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塔吊基础计算

塔吊基础方案

一、工程概况

1、本工程位于松江区九亭镇，地块南临蒲汇塘河，东临沪亭路，西临横泾河，北临沪松公路并与地铁9#线车站一墙之隔，与9#线车站物业开发管理为一个整体。

地块面积41162㎡，由3#、4#、5#、6#、7#、8#公寓楼及9#酒店、10#办公楼组成。

。

2、因地块面积巨大，根据塔吊平面布置应最大程度满足施工区域吊装需要，尽可能减少吊装盲区的原则，以及地下室工程施工中能充分利用塔吊来满足施工需要，按照施工组织总设计要求拟搭设6台附墙式塔吊，其中QTZ80B（工作幅度60M，额定起重力矩800KN.M）2台，QTZ80A（工作幅度55M，额定起重力矩800KN.M）4台，平面位置详附图。

。

3、拟建建筑物高度及层数

建筑物楼号

层数（层）

建筑物高度（m）

72.5

62.9

72.5

82.1

91.7

104.0

4、根据建筑物高度，1#塔吊位于3#楼西北侧位置，搭设高度为86M；2#塔吊位于9#楼南侧位置，搭设高度为114M；3#塔吊位于5#楼西北侧位置，搭设高度为77M，设水平限位装置；4#塔吊位于10#楼东南侧位置，搭设高度为114M；5#塔吊位于6#楼西北侧位置，搭设高度为100M，6#塔吊位于8#楼西北侧位置，搭设高度为100M。

其中5#、6#塔吊为QTZ80B，其余4台为QTZ80A。

。

5、塔吊应在土方开挖前安装完毕，故采用型钢格构式非塔吊标准节插入钻孔灌注桩内，以保障塔吊安全、稳定和牢固可靠，且不妨碍地下室顶板混凝土的整体浇筑施工，有利于加快施工进度和确保工程质量。

。

6、本工程采用钻孔灌注桩筏板基础，基坑底标高为-8.000、-8.800、-9.100，本工程±0.000相当于绝对标高6.150m，自然地坪标高相对于绝对标高-1.45m。

