塔吊基础施工方案.docx
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塔吊基础施工方案
新乡市公安局刑事技术检验鉴定中心及
装备器材综合储备库工程
塔吊基础施工方案
编制：
审核：
审批：
河南五建建设集团有限公司
2012年11月
第一节、工程概况
1、工程概况
该工程位于本工程位于新乡市向阳路与新一街交叉口东南角。
本工程系一类高层公共建筑，总建筑面积36847.3m2，其中地下室建筑面积为5705m2（包括地下车库3520.7m2），建筑基底面积3102.4m2。
建筑高度：
主体建筑高度84.50m，裙房建筑高度16.40m。
建筑层数：
地下一层带局部夹层，地上主体二十层，裙房三层。
基础结构形式：
主楼采用CFG桩复合地基、裙房及人防地下室平板式筏型基础。
主楼结构形式：
框架剪力墙结构。
建筑结构的安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类。
二、编制依据
《塔式起重机混凝土基础技术规范》JGJ187-2009
三、塔吊位置
根据新乡市公安局刑事技术检验鉴定中心及装备器材综合储备库工程的结构形式，材料运输及现场实际情况，在主楼南侧8-9轴处布置一塔QTZ80（5510），人防地下室北侧6-7轴处布置一塔吊QTZ40A。
四、地质条件
水文地质条件：
自然地坪标高为-2.2m，QTZ80（5510）塔基基础直接作用于主楼持力土层上，基础底部标高-8.51m，基础埋深为6.5m，地基承载力110kPa。
QTZ40A塔基基础直接作用于人防地下室持力土层上，基础底部标高-6.90m，基础埋深为4.7m，地基承载力130kPa。
（详见附图）
矩形板式基础计算书
一、塔机属性
塔机型号
QTZ80（5510）
塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）
40
塔机独立状态的计算高度H（m）
43
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B（m）
1.6
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0（kN）
500
起重臂自重G1（kN）
37.4
起重臂重心至塔身中心距离RG1（m）
22
小车和吊钩自重G2（kN）
3.8
最大起重荷载Qmax（kN）
60
最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax（m）
11.5
最大起重力矩M2（kN.m）
800
平衡臂自重G3（kN）
19.8
平衡臂重心至塔身中心距离RG3（m）
6.3
平衡块自重G4（kN）
25.48
平衡块重心至塔身中心距离RG4（m）
11.8
2、风荷载标准值ωk（kN/m2）
工程所在地
河南新乡市
基本风压ω0（kN/m2）
工作状态
0.2
非工作状态
0.4
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽，小车变幅
地面粗糙度
B类（田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区）
风振系数βz
工作状态
1.59
非工作状态
1.64
风压等效高度变化系数μz
1.32
风荷载体型系数μs
工作状态
1.95
非工作状态
1.95
风向系数α
1.2
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值ωk（kN/m2）
工作状态
0.8×1.2×1.59×1.95×1.32×0.2＝0.79
非工作状态
0.8×1.2×1.64×1.95×1.32×0.4＝1.62
3、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1（kN）
500+37.4+3.8+19.8+25.48＝586.48
起重荷载标准值Fqk（kN）
60
竖向荷载标准值Fk（kN）
586.48+60＝646.48
水平荷载标准值Fvk（kN）
0.79×0.35×1.6×43＝19.02
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-25.48×11.8+0.9×（800+0.5×19.02×43）＝1529.13
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'（kN）
Fk1＝586.48
水平荷载标准值Fvk'（kN）
1.62×0.35×1.6×43＝39.01
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
37.4×22-19.8×6.3-25.48×11.8+0.5×39.01×43＝1236.11
4、塔机传递至基础荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1（kN）
1.2Fk1＝1.2×586.48＝703.78
起重荷载设计值FQ（kN）
1.4FQk＝1.4×60＝84
竖向荷载设计值F（kN）
703.78+84＝787.78
水平荷载设计值Fv（kN）
1.4Fvk＝1.4×19.02＝26.63
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.2×（37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-25.48×11.8）+1.4×0.9×（800+0.5×19.02×43）＝2052.57
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
1.2Fk'＝1.2×586.48＝703.78
水平荷载设计值Fv'（kN）
1.4Fvk'＝1.4×39.01＝54.61
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.2×（37.4×22-19.8×6.3-25.48×11.8）+1.4×0.5×39.01×43＝1651.08
三、基础验算
矩形板式基础布置图
基础布置
基础长l（m）
6
基础宽b（m）
6
基础高度h（m）
