塔吊基础施工专项方案六安5#6#.docx
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塔吊基础施工专项方案六安5#6#
塔吊基础施工专项方案
（5#、6#塔吊）
一、编制依据：
1、浙江建机有限公司提供的ZJ5510塔式起重机《使用说明书及基础图》；
安徽省建筑机械有限责任公司提供的QTZ5012《安装使用说明书》
2、混凝土结构设计规范GB50010-2011；
3、建筑地基基础设计规范GB50007-2012；
4、《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）
5、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）
6、安徽水文工程勘察研究院提供的《六安柏庄春暖花开岩土工程勘察报告》；
7、上海利恩建筑规划设计事务所提供的《柏庄·春暖花开工程建施图、结施图》。
二、工程概况：
六安【柏庄·春暖花开】项目住宅小区一期工程位于安徽省六安市梅山北路与刘园路交口。
建筑面积约10万平方米，1#、3#、5#、7#、9#、13#楼，剪力墙结构。
基础为钢筋砼筏板基础，主楼筏板顶标高为-5.750m（），±0.000相当于黄海标高41.500。
主楼最高总高约98.2m。
依据建筑物设计平面布置、施工现场条件及周围环境状况本工程计划共安装5台自升塔式起重机，确保该工程施工垂直运输要求。
（编号1#塔吊）位于3#楼南侧，1#3#楼共同使用此塔吊，（编号2#塔吊）位于5#楼西侧，因场地限制，作用是料场转料用，（编号3#塔吊）位于7#楼南侧安装在s轴-T轴/17—19轴之间，5#7#楼共同使用此塔吊，工作有效半径50m；详见塔吊平面布置图。
（编号5#塔吊）（编号6#塔吊）等9#楼13#楼蓝图出来再做定位。
三、选用塔吊概述：
1、根据本工程的施工要求，计划安装5台塔吊，塔吊采用四台浙江建机有限公司生产的ZJ5510塔式起重机和一台安徽省建筑机械有限责任公司生产的QTZ5012塔式起重机，供本工程材料垂直吊运。
2、根据浙江建机集团提供的ZJ5510塔式起重机《使用说明书》结合本工程施工要求及安全规定，该塔机均采用附着安装，独立工作高度40.5m，附着式最大高度120m，塔吊计划安装高度为120m，塔机均由金属结构、工作机构、液压顶升系统、电气控制系统以及安全保护装置构成。
采用液压顶升来实现增加或减少塔身标准节，使塔机能随着建筑高度变化而升降，并设有起升高度限位器，小车变幅限位器力矩。
根据安徽建筑机械有限责任公司提供的QTZ5012塔机起重机安装使用说明书，结合本工程施工要求及安全规定，该塔机均采用附着安装，独立工作高度为40米，不用斜撑后塔机独立高度为30米，附着式最大高度为130m，塔吊计划安装高度115m，塔机均由金属结构、工作机构、液压顶升系统、电气控制系统以及安全保护装置构成。
采用液压顶升来实现增加或减少塔身标准节，使塔机能随着建筑高度变化而升降，并设有起升高度限位器，小车变幅限位器力矩。
四、塔吊的定位与布置：
1、塔吊具体位置参见附图
2、按照建筑物基础结构设计要求，结合《柏庄春暖花开岩土工程勘察报告》土层分布情况，塔吊基础均选用矩形独立基础，边长尺寸为：
b=5000mm，厚度：
h=1250mm，混凝土强度等级为C35，
2、1、（编号5#塔吊）位于9#楼西侧，地基持力层选择地质报告中②层土为粉细砂、②-1层土为淤泥质粉质粘土、③层砾砂，粉细砂承载力100kpa,淤泥质粘土承载力80Kpa，砾砂承载力170Kpa,塔吊基础持力层位于粉细砂，由于该土层的承载力不能满足塔机厂家提供的安装高度130米地基承载力200Kpa的要求，该地基需采取地基加强，考虑设备、进度及经济综合情况，由现有的正在施工的桩基单位进行地基加固。
采用与主楼相同的5根CFG长螺旋钻孔灌注桩，管内泵压砼灌注成桩施工工艺。
桩身材料采用砼强度等级为C30，桩身直径为D=400，桩顶标高为相对标高（相对楼栋±0.000），桩顶标高为-6.15米，桩长为相对比主楼底板深18米。
桩位布置见附图。
塔吊五桩基础的计算书
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）。
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔机自重标准值:
Fk1=297.80kN
起重荷载标准值:
Fqk=50kN
塔吊最大起重力矩:
M=1035.3kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-1770kN.m
塔吊计算高度:
H=115m
塔身宽度:
B=1.6m
桩身混凝土等级:
C30
承台混凝土等级:
C35
保护层厚度:
H=50mm
矩形承台边长:
H=5.0m
承台厚度:
Hc=1.25m
承台箍筋间距:
S=196mm
承台钢筋级别:
HRB400
承台顶面埋深:
D=0m
桩直径:
d=0.4m
桩间距:
a=3.6m
桩钢筋级别:
HPB235
桩入土深度:
18m
桩型与工艺:
ＣＦＧ桩
计算简图如下：
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1）塔机自重标准值
Fk1=297.8kN
2）基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.25×25=781.25kN
承台受浮力：
Flk=5×5×0.75×10=187.5kN
3）起重荷载标准值
Fqk=50kN
2.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）
=0.8×1.59×1.95×1.2×0.2=0.60kN/m2
=1.2×0.60×0.35×1.6=0.40kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.40×115.00=46.00kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×46.00×115.00=2645.26kN.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=0.35kN/m2）
=0.8×1.63×1.95×1.2×0.35=1.07kN/m2
=1.2×1.07×0.35×1.60=0.72kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.72×115.00=82.53kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×82.53×115.00=4745.66kN.m
3.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=-1770+0.9×（1035.3+2645.26）=1542.50kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1770+4745.66=2975.66kN.m、
经计算设计值满足要求！
三.桩竖向力计算
非工作状态下：
Qk=（Fk+Gk）/n=（297.8+781.25）/5=215.81kN
Qkmax=（Fk+Gk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（297.8+781.25）/5+（2975.66+82.53×1.25）/5.09=820.64kN