。

7、根据本工程地质勘察报告，各土层极限摩阻力、端阻力标准值指标见下表：

层号

土层名称

埋深（m）

相对标高（m）

钻孔灌注桩

抗拔系数（λ）

Fs（KPa）

Fp（KPa）

灰色砂质粉土夹粉质粘土

-14.45

0.6

灰色粉质粘土

-15.45

0.6

灰色粘土

-22.45

0.6

1-1

灰色粉质粘土

26.5

-27.95

0.6

1-2

暗绿色粘土

-31.45

900

0.6

草黄色砂质粉土

-35.45

1800

0.6

灰黄色粉质粘土

-37.45

0.6

草黄～灰色粉砂

-48.45

2500

0.5

灰色粉质粘土夹粉砂

-54.45

0.6

灰色粉砂夹粉质粘土

-66.45

2000

0.5

灰色粉砂

-76.45

2500

0.5

灰色中粗砂

100

-101.45

3000

0.5

8、塔式起重机主要技术性能表

塔吊型号

QTZ80B

QTZ80A

序号

载荷名称

单位

数量

单位

数量

基础所受的垂直荷载

587

511

基础所受的水平荷载

基础所受的倾翻力矩

KN.M

1642

KN.M

1242

基础所受的扭矩

KN.M

310

KN.M

348

独立式整机重

40.83

平衡重

13.92

14.2

工作幅度

最大起重量

末端起重量

1.2

额定起重力矩

KN.M

800

KN.M

800

塔身截面

1.8×1.8

1.6×1.6

最大起升高度

独立式

附着式

160

140

装机总容量

二、塔吊布置原则

本工程作业面积大，综合考虑塔吊的作用半径、起吊重量、基础工程桩位布置、围檩支撑结构设计、房屋结构设计、经济性比较后，作出以下布置原则。

。

1.塔吊布置在基坑内

2.塔吊共6台，55m臂4台，60m臂2台

3.塔吊选型：

市沪淞建筑机械厂有限公司生产的QTZ80A（5512）及QTZ80B（6010）塔吊。

。

4.具体位置详见《塔吊平面布置图》

5.因塔吊布置在基坑内，考虑到土方开挖后安装困难。

并为兼顾土方开挖垂直运输，塔吊需在基础开挖前投入正常使用。

。

6.塔吊桩基础采用钻孔灌注桩

7.桩上部钢支柱采用H型钢，上端标高-0.50m

8.塔吊基础采用C30水下混凝土，Φ800钻孔灌注桩，上部H型钢格构非标准节插入桩内2500。

塔吊标准节与型钢格构用高强度螺栓和盖板焊接连接固定。

详见附图

三、计算依据

1.《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999

2.《建筑桩技术规范》JGJ94-94

3.《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

4.《建筑结构焊接规程》JGJ80-91

5.《建筑结构设计荷载规范》GB50009-2001

6.沪淞建筑机械厂有限公司的QTZ80A、80B塔式起重机的《使用说明书》

7.本工程平面图、结构图、围檩支撑图

四、塔吊分项参数计算

塔吊是施工场地最重要的施工机械之一，其使用贯穿了整个工程。

在这过程中间隔时间长，不可预见性因素多，为确保塔吊的安全，以下计算都按极限苛刻条件下能保证塔吊正常工作计算。

即：

塔吊设置在最大开挖深度处；型钢柱与混凝土灌注桩连接按光滑面锚固。

（计算详值见计算表格）

1.基础竖向极限承载力计算

F=F1+F2

F——基础竖向极限承载力kn

F1——塔吊自重（包括压重）kn

F2——最大起吊重量kn

2.单桩抗压承载力、抗拔力计算

桩顶竖向力的计算（依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条）

（“+”计算结果为抗压，“-”为抗拔）

其中Ni——单桩桩顶竖向力设计值kN

n——单桩个数，n=4；

F——作用于桩基承台顶面的竖向力设计值T

G——塔吊基础重量KN

Mx,My——承台底面的弯矩设计值kN.m

xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离m

M——塔吊的倾覆力矩kN.m

3.桩长以及桩径计算

桩采用钻孔灌注桩

Rk实际=fpAp+Up∑fsli>R＝Ni×ξ1

UP＝πd

其中Rk实际——实际钻孔灌注桩承载能力KN

fpAp——桩端面承载能力KN

Up∑fsli——桩侧摩擦阻力总和KN

R——单桩轴向承力安全值KN

ξ1——桩安全系数取2

d——桩直径m

4.桩抗拔验算

Qk＝λRk实际

5.桩配筋计算

桩身配筋率可取0.20%～0.65%（计算取上限0.65％）,抗压主筋不应少于6Φ10，箍筋采用不少于Φ6@300mm的螺旋箍筋，在桩顶5倍桩身直径范围内箍筋Φ6@100mm，每隔2m设一道2Φ12焊接加强箍筋。

