塔吊基础设计方案.docx
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塔吊基础设计方案
1、工程概况
平潭海峡如意城G006地块一期工程位于福州平潭北厝镇。
本工程由25栋低密度别墅、北侧5栋大平层、1栋展示中心组成。
其中低密度别墅+0.000标高相当于黄海高程6.800m,地上三层，楼层总高为13.2m。
大平层地上六层，楼层总高为19.5m，地下设连体地下室一层，地下室约17335平方米,总建筑面积约为70283平方米。
本工程建设单位为平潭海峡如意城建设开发有限公司，勘察单位为福建省建研勘察设计院，设计单位为厦门合道设计集团有限公司，监理单位为福建省中福工程建设监理有限公司，质量监督部门为平潭综合实验区质量监督站，由中建七局第三建筑有限公司组织施工。
2．塔吊选型及塔吊参数
塔式起重机主要用于结构施工中的水平垂直运输，特别是钢筋、模板的运输，根据本工程具体情况及考虑各方面的因素，塔吊选用型号为QTZ63型塔吊，该塔吊机械性能如下表：
载荷
工况
基础承载
Px
Py
PZ
Mx
My
Mz
工作状态
5
30
408
-1044
1058
326
非工作状态
53
53
395
-1146
1157
注：
本工程塔吊不附着。
根据福建省建研勘察设计院提供的《平潭综合实验区海峡如意城展示中心中间资料》可知，本工程场地钻探揭露范围内岩土层自上而下依次分布为：
①盐田扰动土：
灰黑色，松散-稍密，湿-饱和，多为盐田上部扰动土，厚度约0.50-0.70米，平均厚度0.55米。
②淤泥质土：
部分钻孔相变为淤泥，灰黑色，流塑，饱和，含腐植质及贝壳等，部分含少量石英砂，有臭味，摇振反应慢，捻面光滑，有光泽，干强度及韧性中等，属高压缩性土层。
本层在整个场地均有分布，层厚度为16.8～19.0米，平均厚度17.81米，层顶标高-1.97～-1.13米。
③粘土：
部分钻孔相变为粉质粘土，褐黄色、灰黄色，饱和，可塑-硬塑，含铁锰结核等，粘性较强，无摇振反应，捻面较光滑，有光泽，干强度及韧性中等。
本层整个场地均分布，厚度为4.00～9.10米，平均厚度6.04米，层顶标高-20.86～-18.56米。
现场标贯测试N=17-19击，标贯平均值为17.5击。
④淤泥质土：
部分钻孔相变为淤泥，深灰色，饱和，流塑，含腐植质，有臭味，摇振反应慢，捻面光滑，有光泽，干强度及韧性中等，属高压缩性土层。
本层整个场地均有分布，层厚为2.40～11.20米，平均厚度6.32米，层顶标高-29.56～-23.42米。
⑤全风化花岗岩：
浅灰、灰黄色，硬塑，湿，母岩为花岗岩类，原岩结构已基本破坏风化，但尚可辨认。
含细中粒石英颗粒、高岭土，具有遇水易软化性。
现场标贯测试N=34击。
本层仅H10、H14钻孔有分布,厚度为1.80～2.90米，平均厚度2.35米，层顶标高为-32.96～-32.47米。
⑥1强风化花岗岩（砂土状）：
灰黄、褐黄色，硬，湿，含大量石英颗粒、长石、云母片，岩芯呈砂土状。
按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版），岩石坚硬程度等级属软岩，岩体完整性等级属极破碎，岩体基本质量等级属Ⅴ类；现场标贯击数均大于50击，本层整个场地均有分布，厚度为1.50～12.20米，平均厚度6.23米，部分钻孔未揭穿，层顶标高为-35.86～-28.66米。
⑥2强风化花岗岩（碎块状）：
浅灰黄，硬，湿，含大量石英颗粒、长石、云母片，岩芯呈碎块状，手掰易碎。
岩石坚硬程度等级属软岩，岩体完整性等级属破碎，岩体基本质量等级属Ⅳ类。
本层部分钻孔未揭露，均未揭穿,揭露厚度为1.50-6.00米，平均厚度3.86米，层顶标高为-46.47～-32.66米。
3．塔吊基础设计计算
3.1荷载分析
根据QTZ63型塔吊机械性能表查得，基础所承受得荷载形式有：
⑴基础所受的倾翻力矩在工作状态下最大值为1058KN.m，在非工作状态下最大值为1157KN.m，故取大值约1157KN.m；
⑵塔机本身自重408KN；