Qkmin=（Fk+Gk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（297.8+781.25-187.5）/5-（2975.66+82.53×1.25）/5.09=-426.52kN
工作状态下：
Qk=（Fk+Gk+Fqk）/n=（297.8+781.25+50）/5=225.81kN
Qkmax=（Fk+Gk+Fqk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（297.8+781.25+50）/5+（1542.50+46.00×1.25）/5.09=540.13kN
Qkmin=（Fk+Gk+Fqk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（297.8+781.25+50-187.5）/5-（1542.50+46.00×1.25）/5.09=-126.01kN
四.承台受弯计算
1.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×（297.8+50）/5+1.35×（1542.50+46.00×1.25）/5.09=518.24kN
最大拔力Ni=1.35×（Fk+Fqk）/n-1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×（297.8+50）/5-1.35×（1542.50+46.00×1.25）/5.09=-330.42kN
非工作状态下：
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×297.8/5+1.35×（2975.66+82.53×1.25）/5.09=896.93kN
最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×297.8/5-1.35×（2975.66+82.53×1.25）/5.09=-736.11kN
2.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）。
由于非工作状态下，承台正弯矩最大：
Mx=My=2×896.93×1.00=1793.85kN.m
承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-736.11×1.00=-1472.23kN.m
3.配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
式中α1──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1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=360N/mm2。
底部配筋计算:
αs=1793.85×106/（1.000×16.700×5000.000×12002）=0.0149
=1-（1-2×0.0149）0.5=0.0150
γs=1-0.0150/2=0.9925
As=1793.85×106/（0.9925×1200.0×360.0）=4183.9mm2
顶部配筋计算:
αs=1472.23×106/（1.000×16.700×5000.000×12002）=0.0122
=1-（1-2×0.0122）0.5=0.0123
γs=1-0.0123/2=0.9925
As=1472.23×106/（0.9938×1200.0×360.0）=3429.1mm2
五.承台剪切计算
最大剪力设计值：
Vmax=896.93kN
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的第6.3.4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λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/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=1200mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2；
S──箍筋的间距，S=196mm。
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
六.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冲切承载力验算
七.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=1.35×820.64=1107.86kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中Ψc──基桩成桩工艺系数，取0.75
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.3N/mm2；
Aps──桩身截面面积，Aps=125664mm2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求
八.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=225.81kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=820.64kN
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；
厚度及侧阻力标准值表如下:
序号
土层厚度（m）
侧阻力特征值（kPa）
端阻力特征值（kPa）
土名称
1
0.84
15
0
粉细砂
2
3.1
14
0
淤泥质粉质粘土
3
1.4
35
0
砂砾
4
12.2
55
1800
砂砾夹卵石
5
2.4
60
1800
强风化粉砂岩
由于桩的入土深度为18m,所以桩端是在第5层土层。
最大压力验算:
Ra=1.26×（0.84×15+3.1×14+1.4×35+12.2×55+0.460000000000001×60）+1800×0.13=1236.03kN
由于:
Ra=1236.03>Qk=225.81,最大压力验算满足要求!
由于:
1.2Ra=1483.23>Qkmax=820.64,最大压力验算满足要求!
九.桩的抗拔承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）的第6.3.5条
偏心竖向力作用下，Qkmin=-426.52kN
桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：
式中Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；
λi──抗拔系数；
Ra=1.26×（0.700×0.84×15+0.750×3.1×14+0.600×1.4×35+0.600×12.2×55+0.700×0.460000000000001×60）=644.190kN
Gp=0.126×（18×25-18×10）=33.929kN
由于:
644.19+33.93>=426.52，抗拔承载力满足要求!