。

As＝S桩截面×配筋率

n＝4As/（πφ2）

其中n——竖筋根数根

As——钢筋总截面积m

Φ——竖筋直径m

6.桩上部钢支柱计算

钢支柱采用h×b×tw×t＝350×350×12×19，H型钢。

。

A＝hb-（b-tw）（h-2t）＝0.017㎡

1）四柱整体验算

A总=4A

截面惯性矩Iz

回转半径i＝（Iz/A总）0.5

构架长细比

查φ

2）单柱验算

i＝（Iz/A）0.5

井架长细比

查φ

7.钢支柱上部螺栓紧固水平钢板抗拔计算

H型钢上部螺栓紧固水平钢板采用500×500厚20，Q235钢板，采用电焊与下部H型钢焊接，焊接高度不小于6mm。

。

1）焊接强度验算

160

σ——焊接强度

N——轴心最大拔力,等于塔吊拔力

——焊缝长度等于4478mm

——焊缝的抗拉抗压强度设计值，Q235等于160

8.缀条计算

缀条采用12#槽钢截面面积A＝0.0015700㎡

V＝V1+V2

V1——塔吊水平力引起应力

V1＝F4/2

F4——塔吊水平力

V2——塔吊扭矩引起应力

V2＝Mn/2（D×1.414）

Mn——塔吊扭矩

D——桩间距

fv>V/A

fv——槽钢的抗剪强度，厚度小于16mm，取125

A——槽钢截面积

9.螺栓计算

采用φ30高强度螺栓,每肢2颗

A总=πd2

σ=N拔/A总<295

螺栓抗剪验算

τ＝MnA总/（2×桩间距/1.414）

10.桩水平力验算

由于地质报告未进行桩侧土水平抗力系数的比例系数m试验，采用规范提供的经验值如下表所示。

取8MN/m4。

。

序号

土的分类

m（MN/m4）

流塑粘性土IL＞1、淤泥

3～5

软塑粘性土1＞IL＞0.5、粉砂

5～10

硬塑粘性土0.5＞IL＞0、细砂、中砂

10～20

坚硬、半坚硬粘性土IL＜0、粗砂

20～30

砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石

30～80

密实粗砂夹卵石，密实漂卵石

80～120

1）基本资料：

桩类型：

桩身配筋率ρg＜0.65%的灌注桩桩顶约束情况：

铰接、自由　

截面类型：

圆形截面桩身直径d＝800mm　

混凝土强度等级C30Ft＝1.50N/mmEc＝30000N/mm　

桩身纵筋As＝3267mm净保护层厚度c＝50mm　

钢筋弹性模量Es＝200000N/mm　

桩入土深度h＝23.000m　

桩侧土水平抗力系数的比例系数m＝8MN/m4　

桩顶竖向力N＝1000.0kN　

设计时执行的规范：

《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）以下简称桩基规范　

2）单桩水平承载力设计值计算：

（1）、桩身配筋率ρg：

ρg＝As/（π×d2/4）＝3267/（π×8002/4）＝0.65%　

（2）、桩身换算截面受拉边缘的表面模量Wo：

扣除保护层的桩直径do＝d-2×c＝800-2×50＝700mm　

钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值

αE＝Es/Ec＝200000/30000＝6.667　

Wo＝π×d/32×[d2+2×（αE-1）×ρg×do2]　

＝π×0.800/32×[0.8002+2×（6.667-1）×0.65%×0.7002]＝0.053m　

（3）、桩身换算截面积An：

An＝π×d2/4×[1+（αE-1）×ρg]　

