滨江首府二期工程塔吊基础设计方案.docx

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滨江首府二期工程塔吊基础设计方案

塔吊方案

滨江首府二期为裙楼高层工程，基础采用整体大开挖，塔吊只能设置于地下室内。

塔吊选用四台QTZ63型附着式塔吊，北侧1#2#塔吊最大旋转半径44.554m，有效臂长43.4m，南侧3#4#塔吊最大旋转半径37.954m，有效臂长36.8m，塔身高69m计27节（其中两台塔吊减少一节），三道附着，标准节主弦杆160×12角钢，独立高度29m（1#2#14节40m-2019.3.27联系方老板），标准节1.66m×1.66m×2.5m。

塔吊基础下土层承载力不满足塔吊厂家设计要求，需要重新计算塔基。

塔吊设在地下室筏板基础中，采用先立塔吊，后施工筏板的方法。

塔吊基础有三种方案:

第一种方案，塔吊基础降到筏板下，单独做一个。

筏板正常施工。

优点：

结构受力清晰，无后遗症，缺点：

施工时要浪费一节塔吊基础节，塔吊角钢上要做止水；

第二种方案，先做塔吊基础下部分底板，塔吊底板与结构底板合二为一。

优点：

施工方便，无基础节的浪费，缺点：

受力不明确，有后遗症。

图纸要与设计沟通后进行局部变更。

塔吊基础周边要加做施工缝、止水、钢筋接头等；

第三种方案和第一种方案基本一样，只是在塔吊基础承台上部相应位置的筏板处预留孔洞后浇，最大的问题是雨水积水问题严重，有极大的安全隐患。

一．本工程1#2#3#4#塔吊基础选择第一种方案，塔吊基础独立承台表面降到筏板基础底面之下，上下间距50mm。

塔吊基础承台表面降到D库CT底面之下，其中2#塔吊基础承台表面降到后浇带底面之下，上下间距50mm。

群塔平面布置见附图。

塔吊大臂顶端距相邻塔吊塔身最小距离≥2m。

二．塔基承台5m×5m×1.35m（出厂设计承载力要求20t），内配上下双层双向HRB335型

20钢筋@145每面33根，架立筋HRB335型

14钢筋@580，砼C35。

塔吊基础承台下设4根直径600mm灌注桩桩距3.4m（其中1#塔吊桩距3m），桩端进入持力层2m，可为持力层土层为地勘中的⑤层土承载力24t/⑥层土承载力35t/⑦层土承载力80t。

三．1#塔吊设于2#楼东侧，参地质报告4-4剖面图。

塔吊基础承台表面降到D库CT底面之下，上下间距50mm，塔基承台表面黄海高程7.7m,桩顶黄海高程6.4m入承台50mm，桩底端黄海高程-15.2m入⑤层土2m,再向下为⑥层土⑦层土，承载力均大于⑤层。

四．2#塔吊设于5#楼东侧，参考地质报告9-9剖面图。

塔基承台表面黄海高程8.15m,桩顶黄海高程6.85m入承台50mm，桩端黄海高程-11.4m入⑤层土2m,再向下为⑥层土⑦层土，承载力均大于⑤层。

五．3#塔吊设于7#楼东南侧，参考地质报告15-15剖面图。

塔基承台表面黄海高程7.7m,桩顶黄海高程6.4m入承台50mm，桩端黄海高程-10.7m入⑤层土2m,再向下为⑥层土⑦层土，承载力均大于⑤层。

六．4#塔吊设于9#楼东南侧，参考地质报告23-23剖面图。

塔吊基础承台表面降到D库CT底面之下，上下间距50mm，塔基承台表面黄海高程8.2m,桩顶黄海高程6.9m入承台50mm，桩端黄海高程-10.2m入⑤层土2m,再向下为⑥层土⑦层土，承载力均大于⑤层。

七．塔吊角钢在筏板基础厚度方向的中间部位做钢板止水。

八.在筏板基础表面塔身外侧设置一个直径300深500积水排水孔，设置一台固定专用水泵，保证塔身不被水浸泡。

在塔身周边设置240圆形砖墙h>1.5m，r>1.6m，内外粉刷，外侧做卷材防水。

附:

1.四台塔吊基础计算书；

2.群塔布置图；

3.本工程所使用的QTZ63塔式起重机出厂说明书；

4.本工程地质勘探报告；

1#塔基四桩基础计算书

1#塔吊设于2#楼东侧，参地质报告4-4剖面图。

塔吊基础承台表面降到D库CT底面之下，上下间距50mm，塔基承台表面黄海高程7.7m,桩顶黄海高程6.4m入承台50mm，桩底端黄海高程-15.2m入⑤层土2m,再向下为⑥层土⑦层土，承载力均大于⑤层。

一、塔吊的基本参数信息

塔吊型号：

QTZ63，塔吊起升高度H：

69.000m，

塔身宽度B：

1.661m，基础埋深D：

1.350m，

自重F1：

478kN，基础承台厚度Hc：

1.350m，

最大起重荷载F2：

40kN，基础承台宽度Bc：

5.000m，

桩钢筋级别:

