁成为两端固定梁所受荷载有：
两集中力、塔身非工作状况弯距M/2。
1、基础梁所受力最大竖向力（为便于计算，将钢筋混凝土梁的自重转化为集中力，按两根计算）：
1-1、基础梁自重传来的集中力：
Q=1.2×1.4×0.75×（4.336-0.8）×25×2/4=55.8KN
Fmax=Q+P（工作状态）=55.8+1.2×52×10/4=211.8KN
2、塔吊非工作状态弯矩
M1=1.2×M/2=1.2×2200/2=1320KN.M
3、塔吊桩顶砼梁受力图：
4、受力简图：
5、等效受力图
5.4受力计算
5.4.1根据结构力学中力法进行计算：
（向上为正）
由ΣMA=0
Rb×3.536-F×0.708-F×（2.12+0.708）-2M1=0
Rb=958.4KN
由ΣMB=0
Ra×3.536+2M1-F×0.708-F×（2.12+0.708）=0
Ra=-534.8KN
5.4.2根据力法计算，从C处断开取右截面单元为脱离体：
由Mc左+（0.708+2.12）×Rb=M1+F×2.12
得：
Mc左=-941.3KN
故：
Mc右=1320-941.3=378.7KN
5.4.3根据力法计算，从D处断开取右面单元为脱离体：
MD左=-Rb×0.708=-678.5KN
故：
MD右=1320-678.5=641.5KN
等效弯矩图KN.M
y1=（3.536-0.708×2/3）/3.536=0.867
y2=-（1.261×2/3+0.859+0.708）/3.536=-0.681
y3=（0.859-0.859×2/3+0.708）/3.536=0.281
y4=-（0.708×2/3）/2.5=-0.133
同理求得：
y1，=0.133y2，=-0.319y3，=0.719y4，=-0.867
Δ1P=（1/2×0.708×387.7×0.867-1/2×1.261×941.3×0.681+1/2×0.859×641.5×0.281-1/2×0.708×678.5×0.133）/EI=-239.70/EI
Δ2P=（1/2×0.708×387.7×0.133-1/2×1.261×941.3×0.319+1/2×0.859×641.5×0.719-1/2×0.708×678.5×0.867）/EI=-181.21/EI
δ11=δ22=1/2×3.536×1×2/3/EI=1.179/EI
δ12=δ21=1/2×1×3.536×1/3/EI=0.589/EI
求X1、X2
δ11X1+δ12X2+△1P=0
δ21X1+δ22.X2+△2P=0
代入求得X1=238KN.mX2=-69.45KN.m
根据等效图计算求得:
MA,=X1=238KNMB,=X2=-69.45KN
由ΣMA=0
X1+X2-2M+3.536F+3.536RA,=0
RA,=487.1KN
由ΣMB=0
RB’×3.536+2M1-F×0.708-F×（2.12+0.708）=0
RB’=-534.8KN
RA,=487.1KNRB,=-534.8KN
MA,=X1=238KN.mMB,=X2=-69.45KN.m
MC左=-941.3KN.mMC右=378.7KN.m
MD左=-678.5KN.mMD右=641.5KN.m
集中力与集中弯矩作用下的剪力与弯矩图：
5.4荷载效应分析：
由剪力－弯矩图可知：
钢筋砼梁承受的最大正弯矩M1max=941.3KN.M，承受的最大负弯矩M2max=-678.5KN.M，承受的最大剪力Vmax=487.1KN，最大拔力534.8KN，钢筋砼梁对桩顶最大压力487.1KN。
5.5钢筋砼梁配筋验算：
钢筋砼梁截面尺寸为：
b=750mmh=1400mm
5.5.1钢筋砼梁下部钢筋验算
假设下部钢筋按两排设置，ho=1400-65=1335㎜
M1max=αsfcmbho2αs=M1max/fcmbho2
=941.3×106/16.5×750×13352=0.043
相对受压区高度ξ=
=
=0.022
受压区高度χ=ξho=0.022×1335=29.37mm
由fcmbχ=fyAs得As=fcmbχ/fy
=16.5×750×29.37/310=1173mm2
选用10φ18（As=2545mm2＞1173mm2，符合要求）
5.5.2钢筋砼梁上部钢筋验算
假设上部钢筋按一排设置，ho=1400-35=1365㎜
M2max=αsfcmbho2αs=M2max/fcmbh02
=678.5×106/16.5×750×13652=0.029
相对受压区高度ξ=
=
=0.01
受压区高度χ=ξho=0.01×1365=13.65mm
由fcmbχ=fyAs得As=fcmbχ/fy
=16.5×750×13.65/310=1030mm2
选用8φ18（As=2035mm2＞1030mm2，符合要求）
5.5.3钢筋砼梁斜截面承载力验算
Vc=0.07fcbho=0.07×15×750×1335=1051.312KN＞632.4KN
钢筋砼梁抗剪承载力符合要求
5.6桩承载力及桩身配筋验算:
5.6.1桩承载力的组成：
桩的承载力主要由桩侧阻力承受、端阻力为辅助作用，即为端承摩擦桩。
5.6.2桩单桩竖向桩承载力计算公式:
Rk=Qpa·Ap+UP∑Qsia·Li
式中：
