QTZ5013塔吊基础设计.docx

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QTZ5013塔吊基础设计

一、塔吊选型-------------------------------------------------------1

二、塔吊位置-------------------------------------------------------1

三、塔吊基础-------------------------------------------------------1

四、塔基施工-------------------------------------------------------1

五、1#QTZ63型塔吊基础计算书--------------------------------2

六、2#QTZ63型塔吊基础计算书--------------------------------5

七、QTZ63型塔吊附着计算书----------------------------------9

八、附图

1、塔吊平面布置图（5013）

2、塔吊基础、配筋图

一、塔吊选型

根据本工程特点及QTZ63（5013）塔吊相关技术参数，拟选用两台QTZ5013型塔吊，搭设高度42m，1#塔吊安装在1#宿舍楼

轴～

轴的位置、2#塔吊安装在2#、3#生产车间之间位置（详见平面布置图），可满足本工程施工垂直运输的要求。

二、塔吊位置

为最大限度的满足施工需要，通过综合考虑，塔吊布置的具体位置详见附图。

三、塔吊基础

1、根据建筑物平面特点和施工场地的布置，将塔吊设置在拟建建筑物外墙外侧，室外地坪以下。

2、地质条件

根据地质报告，塔吊坐落处的地质为：

1#塔吊位置根据地址勘测报告2-2’交8-8’2K8号钻孔，至自然地面往下，①层为粉质粘土，层厚1.6米；②层淤泥层，层厚为20.9米；

-1层为粘土，层厚为3.3米；

-2层为粘土，层厚为6.7米；

-1层为粉质粘土，层厚为8米；

-2层为粉质粘土，层厚为4.8米。

2#塔吊位置根据地址勘测报告4-4’交9-9’2K31号钻孔，至自然地面往下，①层为粉质粘土，层厚1.2米；②层淤泥层，层厚为16.6米；

-1层为粘土，层厚为4.7米；

-2层为粘土，层厚为4.6米；

-1层为粉质粘土，层厚为4.3米；

-2层为粉质粘土，层厚为9.1米。

3、基础设计

据所确定的塔吊位置、塔吊类型、地质条件，确定塔吊基础尺寸如下：

QTZ5013（63）型基础采用预应力管桩，其桩径为φ500，壁厚65mm，桩长36m，数量4根，桩位于矩形承台的四角。

矩形承台为4.5m×4.5m×1.2m，承台顶标高-1.0m，桩钢筋锚入承台40d，详见塔吊基础计算书。

四、塔基施工

1、塔基预应力管桩，委托在现场施工工程桩施工队伍施工，按桩基专项施工方案进行。

2、塔基基坑开挖及承台施工，为了确保塔吊的位置准确性、安全性，塔吊承台顶标高设-1.0m，开挖时采用自然放坡。

承台基础采用片石灌砂浆垫层厚150，其上再用100厚C10砼垫层，垫层每边比承台宽出300。

砖胎模厚240，采用M5.0水泥砂浆砌标准砖，砌砖模时在一角处暗设排水管DN100，通至集水坑，以便承台砼施工前排水。

五、1#塔吊桩基础的计算书

一）.参数信息

塔吊型号:

QTZ63,自重（包括压重）F1=450.80kN,最大起重荷载F2=30.00kN

塔吊倾覆力距M=738.00kN.m,塔吊起重高度H=42.00m,塔身宽度B=1.6m

混凝土强度:

C35,钢筋级别:

Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=4.50m

桩直径或方桩边长d=0.50m,桩间距a=3.50m,承台厚度Hc=1.20m

基础埋深D=0.00m,承台箍筋间距S=200mm,保护层厚度:

50mm

二）.塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算

1.塔吊自重（包括压重）F1=450.80kN

2.塔吊最大起重荷载F2=30.00kN

作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=576.96kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×738.00=1033.20kN.m

三）.矩形承台弯矩的计算

计算简图：

图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。

1.桩顶竖向力的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.1.1条）

其中n──单桩个数，n=4；

F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1.2×480.80=576.96kN；

G──桩基承台的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=729.00kN；

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）；

Ni──单桩桩顶竖向力设计值（kN）。

经计算得到单桩桩顶竖向力设计值:

最大压力：

N=（576.96+729.00）/4+1033.20×（3.50×1.414/2）/[2×（3.50×1.414/2）2]=535.26kN

没有抗拔力!