1.35
基础参数
基础混凝土强度等级
C35
基础混凝土自重γc（kN/m3）
23.52
基础上部覆土厚度h’（m）
4.1
基础上部覆土的重度γ’（kN/m3）
19
基础混凝土保护层厚度δ（mm）
40
地基参数
地基承载力特征值fak（kPa）
110
基础宽度的地基承载力修正系数ηb
0.3
基础埋深的地基承载力修正系数ηd
1.6
基础底面以下的土的重度γ（kN/m3）
19
基础底面以上土的加权平均重度γm（kN/m3）
19
基础埋置深度d（m）
6.5
修正后的地基承载力特征值fa（kPa）
309.5
地基变形
基础倾斜方向一端沉降量S1（mm）
20
基础倾斜方向另一端沉降量S2（mm）
20
基础倾斜方向的基底宽度b'（mm）
6000
基础及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl（hγc+h'γ'）=6×6×（1.35×23.52+4.1×19）=3947.47kN
基础及其上土的自重荷载设计值：
G=1.2Gk=1.2×3947.47=4736.97kN
荷载效应标准组合时，平行基础边长方向受力：
Mk''=G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4+0.9×（M2+0.5FvkH/1.2）
=37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-25.48×11.8+0.9×（800+0.5×19.02×43/1.2）
=1467.79kN·m
Fvk''=Fvk/1.2=39.01/1.2=32.51kN
荷载效应基本组合时，平行基础边长方向受力：
M''=1.2×（G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4）+1.4×0.9×（M2+0.5FvkH/1.2）
=1.2×37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-25.48×11.8）+1.4×0.9×（800+0.5×19.02×43/1.2）
=1966.69kN·m
Fv''=Fv/1.2=54.61/1.2=45.51kN
基础长宽比：
l/b=6/6=1≤1.1，基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=6×62/6=36m3
Wy=bl2/6=6×62/6=36m3
相应于荷载效应标准组合时，同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩：
Mkx=Mkb/（b2+l2）0.5=1529.13×6/（62+62）0.5=1081.26kN·m
Mky=Mkl/（b2+l2）0.5=1529.13×6/（62+62）0.5=1081.26kN·m
1、偏心距验算
相应于荷载效应标准组合时，基础边缘的最小压力值：
Pkmin=（Fk+Gk）/A-Mkx/Wx-Mky/Wy
=（646.48+3947.47）/36-1081.26/36-1081.26/36=67.54kPa≥0
偏心荷载合力作用点在核心区内。
2、基础底面压力计算
Pkmin=67.54kPa
Pkmax=（Fk+Gk）/A+Mkx/Wx+Mky/Wy=（646.48+3947.47）/36+1081.26/36+1081.26/36=187.68kPa
3、基础轴心荷载作用应力Pk=（Fk+Gk）/（lb）=（646.48+3947.47）/（6×6）=127.61kN/m2
4、基础底面压力验算
（1）、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）
=110.00+0.30×19.00×（6.00-3）+1.60×19.00×（6.50-0.5）=309.50kPa
（2）、轴心作用时地基承载力验算
Pk=127.61kPa≤fa=309.5kPa
满足要求！
（3）、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=187.68kPa≤1.2fa=1.2×309.5=371.4kPa
满足要求！
5、基础抗剪验算
基础有效高度：
h0=h-δ=1350-（40+22/2）=1299mm
X轴方向净反力：
Pxmin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（646.480/36.000-（1467.794+32.508×1.350）/36.000）=-32.445kN/m2Pxmax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（646.480/36.000+（1467.794+32.508×1.350）/36.000）=80.931kN/m2
假设Pxmin=0,偏心安全，得
P1x=（（b+B）/2）Pxmax/b=（（6.000+1.600）/2）×80.931/6.000=51.256kN/m2
Y轴方向净反力：
Pymin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（646.480/36.000-（1467.794+32.508×1.350）/36.000）=-32.445kN/m2Pymax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（646.480/36.000+（1467.794+32.508×1.350）/36.000）=80.931kN/m2
假设Pymin=0,偏心安全，得
P1y=（（l+B）/2）Pymax/l=（（6.000+1.600）/2）×80.931/6.000=51.256kN/m2
基底平均压力设计值：
px=（Pxmax+P1x）/2=（80.93+51.26）/2=66.09kN/m2
py=（Pymax+P1y）/2=（80.93+51.26）/2=66.09kPa
基础所受剪力：
Vx=|px|（b-B）l/2=66.09×（6-1.6）×6/2=872.44kN
Vy=|py|（l-B）b/2=66.09×（6-1.6）×6/2=872.44kN
X轴方向抗剪：