⑶沿底架基础的对角线方向水平力在工作状态下为5KN，在非工作状态下为53KN。
故取大值53KN。
为简化计算，采用埋固式计算。
3.2塔吊基础计算
塔吊基础计算书详附录
4．防雷措施
本工程塔吊防雷接地用镀锌扁钢将塔身与桩身主筋连接。
5．塔吊基础防护
本工程塔吊基础砌240砖墙至底面垫层。
基础成型后在四周围一圈1.2M高的钢管作为防护。
附录：
1、塔吊基础计算书
2、塔吊基础定位平面图
3、塔吊承台图
4、塔吊承台配筋图
5、QTZ63型自升塔式起重机使用说明书
附录1：
塔吊基础计算书
一、土层状况分析
本工程塔吊基础计算所涉及土层分析根据福建省建研勘察设计院提供的《平潭综合试验区海峡如意城展示中心中间资料》。
由福建省建研勘察设计院提供的地勘报告可以得知塔吊安装位置的地质状况如下表：
地层
编号
土层
名称
天然
重度
压缩
系数
压缩
模量
固结
快剪
预制方桩
承载力
特征值
（kN/m3）
av1-2
（Mpa-1）
Es1-2
（Mpa）
C
（kpa）
φ
（o）
极限侧阻力
qsik（kPa）
极限端阻力
qpk（kPa）
fak（kPa）
①
盐田扰动土
17.0*
80-90
②
游泥质土
16.64
1.270
1.94
11.0
7.3
15
55-60
③
粘土
18.03
0.400
5.09
37.0
15.5
40
150-170
④
淤泥质土
16.71
0.820
2.88
15.0
10.0
20
55-60
⑤
全风化花岗岩
20.0*
90-100
6000-7000
250-280
⑥1
强风化花岗岩
（砂土状）
21.0*
100-130
8000-9000
550-600
⑥2
强风化花岗岩
（碎块状）
22.0*
130-150
10000-11000
700-900
注：
该表中第⑥2层厚度为塔吊桩尖所进入的长度。
根据地质状况及现场情况，塔吊桩基采用直径为500mm壁厚100mm的PHC预制管桩，采用第⑥2土层（砂土状、碎块状）作为塔吊桩的持力层，塔吊桩伸入该土层大于1.0m，其中展示中心桩顶标高为2.4米，别墅群的塔吊桩顶标高为-0.5米。
（黄海高程）。
设计桩长约为35米左右。
承台尺寸为5000*5000*1500。
二、基本参数
1．依据规范
《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）
《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）
2.塔吊基础单桩承载力计算
塔吊桩采用直径500mm壁厚100mm的PHC预制管桩，桩身砼强度等级C80，桩尖进入第⑥2层土（砂土状、碎块状）大于1.0m，塔吊桩按摩擦桩进行计算单桩承载力。
2.1单桩竖向极限承载力标准值计算：
qsik—桩周极限侧阻力标准值qpk—桩端极限阻力标准值
u—桩身周长D—桩直径lsi—桩穿越第I层土的厚度
Quk—单桩竖向极限承载力标准值
ψsi—大直径PHC预制管桩侧阻力尺寸效应系数，取1.0。
ψp—大直径PHC预制管桩端阻力尺寸效应系数，取1.4。
3.塔吊桩数量计算：
塔吊工作状态下408KN
砼基础自重P2＝2.5×5×5×1.5×9.8×1.2＝1102.5KN
产生竖向力N=mg=408+1102.5=1510.5KN
n=1.2N/Qa=1.2×1510.5/1014.8=1.78
根据作用于支撑系统稳定性要求。
取桩数n=4，桩心距2.5m。
4.塔吊桩基础竖向承载力及其验算：
塔吊各种荷载来自QTZ63塔吊机械参数：
（按最大值取值）：
弯矩M取塔吊非工作状态下弯矩值M=1157KN；
竖向力N按3点中计算结果来取，N=1510.5KN
塔吊桩最不利位置在X’上。
（1）最大压力：
取大值作为单桩承受的轴向力，N1=630.18KN
N1=630.18KN＜Qa=1014.8KN
单桩竖向承载力满足要求。
（2）最大拔力：
Px’＝（P+Q）/2-M/2×1.5＝220.19KN
拔力验算：
大于拔力220.19KN