Rk—单桩竖向承载力特征值
Qpa—桩端土的承载力标准值
Qsia—桩周各土层的摩擦力标准值
Up—桩身周边长度
Ap—桩身横截面面积
Li—第i层岩土厚度
5.6.3各塔吊桩承载力验算
（1）4#楼塔吊单桩竖向承载力验算
由工程地质勘察报告得：
Qpa=1200mpaAp=0.50m2
Up=3.14×0.8=2.512m
Qsa1=5mpah1=8.9mQsa2=8mpah2=10.3m
Qsa3=10mpah3=6.6mQsa4=21mpah4=1.5m
Qsa5=40mpah6=1.6m
Rk=0.5×1200+2.512×（5×8.9+8×10.3+6.6×10+21×1.5+40×1.6）=600＋724=1324KN
桩顶承受的最大压力RA,=487.1KN
桩身自重为G1=3.14×0.4×0.4×36×25=452.16KN
Rk=1324KN＞RA,+G1=939.26KN故桩身受压满足要求。
桩身抗拔验算：
最大拨力RB,=534.8KN
桩周摩阻力R=3.14×0.8×（5×8.9+8×10.3+6.6×10+21×1.5+40×1.6）=724KN>RB,=534.8KN故桩身抗拔可满足要求。
（2）8#楼塔吊单桩竖向承载力验算
由工程地质勘察报告得：
Qpa=1200mpaAp=0.50m2
Up=3.14×0.8=2.512m
Qsa1=5mpah1=12.9mQsa2=8mpah2=10.3m
Qsa3=10mpah3=6.6mQsa4=21mpah4=1.5m
Qsa5=40mpah6=1.6m
Rk=0.5×1200+2.512×（5×12.9+8×10.3+6.6×10+21×1.5+40×1.6）=600＋734=1334KN
桩顶承受的最大压力RA,=487.1KN
桩身自重为G1=3.14×0.4×0.4×33×25=414.48KN
Rk=1234KN＞RA,+G1=901.58KN故桩身受压满足要求。
桩身抗拔验算：
最大拨力RB,=534.8KN
桩周摩阻力R=3.14×0.8×（5×8.9+8×10.3+6.6×10+21×1.5+40×1.6）=734KN>RB,=534.8KN故桩身抗拔可满足要求。
（3）9#楼塔吊单桩竖向承载力验算
由工程地质勘察报告得：
Qpa=1200mpaAp=0.50m2
Up=3.14×0.8=2.512m
Qsa1=5mpah1=13.1mQsa2=8mpah2=9.6m
Qsa3=10mpah3=8.0mQsa4=21mpah4=1.1m
Qsa5=40mpah6=1.6m
Rk=0.5×1200+2.512×（5×13.1+8×9.6+8.0×10+21×1.1+40×1.6）=500＋776=1375KN
桩顶承受的最大压力RA,=487.1KN
桩身自重为G1=3.14×0.4×0.4×33×25=414.48KN
Rk=1275KN＞RA,+G1=901.58KN故桩身受压满足要求。
桩身抗拔验算：
最大拨力RB,=534.8KN
桩周摩阻力R=3.14×0.8×（5×8.9+8×10.3+6.6×10+21×1.5+40×1.6）=776KN>RB,=534.8KN故桩身抗拔可满足要求。
5.6.4桩身配筋验算
（1）桩身抗压、抗拔配筋验算
桩顶承受的最大压力RB,=487.1KN
桩身所能承受有压力N=A·fc=π×400×400×12.5=6280KN>RB,=487.1KN故受压时只需按构造配筋。
桩顶承受的最大拨力RA,=534.8KN
桩身所能承受的抗拔力N=As·fy=2.660×310=824.6KN>RA,=534.8KN故桩身配筋可满足要求（7φ14As=2660mm2）。
（2）桩身承受弯矩配筋验算
`桩身承受的最大弯据：
即钢梁固定端传递过末的最大固端M=238KN.m。
桩身所能承受的最大弯矩：
计算方法及公式
符号意义
其承载力按下式计算：
M≤2/3·fcm·A·r·sin3πa/π+fy·As·Rs·（sinπa/π+sinπat）/π且fcm·A（1-sin2πa/2πa+a-at）·fy·As=0
at=1.25-2a
用上式计算时，先假定桩截面和配筋，求出a值。
M－标准荷载下的弯矩；
fcm－砼抗弯强度设计值；
r－圆形截面的半径；
A－灌注桩截面面积;
fy－钢筋抗拉强度设计值;
As－全部纵向钢筋的截面面积;
Rs－受压区砼截面面积的圆心角（rad）与2π的比值;at－纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋的截面面积的比值.
已知：
fcm=13.5N/mm2A=π×4002=502400m㎡
假定配筋取14Ф18，则AS=3563mm2
令b=fyAS/fcm.A得:
a=（1.25b+sin2πa/2π）/（1+3b）
b=310×3563/（13.5×502400）=0.163
将b代入上式，并用试算法求得a=0.136,则at1.25-2a=0.218
得：
M=2/3.fcm.A.r.sin3πa/π+fy.AS.rs.（sinπa/π+sinπat）/π
=467.43KN.m>238KN.m
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