h0/l=1299/6000=0.22≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×6000×1299=32539.95kN≥Vx=872.44kN
满足要求！
Y轴方向抗剪：
h0/b=1299/6000=0.22≤4
0.25βcfcbh0=0.25×1×16.7×6000×1299=32539.95kN≥Vy=872.44kN
满足要求！
6、地基变形验算
倾斜率：
tanθ=|S1-S2|/b'=|20-20|/6000=0≤0.001
满足要求！
四、基础配筋验算
基础底部长向配筋
HRB400Φ20@150
基础底部短向配筋
HRB400Φ20@150
基础顶部长向配筋
HRB400Φ20@150
基础顶部短向配筋
HRB400Φ20@150
1、基础弯距计算
基础X向弯矩：
MⅠ=（b-B）2pxl/8=（6-1.6）2×66.09×6/8=959.68kN·m
基础Y向弯矩：
MⅡ=（l-B）2pyb/8=（6-1.6）2×66.09×6/8=959.68kN·m
2、基础配筋计算
（1）、底面长向配筋面积
αS1=|MⅡ|/（α1fcbh02）=959.68×106/（1×16.7×6000×13002）=0.006
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.006）0.5=0.006
γS1=1-ζ1/2=1-0.006/2=0.997
AS1=|MⅡ|/（γS1h0fy1）=959.68×106/（0.997×1300×360）=2056mm2
基础底需要配筋：
A1=max（2056，ρbh0）=max（2056，0.0015×6000×1300）=11700mm2
基础底长向实际配筋：
As1'=12874mm2≥A1=11700mm2
满足要求！
（2）、底面短向配筋面积
αS2=|MⅠ|/（α1fclh02）=959.68×106/（1×16.7×6000×13002）=0.006
ζ2=1-（1-2αS2）0.5=1-（1-2×0.006）0.5=0.006
γS2=1-ζ2/2=1-0.006/2=0.997
AS2=|MⅠ|/（γS2h0fy2）=959.68×106/（0.997×1300×360）=2056mm2
基础底需要配筋：
A2=max（2056，ρlh0）=max（2056，0.0015×6000×1300）=11700mm2
基础底短向实际配筋：
AS2'=12874mm2≥A2=11700mm2
满足要求！
（3）、顶面长向配筋面积
基础顶长向实际配筋：
AS3'=12874mm2≥0.5AS1'=0.5×12874=6437mm2
满足要求！
（4）、顶面短向配筋面积
基础顶短向实际配筋：
AS4'=12874mm2≥0.5AS2'=0.5×12874=6437mm2
满足要求！
（5）、基础竖向连接筋配筋面积
基础竖向连接筋为双向Φ10@500。
五、配筋示意图
矩形板式基础配筋图
十字梁式基础计算书
一、塔机属性
塔机型号
QTZ40（浙江建机）
塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）
26
塔机独立状态的计算高度H（m）
29.7
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B（m）
1.4
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0（kN）
251
起重臂自重G1（kN）
37.4
起重臂重心至塔身中心距离RG1（m）
22
小车和吊钩自重G2（kN）
3.8
最大起重荷载Qmax（kN）
60
最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax（m）
11.5
最大起重力矩M2（kN.m）
400
平衡臂自重G3（kN）
19.8
平衡臂重心至塔身中心距离RG3（m）
6.3
平衡块自重G4（kN）
89.4
平衡块重心至塔身中心距离RG4（m）
12.8
2、风荷载标准值ωk（kN/m2）
工程所在地
河南新乡市
基本风压ω0（kN/m2）
工作状态
0.2
非工作状态
0.4
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽，小车变幅
地面粗糙度
B类（田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区）
风振系数βz
工作状态
1.59
非工作状态
1.64
风压等效高度变化系数μz
1.2
风荷载体型系数μs
工作状态
1.95
非工作状态
1.95
风向系数α
1.2
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值ωk（kN/m2）
工作状态
0.8×1.2×1.59×1.95×1.2×0.2＝0.71
非工作状态
0.8×1.2×1.64×1.95×1.2×0.4＝1.47
3、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1（kN）
251+37.4+3.8+19.8+89.4＝401.4
起重荷载标准值Fqk（kN）
60
竖向荷载标准值Fk（kN）
401.4+60＝461.4
水平荷载标准值Fvk（kN）
0.71×0.35×1.4×29.7＝10.33
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×12.8+0.9×（400+0.5×10.33×29.7）＝95.5
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'（kN）
Fk1＝401.4
水平荷载标准值Fvk'（kN）
1.47×0.35×1.4×29.7＝21.39
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
37.4×22-19.8×6.3-89.4×12.8+0.5×21.39×29.7＝-128.62
4、塔机传递至基础荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1（kN）
1.2Fk1＝1.2×401.4＝481.68