2.矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.6.1条）

其中Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值（kN.m）；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（kN），Ni1=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：

N=（576.96+729.00）/4+1033.20×（3.50/2）/[4×（3.50/2）2]=474.09kN

Mx1=My1=2×（474.09-729.00/4）×（1.75-0.80）=554.50kN.m

四）.矩形承台截面主筋的计算

依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.2条受弯构件承载力计算。

式中

1──系数，当混凝土强度不超过C50时，

1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，

1取为0.94,期间按线性内插法确定；

fc──混凝土抗压强度设计值；

h0──承台的计算高度。

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。

经过计算得承台底面配筋

s=554.50×106/（1.00×16.70×4500.00×1150.002）=0.006

=1-（1-2×0.006）0.5=0.006

s=1-0.006/2=0.997

Asx=Asy=554.50×106/（0.997×1150.00×300.00）=1611.74mm2。

承台顶面按构造配筋。

五）.矩形承台截面抗剪切计算

依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.6.8条和第5.6.11条。

根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，

记为V=535.26kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

其中

0──建筑桩基重要性系数，取1.0；

──剪切系数,

=0.13；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=4500mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1150mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

S──箍筋的间距，S=200mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

六）.桩承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第4.1.1条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=535.26kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中

0──建筑桩基重要性系数，取1.0；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

A──桩的截面面积，A=0.196m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋!

七）.桩竖向极限承载力验算及桩长计算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.2.2-3条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=535.26kN

桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：

最大压力:

其中R──最大极限承载力；

Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:

Qpk──单桩总极限端阻力标准值:

Qck──相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值:

qck──承台底1/2承台宽度深度范围（≤5m）内地基土极限阻力标准值；

s,

p──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数；

c──承台底土阻力群桩效应系数；按下式取值：

s,

p,

c──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数；

qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；

qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；

u──桩身的周长，u=1.571m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.20m2；

li──第i层土层的厚度,取值如下表；

厚度及侧阻力标准值表如下:

序号土厚度（m）土侧阻力标准值（kPa）土端阻力标准值（kPa）土名称

1.610粉质粘土

20.95淤泥

-13.320粘土

-26.714粘土

-1223800粉质粘土

-24.816800粉质粘土

由于桩的入土深度为36m,所以桩端是在第5层土层。

最大压力验算:

R=1.57×（1.6×10×1+20.9×5×1+3.3×20×1+6.7×14×1+3.5×23×1）/1.65+1.06×800.00×0.20/1.65+0.38×531.56/1.70=561.90kN

上式计算的R值大于等于最大压力535.26kN,所以满足要求!

六、2#塔吊桩基础的计算书

一）.参数信息

塔吊型号:

QTZ63,自重（包括压重）F1=450.80kN,最大起重荷载F2=30.00kN

塔吊倾覆力距M=738.00kN.m,塔吊起重高度H=42.00m,塔身宽度B=1.6m

混凝土强度:

C35,钢筋级别:

Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=4.50m

桩直径或方桩边长d=0.50m,桩间距a=3.50m,承台厚度Hc=1.20m

基础埋深D=0.00m,承台箍筋间距S=200mm,保护层厚度:

50mm

二）.塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算

1.塔吊自重（包括压重）F1=450.80kN

2.塔吊最大起重荷载F2=30.00kN

作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=576.96kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×738.00=1033.20kN.m

三）.矩形承台弯矩的计算

计算简图：

图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。

1.桩顶竖向力的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.1.1条）

其中n──单桩个数，n=4；

F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1.2×480.80=576.96kN；

G──桩基承台的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=729.00kN；

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）；

Ni──单桩桩顶竖向力设计值（kN）。

经计算得到单桩桩顶竖向力设计值:

最大压力：

N=（576.96+729.00）/4+1033.20×（3.50×1.414/2）/[2×（3.50×1.414/2）2]=535.26kN

没有抗拔力!

