桩承台基塔吊基础方案.docx
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桩承台基塔吊基础方案
第一章编制依据
1.1施工组织设计
名称
编号
日期
大邦路沿线改造工程20#21#施工组织设计
1.2设计图纸
设计单位
深圳市联合创艺建筑设计有限公司
设计图纸
大邦路沿线改造工程20#21#结构施工图
大邦路沿线改造工程20#21#建筑施工图
1.2主要施工规范、规程
序号
名称
编号
1
湖北省建筑工程施工现场安全管理规定
DB29-113-2009
2
建筑机械安全技术规程
JGJ94-2009
3
塔式起重机混凝土基础工程技术规程
JGJ/T187-2009
4
《混凝土结构设计规程》
GB50010-2002
5
《建筑桩基础技术规范》
JGJ94-2008
1.3其它参考文件
序号
名称
1
武汉地质工程勘察院《岩土工程勘察报告》
2
总公司《施工现场文明安全管理规定》
第二章工程概况及特点分析
2.1工程简介本工程位于广水市大邦路，工程总建筑面积约为17000平方米，商业裙楼二层，地上标准层十五层。
建筑高度56.7米。
本工程主体结构为框架-剪力墙结构，基础采用承台桩基和刚性地面基础。
由于本工程塔基南边与21#楼核心筒相邻，核心筒承台底标高低于塔吊基础底标高1.5m。
塔吊基础承台下设4棵Φ1200人工灌注桩，桩底嵌入中风化持力层，灌注桩配筋及混凝土强度按本工程的工程桩设计标准施工，充分满足本工程塔吊承载力及抗拔要求，塔吊基础下部为无扰动中性粘土，无地下水，土质较好。
现21#楼核心筒基坑开挖势必对塔吊基础造成一定安全隐患，为了消除此安全隐患，保证工程的顺利开展，针对本工程的具体特点，公司组织专业工程技术人员制定以下施工方案。
第三章塔吊选择及基础设计
3.1垂直运输设备的选择
本工程结构施工期间垂直运输以塔吊提升、吊运钢筋和模板等重型材料为主。
本着施工方便、布局合理、保证安全的原则，结合本工程特点和现场施工条件、建筑物的平面布局以及施工进度的要求，本工程拟选用一台QTZ5010塔吊作为住宅楼项目结构施工阶段的主要垂直运输设备（塔吊基本参数见下表）。
塔吊现场安装位置详见施工现场塔吊基础布置图。
塔吊基本参数
型号
QTZ5010
起重量
额定起重力矩（KN·m）
630
最大幅度／起重载荷（m/KN）
56
最小幅度／起重载荷（m/KN）
2.0
起升高度（m）
30
工速度
起升（m/min）
76/38/11.6
变幅（m/min）
21/42
回转（r/min）
0~0.60
平衡重
平衡重（t）
12
臂长（m）
50
4.2塔吊基础型式
QTZ5010塔吊基础采用四桩承台基础。
承台尺寸：
矩形承台边长：
5.00m；承台厚度：
Hc=1.350m
4.3塔吊基础的计算书
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）。
4.3.1.参数信息
塔吊型号：
QTZ50100；塔机自重标准值：
Fk1=594.00kN；起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN；塔吊最大起重力矩：
M=1339.00kN.m；塔吊计算高度：
H=30m塔身宽度：
B=1.60m；非工作状态下塔身弯矩：
M1=-1435kN.m；桩混凝土等级：
C25；承台混凝土等级：
C30；保护层厚度：
50mm；矩形承台边长：
5.00m；承台厚度：
Hc=1.350m；承台箍筋间距：
S=200mm；承台钢筋级别：
HRB335；承台顶面埋深：
D=0.000m；人工灌注桩直径：
d=0.400m；桩间距：
a=3.500m；桩钢筋级别：
HRB335；每根桩16Ф16桩入土深度：
7.40m；计算简图如下：
4.3.2.荷载计算
自重荷载及起重荷载
1）塔机自重标准值
Fk1=594kN
2）基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.35×25=826.8kN1215kN
承台受浮力：
Flk=5×5×0.85×10=212.5kN306kN
3）起重荷载标准值
Fqk=60kN
风荷载计算
1）工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（Wo=0.2kN/m2）
=0.8×1.59×1.95×1.29×0.2=0.64kN/m2
=1.2×0.64×0.35×1.6=0.43kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.43×30.00=12.9kN17.20kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×17.20×30.00=258kN344.03kN.m
2）非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（本地区Wo=0.50kN/m2）
=0.8×1.65×1.95×1.29×0.50=1.66kN/m2
=1.2×1.66×0.35×1.60=1.12kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=1.12×30.00=33.6kN44.63kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×33.6×30.00=504kN892.54kN.m
塔机的倾覆力矩
工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1435+0.9×（1339+258）=2.3kN79.73kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1435+504=-931kN-542.46kN.m
4.3.3桩竖向力计算
非工作状态下：
Qk=（Fk+Gk）/n=（594+826.8）/4=355.2kN452.25kN
Qkmax=（Fk+Gk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（594+826.8）/4+（-542.46+33.6×1.35）/5.66=268kN366.99kN