＝π×0.8002/4×[1+（6.667-1）×0.65%]＝0.52m　

（4）、桩身抗弯刚度EI：

桩身换算截面惯性距Io＝Wo×d/2＝0.053×0.800/2＝0.0212m4　

对于钢筋混凝土桩，EI＝0.85×Ec×Io　

EI＝0.85×30000×1000×0.0212＝541622.927kN/m　

（5）、桩的水平变形系数α按下式确定：

α＝（m×bo/EI）1/5（桩基规范5.4.5）　

对于圆形桩，当直径d≤1m时，bo＝0.9×（1.5×d+0.5）　

bo＝0.9×（1.5×0.800+0.5）＝1.530m　

α＝（8000×1.530/541622.927）1/5＝0.4686（1/m）　

（6）、桩顶（身）最大弯矩系数νm：

桩的换算埋深αh＝0.4686×25.000＝11.715　

查桩基规范表5.4.2得：

νm＝0.768　

（7）、其余参数：

桩截面模量塑性系数γm＝2.00（圆形截面）　

桩顶竖向力影响系数ζN＝0.5（竖向压力）　

（8）、单桩水平承载力设计值Rh：

对于桩身配筋率ρg＜0.65%的灌注桩，可按下列公式计算单桩水平承载力设计值

Rh＝α×γm×ft×Wo/νm×（1.25+22×ρg）×（1±ζN×N/γm/ft/An）（桩基规范5.4.2-1）　

＝0.469×2×1500×0.053/0.768×（1.25+22×0.65%）×（1+0.5×1000.0/2/1500/0.52）＝178.7kN　

四桩水平承载力

＝4×178.7kN＝714.8kN>62KN

11、QTZ80B塔式起重机基础计算表

符号

意义

公式

单位

计算值

钻孔灌注桩计算

桩上部钢支架总重

60.0

标准节重

9.3

标准节边长

1.8

标准节数量

节

20.0

塔吊自重（包括平衡重）

587.0

最大起吊重量

80.0

标准节总重

186.0

基础承受扭矩

F3=m×N

KN.m

310.0

倾覆力矩

KN.m

1642.0

水平荷载

62.0

钻孔灌注桩桩顶标高

-9.05

ξ1

桩安全系数

取

2.0

桩直径

0.80

桩间距

D=9d/4

1.800

取桩有效长度（最大开挖深度至桩底）

单桩承力设计值

1177.090

N拔

抗拔力设计值

-629.290

单桩轴向承力安全值

2354.181

Up∑qsili

桩侧总极限摩擦阻力

1666.301

qpAp

桩端点极限承载力

904.779

Rk实际

取桩长度后实际承载力

Rk实际=fpAp+Up∑fsli

2571.079

符合

取桩长度后实际抗拔力

Qk＝λRk

1542.648

满足

桩配筋计算

根据桩径按内插法计算工程桩桩身配筋率（0.20%～0.65%）

取

0.65%

截面钢筋面积

0.003267

竖筋直径

20.000

竖筋数量

n=4As/（πΦ2）

根

10.4

箍筋取

Φ8@200mm的螺旋箍筋

桩上部钢立柱计算

H型钢规格

350×350×12×19

桩顶到钢构件上端长度

9.9

横截面面积

㎡

0.017

I合

四根立柱组合极惯性距

外部参照CAD自动计算

0.056284

I单柱

单柱极惯性矩

外部参照CAD自动计算

0.000068

i合

四根立柱组合回转半径

i=（I/4A）0.5

0.908611

i单柱

单柱回转半径

i=（I/A）0.5

0.062942

λ合

四根立柱组合长细比

λ＝H/i

10.840724

φ＝0.984

λ单柱

单柱长细比

λ＝H/i

23.831576

φ＝0.848

σ合

最大应力

σ＝Ni/Aφ

N/mm2

70.184816

满足

σ单柱

最大应力

σ＝Ni/Aφ

N/mm2

81.441

满足

钢构件插入桩深度（不计钢柱顶端阻力）

钢筋和混凝土的粘结应力（光面钢筋取1.5～3.5）

kN/m2

1.5E+03

型钢等截面圆钢直径

0.147

插入桩长度

h=Ni/（τ×π×d）

1.696

型钢上部水平钢板焊接强度验算

焊接强度

N/mm2

23.422

满足

塔吊拔力

629290.319

焊缝长度

4478.000

焊缝高度，等于6

6.000

缀条计验算

规格

C12槽钢

面积（A）

mm2

1570

塔吊水平力引起剪力

V1＝F4/2

31.000

扭矩引起的剪力

V2＝Mn/2（D×1.414）

60.899

水平力和扭矩组合作用剪力

V＝V1+V2

91.899

槽钢抗剪强度

fv>V/A

N/mm2

58.534

满足

螺栓计算

塔吊每肢螺栓数

颗

螺栓直径

螺栓截面积

m㎡

2121

螺栓应力

σ＝N拔/A

N/mm2

297

满足

剪力

τ＝Mn/（2×D×1.414）/A

N/mm2

28.718

满足

12、QTZ80A塔式起重机基础计算表

符号

意义

公式

单位

计算值

钻孔灌注桩计算

桩上部钢支架总重

60.0

标准节重

9.3

标准节边长

1.6

标准节数量

节

20.0

塔吊自重（包括平衡重）

587.0

最大起吊重量

60.0

标准节总重

186.0

基础承受扭矩

F3=m×N

KN.m

348.0

倾覆力矩

KN.m

1242.0

水平荷载

72.0

钻孔灌注桩桩顶标高

-9.05

ξ1

桩安全系数

取

2.0

桩直径

0.80

桩间距

D=2d

1.600

取桩有效长度（最大开挖深度至桩底）

单桩承力设计值

1036.464

N拔

抗拔力设计值

-500.664

单桩轴向承力安全值

2072.929

Up∑qsili

桩侧总极限摩擦阻力

1666.301

qpAp

桩端点极限承载力

904.779

Rk实际

取桩长度后实际承载力

Rk实际=fpAp+Up∑fsli

2571.079

符合

取桩长度后实际抗拔力

Qk＝λRk

1542.648

满足

桩配筋计算

根据桩径按内插法计算工程桩桩身配筋率（0.20%～0.65%）

取

0.65%

截面钢筋面积

0.003267

竖筋直径

20.000

竖筋数量

n=4As/（πΦ2）

根

10.4

箍筋取

Φ8@200mm的螺旋箍筋

桩上部钢立柱计算

H型钢规格

350×350×12×19

桩顶到钢构件上端长度

9.9

横截面面积

㎡

0.017

I合

四根立柱组合极惯性距

外部参照CAD自动计算

0.044694

I单柱

单柱极惯性矩

外部参照CAD自动计算

0.000675

i合

四根立柱组合回转半径

i=（I/4A）0.5

0.809675

i单柱

单柱回转半径

i=（I/A）0.5

0.199039

λ合

四根立柱组合长细比

λ＝H/i

12.165374

φ＝0.978

λ单柱

单柱长细比

λ＝H/i

7.536206

φ＝0.99

σ合

最大应力

σ＝Ni/Aφ

N/mm2

62.179037

满足

σ单柱

最大应力

σ＝Ni/Aφ

N/mm2

61.425

满足

钢构件插入桩深度（不计钢柱顶端阻力）

钢筋和混凝土的粘结应力（光面钢筋取1.5～3.5）

kN/m2

1.5E+03

型钢等截面圆钢直径

0.147

插入桩长度

h=Ni/（τ×π×d）

1.493

型钢上部水平钢板焊接强度验算

焊接强度

N/mm2

18.634

满足

塔吊拔力

500664.356

焊缝长度

4478.000

焊缝高度，等于6

6.000

缀条计验算

规格

C12槽钢

面积（A）

mm2

1570

塔吊水平力引起剪力

V1＝F4/2

36.000

扭矩引起的剪力

V2＝Mn/2（D×1.414）

76.909

水平力和扭矩组合作用剪力

V＝V1+V2

112.909

槽钢抗剪强度

fv>V/A

N/mm2

71.917

满足

螺栓计算

塔吊每肢螺栓数

颗

螺栓直径

螺栓截面积

m㎡

2121

螺栓应力

σ＝N

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