2.矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.6.1条）

其中Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值（kN.m）；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（kN），Ni1=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：

N=（576.96+729.00）/4+1033.20×（3.50/2）/[4×（3.50/2）2]=474.09kN

Mx1=My1=2×（474.09-729.00/4）×（1.75-0.80）=554.50kN.m

四）.矩形承台截面主筋的计算

依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.2条受弯构件承载力计算。

式中

1──系数，当混凝土强度不超过C50时，

1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，

1取为0.94,期间按线性内插法确定；

fc──混凝土抗压强度设计值；

h0──承台的计算高度。

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。

经过计算得承台底面配筋

s=554.50×106/（1.00×16.70×4500.00×1150.002）=0.006

=1-（1-2×0.006）0.5=0.006

s=1-0.006/2=0.997

Asx=Asy=554.50×106/（0.997×1150.00×300.00）=1611.74mm2。

承台顶面按构造配筋。

五）.矩形承台截面抗剪切计算

依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.6.8条和第5.6.11条。

根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，

记为V=535.26kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

其中

0──建筑桩基重要性系数，取1.0；

──剪切系数,

=0.13；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=4500mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1150mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

S──箍筋的间距，S=200mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

六）.桩承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第4.1.1条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=535.26kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中

0──建筑桩基重要性系数，取1.0；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

A──桩的截面面积，A=0.196m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋!

七）.桩竖向极限承载力验算及桩长计算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.2.2-3条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=535.26kN

桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：

最大压力:

其中R──最大极限承载力；

Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:

Qpk──单桩总极限端阻力标准值:

Qck──相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值:

qck──承台底1/2承台宽度深度范围（≤5m）内地基土极限阻力标准值；

s,

p──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数；

c──承台底土阻力群桩效应系数；按下式取值：

s,

p,

c──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数；

qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；

qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；

u──桩身的周长，u=1.571m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.20m2；

li──第i层土层的厚度,取值如下表；

厚度及侧阻力标准值表如下:

序号土厚度（m）土侧阻力标准值（kPa）土端阻力标准值（kPa）土名称

1.210粉质粘土

16.65淤泥

-14.720粘土

-24.614粘土

-14.323800粉质粘土

-29.116800粉质粘土

由于桩的入土深度为36m,所以桩端是在第6层土层。

最大压力验算:

R=1.57×（1.2×10×1+16.6×5×1+4.7×20×1+4.6×14×1+4.3×23×1+4.6×16×1）/1.65+1.06×800.00×0.20/1.65+0.38×531.56/1.70=623.87kN

上式计算的R值大于等于最大压力535.26kN,所以满足要求!

七、QTZ5013（63）型塔吊附着计算书

塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定，需要增长附着杆或附着杆与建筑物连

接的两支座间距改变时，需要进行附着的计算。

主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固

环计算。

一）.参数信息

塔吊高度:

42.00（m）

附着塔吊边长:

1.60（m）

回转扭矩:

50.00（kN/m）

风荷载设计值:

1.88（kN/m）

附着杆选用：

10号工字钢

附着塔吊最大起重力距:

738.00（kN/m）

附着节点数:

1

各层附着高度分别:

28.0（m）

二）.支座力计算

塔机按照说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆

的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。

附着式塔机的塔身可以视为一个带悬臂的刚性支撑连续梁，其内力及支座反力计算如

下:

风荷载取值q=1.88kN/m

塔吊的最大倾覆力矩M=738kN.m

计算结果:

Nw=95.466kN

三）.附着杆内力计算

塔吊四附着杆件的计算属于一次超静定问题,采用结构力学计算个杆件内力:

计算简图:

方法的基本方程：

计算过程如下：

其中:

1p为静定结构的位移；

Ti0为F=1时各杆件的轴向力；

Ti为在外力M和P作用下时各杆件的轴向力；

li为为各杆件的长度。

考虑到各杆件的材料截面相同，在计算中将弹性模量与截面面积的积EA约去，可以得到：

各杆件的轴向力为：

以上的计算过程将

从0-360度循环，解得每杆件的最大轴压力，最大轴拉力：

杆1的最大轴向拉力为：

0.00kN；

杆2的最大轴向拉力为：

93.48kN；

杆3的最大轴向拉力为：

34.22kN；

杆4的最大轴向拉力为：

20.80kN；

杆1的最大轴向压力为：

8.44kN；

杆2的最大轴向压力为：

100.38kN；

杆3的最大轴向压力为：

66.96kN；

杆4的最大轴向压力为:

39.83kN。

四）.附着杆强度验算

1．杆件轴心受拉强度验算

验算公式:

=N/An≤f

其中N──为杆件的最大轴向拉力,取N=93.48kN；

──为杆件的受拉应力；

An──为杆件的的截面面积，本工程选取的是10号工字钢,查表可知An=1430.00mm2；

经计算，杆件的最大受拉应力

=93.48×1000/1430.00=65.37N/mm2。

最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力216N/mm2,满足要求!

2．杆件轴心受压强度验算

验算公式:

=N/

An≤f

其中

──为杆件的受压应力；

N──为杆件的轴向压力,杆1:

取N=8.44kN；杆2:

取N=100.38kN；杆3:

取N=66.96kN；杆4:

取N=39.83kN；

An──为杆件的的截面面积，本工程选取的是10号工字钢,查表可知An=1430.00mm2；

──为杆件的受压稳定系数,是根据

查表计算得,

杆1:

取

=0.379,杆2:

取

=0.543,杆3:

取

=0.543,杆4:

取

=0.379；

──杆件长细比,杆1:

取

=132.652,杆2:

取

=102.479,杆3:

取

=102.479,杆4:

取

=132.652。

经计算，杆件的最大受压应力

=129.37N/mm2。

最大压应力不大于拉杆的允许压应力216N/mm2,满足要求!

五）.焊缝强度计算

附着杆如果采用焊接方式加长，对接焊缝强度计算公式如下:

其中N为附着杆的最大拉力或压力，N=100.377kN；

lw为附着杆的周长，取440.38mm；

t为焊缝厚度，t=4.50mm；

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2；

经过焊缝强度

=.17/（440.38×4.50）=50.65N/mm2。

对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!

六）.附着支座连接的计算

附着支座与建筑物的连接多采用与预埋件在建筑物构件上的螺栓连接。

预埋螺栓的规格

和施工要求如果说明书没有规定，应该按照下面要求确定：

1．预埋螺栓必须用Q235钢制作；

2．附着的建筑物构件混凝土强度等级不应低于C20；

3．预埋螺栓的直径大于24mm；

4．预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求：

其中n为预埋螺栓数量；d为预埋螺栓直径；l为预埋螺栓埋入长度；f为预埋螺栓与混

凝土粘接强度（C20为1.5N/mm^2，C30为3.0N/mm^2）；N为附着杆的轴向力。

5．预埋螺栓数量，单耳支座不少于4只，双耳支座不少于8只；预埋螺栓埋入长度不

少于15d；螺栓埋入端应作弯钩并加横向锚固钢筋。

七）、附着设计与施工的注意事项

锚固装置附着杆在建筑结构上的固定点要满足以下原则：

1．附着固定点应设置在丁字墙（承重隔墙和外墙交汇点）和外墙转角处，切不可设置

在轻质隔墙与外墙汇交的节点处；

2．对于框架结构，附着点宜布置在靠近柱根部；

3．在无外墙转角或承重隔墙可利用的情况下，可以通过窗洞使附着杆固定在承重内墙

上；

4．附着固定点应布设在靠近楼板处，以利于传力和便于安装。