Qkmin=（Fk+Gk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（594+826.8-212.5）/4（-542.46+33.6×1.35）/5.66=213.27kN461.01kN
工作状态下：
Qk=（Fk+Gk+Fqk）/n=（594+826.8+60）/4=370.2kN467.25kN
Qkmax=（Fk+Gk+Fqk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（594+826.8+60）/4+（2.3+33.6×1.35）/5.66=378.62kN485.45kN
Qkmin=（Fk+Gk+Fqk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（594+826.8+60-212.5）/4-（2.3+33.6×1.35）/5.66=325.5kN372.55kN
4.3.4.承台受弯计算
荷载计算
不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值：
工作状态下：
最大压力Ni=1.35×（Fk+Fqk）/n+1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×（594+60）/4+1.35×（2.3+33.6×1.35）/5.66=232.09kN245.30kN
非工作状态下：
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×594/4+1.35×（-931+33.6×1.35）/5.66=44kN85.38kN
弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条
其中Mx,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）；
Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值（kN）。
由于工作状态下，承台正弯矩最大：
Mx=My=2×232.09×1.20=557.02kN588.72kN.m
配筋计算
根据《混凝土结构设计规程》GB50010-2002第7.2.1条
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。
底部配筋计算：
s=588.72×106/（1.000×14.300×6000.000×13002）=0.0041
=1-（1-2×0.0041）0.5=0.0041
s=1-0.0041/2=0.9980
As=588.72×106/（0.9980×1300.0×300.0）=1512.6mm2
4.3.5.承台剪切计算
最大剪力设计值：
Vmax=245.30kN
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）的第7.5.7条。
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：
式中
──计算截面的剪跨比,
=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.430N/mm2；
b──承台的计算宽度，b=5000mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1300mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/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！
4.3.6承台受冲切验算
角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩。
4.3.7桩身承载力验算
桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.8.2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=1.35×485.45=655.36kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中
c──基桩成桩工艺系数，取0.85
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=19.1N/mm2；
Aps──桩身截面面积，Aps=80425mm2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求
由于桩的最小配筋率为0.56%，计算得最小配筋面积为450mm2
综上所述，全部纵向钢筋面积450mm2
4.3.8.桩竖向承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）的第6.3.3和6.3.4条
轴心竖向力作用下，Qk=467.25kN；偏向竖向力作用下，Qkmax=485.45kN.m
桩基竖向承载力必须满足以下两式：
单桩竖向承载力特征值按下式计算：
其中Ra──单桩竖向承载力特征值；
qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值；
qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=1.26m；
Ap──桩端面积，取Ap=0.13m2；
li──第i层土层的厚度，取值如下表；
1#塔吊基础一下土层厚度及侧阻力标准值表如下：
序号
土层厚度
侧阻力特征值
端阻力特征值
土名称
（m）
（kPa）
（kPa）
1
2.7
31
100
粘性土
2
1.5
18
110
粘性土
3
3.5
15
100
粘性土
4
1
65.3
125
粉土或砂土
5
4.5
19
110
粘性土
6
1.5
27.9
120
粘性土
7
5
91.7
160
密实粉土
由于桩的入土深度为17m，所以桩端是在第7层土层。
最大压力验算：
Ra=1.26×（2.7×31+1.5×18+3.5×15+1×65
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