起重荷载设计值FQ（kN）
1.4FQk＝1.4×60＝84
竖向荷载设计值F（kN）
481.68+84＝565.68
水平荷载设计值Fv（kN）
1.4Fvk＝1.4×10.33＝14.46
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.2×（37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×12.8）+1.4×0.9×（400+0.5×10.33×29.7）＝214.21
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
1.2Fk'＝1.2×401.4＝481.68
水平荷载设计值Fv'（kN）
1.4Fvk'＝1.4×21.39＝29.95
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.2×（37.4×22-19.8×6.3-89.4×12.8）+1.4×0.5×21.39×29.7＝-90.81
三、承台验算
承台布置
十字梁长b（m）
5.6
十字梁宽l（m）
1
加腋部分宽度a（m）
1
承台梁高度h（m）
1.2
承台参数
承台混凝土强度等级
C35
承台混凝土自重γC（kN/m3）
25
承台上部覆土厚度h'（m）
3.5
承台上部覆土的重度γ'（kN/m3）
19
承台混凝土保护层厚度δ（mm）
40
地基属性
地基承载力特征值fak（kPa）
130
承台埋深的地基承载力修正系数ηd
1.6
承台底面以下的土的重度γ（kN/m）
20
承台底面以上土的加权平均重度γm（kN/m3）
19.3
承台埋置深度d（m）
4.7
修正后的地基承载力特征值fa（kPa）
259.7
软弱下卧层
软弱下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值faz（kPa）
222.64
十字梁板式基础布置图
承台底面积：
A=2bl-l2+2a2=2×5.6×1-12+2×12=12.2m2
承台中一条形基础底面积：
A0=bl+2（a+l）a=5.6×1+2×（1+1）×1=9.6m2
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=A（hγC+h'γ'）=12.2×（1.2×25+3.5×19）=1177.3kN
承台及其上土的自重荷载设计值：
G=1.2Gk=1.2×1177.3=1412.76kN
1、偏心距验算
条形基础的竖向荷载标准值：
Fk''=（Fk+Gk）A0/A=（461.4+1177.3）×9.6/12.2=1289.47kN
F''=（F+G）A0/A=（565.68+1412.76）×9.6/12.2=1556.81kN
e=（Mk+FVk·h）/Fk''=（95.5+21.39×1.2）/1289.47=0.09m≤b/4=5.6/4=1.4m
满足要求！
2、承台偏心荷载作用应力
（1）、荷载效应标准组合时，承台底面边缘压力值
e=0.09m≤b/6=5.6/6=0.93mI=lb3/12+2×al3/12+4×[a4/36+a2/2（a/3+l/2）2]=1×5.63/12+2×1×13/12+4×[14/36+12/2×（1/3+1/2）2]=16.3
承台底面抵抗矩：
W=I/（b/2）=16.3/（5.6/2）=5.82m3
Pkmin=Fk''/A0-（Mk+FVk·h）/W=1289.47/9.6-（95.5+21.39×1.2）/5.82=113.51kPa
Pkmax=Fk''/A0+（Mk+FVk·h）/W=1289.47/9.6+（95.5+21.39×1.2）/5.82=155.13kPa
（2）、荷载效应基本组合时，承台底面边缘压力值
Pmin=F''/A0-（M+FV·h）/W=1556.81/9.6-（214.21+14.46×1.2）/5.82=122.39kPa
Pmax=F''/A0+（M+FV·h）/W=1556.81/9.6+（214.21+14.46×1.2）/5.82=201.94kPa
3、承台轴心荷载作用应力
Pk=（Fk+Gk）/A=（461.4+1177.3）/12.2=134.32kN/m2
4、承台底面压应力验算
（1）、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηdγm（d-0.5）=130+1.6×19.3×（4.7-0.5）=259.7kPa
（2）、轴心作用时地基承载力验算
Pk=134.32kPa≤fa=259.7kPa
满足要求！
（3）、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=155.13kPa≤1.2fa=1.2×259.7=311.64kPa
满足要求！
5、承台抗剪验算
承台有效高度：
h0=H-δ-D/2=1200-40-20/2=1150mm
塔身边缘至承台底边缘最大反力处距离：
a1=（b-20.5B）/2=（5.6-20.5×1.4）/2=1.81m
塔身边缘处承台底面地基反力设计值：
P1=Pmax-a1（Pmax-Pmin）/b=201.94-1.81×（201.94-122.39）/5.6=176.23kPa
承台底平均压力设计值：
p=（Pmax+P1）/2=（201.94+176.23）/2=189.09kPa
承台所受剪力：
V=pa1l=189.09×1.81×1=342.26kN
h0/l=1150/1000=1.15≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×1000×1150/1000=4801.25kN≥V=342.26kN
满足要求！
6、软弱下卧层验算
承台底面处土的自重压力值：
pc=dγm=4.7×19.3=90.71kPa
下卧层顶面处附加压力值：
pz=lb（Pk-pc）/（2（b+2ztanθ）2）
=1×5.6×（170.7-90.71）/（2×（5.6+2×2×tan20°）2）=4.5kPa
软弱下卧层顶面处土的自重压力值：
pcz=zγ=2×20=40kPa
软弱下卧层顶面处修正后地基承载力特征值
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