单桩竖向抗拔力满足要求。
经验算结构安全。
5.塔吊承台承载力计算
塔吊承台尺寸及配筋详附图
5.1承台梁荷载计算：
塔身竖向荷载设计值P1＝408×1.2＝489.6KN
塔身弯矩设计值M1＝1157×1.2＝1388.4KN·m
砼自重设计值P2＝2.5×5×5×1.5×9.8×1.2＝1102.5KN
单根承台梁受力：
F1＝P1/4＋M1/2.828＝489.6/4＋1388.4/2.828＝613.15KN
F2＝P1/4－M1/2.828＝122.4－490.95＝-368.55KN
q＝1102.5×0.5/6.3636＝86.58KN/m
5.2承台梁受力计算：
FA＝（613.15×4242.6－368.55×2121.5＋65.49×6.3636×3535.5）/6.3636＝408.9-122.85+231.54＝517.59KN
FD＝（613.15×2121.5－368.55×4242.6＋65.49×6.3636×3535.5）/6.3636＝204.45-245.7＋223.27＝190.29KN
MB＝517.59×2.1215－65.49×2.1215×2.1215×0.5＝1098.07－147.38＝950.69KN·m
MC＝182.02×2.1215－65.49×2.1215×2.1215×0.5
=386.1-147.38＝238.72KN·m
Vmax＝517.59KN
5.3承台梁受弯承载力验算
（1）梁底配筋验算：
砼强度等级C35fC＝14.33N/mmft＝1.43N/mm
钢筋强度设计值fy＝300N/mmES＝200000N/mm
弯矩M＝938.33KN·m截面尺寸b×h＝600×1500mm
hO＝h－aS＝1500－100＝1400mm
相对界限受压高度ξb＝β1/[1＋fy/（ES×εcu）]＝0.550
受压区高度X＝hO－[hO2－2×γO×M/（α1×fC×b）]0.5＝90mm
相对受压区高度ξ＝X/hO＝66.63/1250＝0.053＜ξb＝0.550
底部纵向受拉钢筋AS＝α1×fC×b×X/fy＝2574.4mm2
配筋率ρ＝AS/（b×hO）＝0.34％
最小配筋率ρmin＝Max{0.20％，0.21％}＝0.21％
配10Φ10钢筋实际配筋率10×3.14×102/（600×1400）＝0.42％＞ρ满足要求
（2）梁面配筋验算：
按构造配筋，配8Φ20钢筋
实际配筋8×3.14×102/（600×1250）＝0.33％＞ρ＝0.21％满足要求
5.4承台梁受剪承载力验算
砼强度等级C35fC＝14.33N/mmft＝1.43N/mm
箍筋抗拉强度设计值fy＝300N/mm箍筋间距S＝300mm
截面尺寸b×h＝600×1500mmhO＝h－aS＝1500－100＝1400mm
0.7×ft×b×hO＝750750N＞V＝509320N
满足构造要求。
箍筋最小直径Dmin＝8mm，箍筋最大间距Smax＝400mm，箍筋配Ø8@300.
矩形受弯构件，其受剪截面应符合下式条件
当hO/b1＜4时，V≤0.25×βC×fC×b×hO
0.25×βC×fC×b×hO＝2686.9KN＞V＝509.32KN
满足要求
矩形截面一般受弯构件，斜截面受弯承载力计算：
0.7×ft×b×hO＋1.25×fyv×Asv×hO/S＝1181.95KN＞V＝509.32KN
满足要求
6.承台配筋
因四桩承台受弯距值较小，承台配筋按配筋率0.2％配筋。
承台配筋量＝4400×1250×0.2％＝11000mm2
承台上下层钢筋采用Ø14@200，双向配置，配筋量为13549mm2。
附录2：
附录3：
附录4：
目录
1、工程概况1
2．塔吊选型及塔吊参数1
3．塔吊基础设计计算2
4．防雷措施3
5．塔吊基础防护3
附录：
3
1、塔吊基础计算书
2、塔吊基础定位平面图
3、塔吊承台图
4、塔吊承台配筋图
5、QTZ63自升塔式起重机使用说明书
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