塔吊计算满足要求！
2.2、（编号6#塔吊）位于13#楼南侧,地基持力层选择地质报告中②层土为粉细砂、②-1层淤泥质粉质粘土、③层砾砂，④砂砾夹卵石，塔吊基础持力层位于粉细砂层，粉细砂承载力100kpa，由于该粘土的承载力不能满足塔机厂家提供的安装高度120米地基承载力200Kpa的要求，该地基需采取地基加强，考虑设备、进度及经济综合情况，由现有的正在施工的桩基单位进行地基加固。
采用与主楼相同的5根CFG长螺旋钻孔灌注桩，管内泵压砼灌注成桩施工工艺。
桩身材料采用砼强度等级为C30，桩身直径为D=400，桩顶标高为相对标高（相对楼栋±0.000），桩顶标高为-6.15米，桩长为相对比主楼底板深约20米。
桩位布置见附图。
塔吊五桩基础的计算书
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）。
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔机自重标准值:
Fk1=795.00kN
起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN
塔吊最大起重力矩:
M=742kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-1770kN.m
塔吊计算高度:
H=120m
塔身宽度:
B=1.6m
桩身混凝土等级:
C30
承台混凝土等级:
C35
保护层厚度:
H=50mm
矩形承台边长:
H=5.0m
承台厚度:
Hc=1.25m
承台箍筋间距:
S=183mm
承台钢筋级别:
HRB400
承台顶面埋深:
D=0m
桩直径:
d=0.4m
桩间距:
a=3.6m
桩钢筋级别:
HPB235
桩入土深度:
20m
桩型与工艺:
CFG桩
计算简图如下：
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1）塔机自重标准值
Fk1=795kN
2）基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.25×25=781.25kN
承台受浮力：
Flk=5×5×0.75×10=187.5kN
3）起重荷载标准值
Fqk=60kN
2.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）
=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2
=1.2×0.69×0.35×1.6=0.46kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.46×120.00=55.61kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×55.61×120.00=3336.32kN.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=0.35kN/m2）
=0.8×1.63×1.95×1.39×0.35=1.24kN/m2
=1.2×1.24×0.35×1.60=0.83kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.83×120.00=99.76kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×99.76×120.00=5985.45kN.m
3.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=-1770+0.9×（742+3336.32）=1900.49kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1770+5985.45=4215.45kN.m
经计算设计值满足要求！
三.桩竖向力计算
非工作状态下：
Qk=（Fk+Gk）/n=（795+781.25）/5=315.25kN
Qkmax=（Fk+Gk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（795+781.25）/5+（4215.45+99.76×1.25）/5.09=1167.86kN
Qkmin=（Fk+Gk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（795+781.25-187.5）/5-（4215.45+99.76×1.25）/5.09=-574.86kN
工作状态下：
Qk=（Fk+Gk+Fqk）/n=（795+781.25+60）/5=327.25kN
Qkmax=（Fk+Gk+Fqk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（795+781.25+60）/5+（1900.49+55.61×1.25）/5.09=714.25kN
Qkmin=（Fk+Gk+Fqk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（795+781.25+60-187.5）/5-（1900.49+55.61×1.25）/5.09=-97.25kN
四.承台受弯计算
1.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×（795+60）/5+1.35×（1900.49+55.61×1.25）/5.09=753.30kN
最大拔力Ni=1.35×（Fk+Fqk）/n-1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×（795+60）/5-1.35×（1900.49+55.61×1.25）/5.09=-291.60kN
非工作状态下：
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×795/5+1.35×（4215.45+99.76×1.25）/5.09=1365.68kN
最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×795/5-1.35×（4215.45+99.76×1.25）/5.09=-936.38kN
2.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）。
由于非工作状态下，承台正弯矩最大：
Mx=My=2×1365.68×1.00=2731.36kN.m
承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-936.38×1.00=-1872.76kN.m
3.配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
式中α1──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1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=360N/mm2。
底部配筋计算:
αs=2731.36×106/（1.000×16.700×5000.000×12002）=0.0227
=1-（1-2×0.0227）0.5=0.0230
γs=1-0.0230/2=0.9885
As=2731.36×106/（0.9885×1200.0×360.0）=6396.1mm2
顶部配筋计算:
αs=1872.76×106/（1.000×16.700×5000.000×12002）=0.0156
=1-（1-2×0.0156）0.5=0.0157
γs=1-0.0157/2=0.9885
As=1872.76×106/（0.9922×1200.0×360.0）=4369.4mm2
五.承台剪切计算
最大剪力设计值：
Vmax=1365.68kN
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的第6.3.4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λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/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=1200mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2；
S──箍筋的间距，S=183mm。
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
六.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冲切承载力验算
七.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=1.35×1167.86=1576.62kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中Ψc──基桩成桩工艺系数，取0.90
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.3N/mm2；
Aps──桩身截面面积，Aps=125664mm2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求
八.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
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