RRB400，桩直径：

0.600m，

桩间距a：

3m，承台架立筋间距S：

580.000mm，

承台混凝土的保护层厚度：

50mm，承台混凝土强度等级：

C35；

二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算

塔吊自重（包括压重）F1=478.00kN，

塔吊最大起重荷载F2=40.00kN，

作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=621.60kN，

风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：

Mkmax＝1019kN·m；

三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

1.桩顶竖向力的计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。

Ni=（F+G）/n±Mxyi/∑yi2±Myxi/∑xi2

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=621.60kN；

G──桩基承台的自重：

G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc）=1.2×（25×5.00×5.00×1.35）=1012.50kN；

Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取1426.60kN·m；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.40m；

Ni──单桩桩顶竖向力设计值；

经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，

最大压力：

Nmax=（621.60+1012.50）/4+1426.60×2.40/（2×2.402）=705.22kN。

最小压力：

Nmin=（621.60+1012.50）/4-1426.60×2.40/（2×2.402）=111.83kN。

不需要验算桩的抗拔

2.承台弯矩的计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.1条。

Mx=∑Niyi

My=∑Nixi

其中Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.87m；

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=452.09kN；

经过计算得到弯矩设计值：

Mx=My=2×452.09×0.87=786.19kN·m。

四、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。

αs=M/（α1fcbh02）

ζ=1-（1-2αs）1/2

γs=1-ζ/2

As=M/（γsh0fy）

式中，αl──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,期间按线性内插法得1.00；

fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；

ho──承台的计算高度：

Hc-50.00=1300.00mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

经过计算得：

αs=786.19×106/（1.00×16.70×5000.00×1300.002）=0.006；

ξ=1-（1-2×0.006）0.5=0.006；

γs=1-0.006/2=0.997；

Asx=Asy=786.19×106/（0.997×1300.00×300.00）=2021.52mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:

5000.00×1350.00×0.15%=10125.00mm2。

建议配筋值：

HRB335钢筋，20@145。

承台底面单向根数33根。

实际配筋值10368.6mm2。

五、承台斜截面抗剪切计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.8条和第5.6.11条，斜截面受剪承载力满足下面公式：

γ0V≤βfcb0h0

其中，γ0──建筑桩基重要性系数，取1.00；

b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5000mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1300mm；

λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0此处，a=（3400.00-1661.00）/2=869.50mm；当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，得λ=0.67；

β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/（λ+0.3）；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/（λ+1.5），得β=0.12；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

则，1.00×705.22=705.219kN≤0.12×16.70×5000×1300/1000=13026kN；

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！

六、桩顶轴向压力验算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第4.1.1条，桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

γ0N≤fcA

其中，γ0──建筑桩基重要性系数，取1.00；

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=2.83×105mm2。

则，1.00×705218.69=7.05×105N≤16.70×2.83×105=4.72×106N；

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

依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.2-3条，单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：

R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp

Qsk=u∑qsikli

Qpk=qpkAp

其中R──复合桩基的竖向承载力设计值；

Qsk──单桩总极限侧阻力标准值；

Qpk──单桩总极限端阻力标准值；

ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数；

γs,γp──分别为桩侧阻抗力分项系数，桩端阻抗力分项系数；

qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；

qpk──极限端阻力标准值；

u──桩身的周长，u=1.885m；

Ap──桩端面积,Ap=0.283m2；

li──第i层土层的厚度；

各土层厚度及阻力标准值如下表:

序号土厚度（m）土侧阻力标准值（kPa）土端阻力标准值（kPa）抗拔系数土名称

116.9015.000.000.70淤泥质粘质黏土

24.2038.000.000.70粉质黏土

31.80130.002500.000.60圆砾

42.40160.002000.000.60强风化泥质砂岩

510.60200.004500.000.60中风化泥质砂岩

由于桩的入土深度为23.10m,所以桩端是在第4层土层。

单桩竖向承载力验算:

R=1.885×（16.90×15.00×1.02+4.20×38.00×1.02+1.80×130.00×1.02+0.20×160.00×1.02）/1.67+1.08×2000.00×0.283/1.67=1.15×103kN>N=705.219kN；

上式计算的R的值大于最大压力705.22kN,所以满足要求!

八、桩配筋计算

1、桩构造配筋计算

As=πd2/4×0.65%=3.14×6002/4×0.65%=1838mm2

2、桩抗压钢筋计算

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！

3、桩受拉钢筋计算

桩不受拉力，不计算这部分配筋，只需构造配筋！

建议配筋值：

RRB400钢筋，1214。

实际配筋值1846.8mm2。

依据《建筑桩基设计规范》（JGJ94-94），

箍筋采用6－8@200-300mm，宜采用螺旋式箍筋；受水平荷载较大的桩基和抗震桩基，桩顶3-5d范围内箍筋应适当加密；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m左右设一道12-18焊接加劲箍筋。

桩锚入承台30倍主筋直径，伸入桩身长度不小于10倍桩身直径，且不小于承台下软弱土层层底深度。

2#塔基四桩基础计算书

2#塔吊设于5#楼东侧，参考地质报告9-9剖面图。

塔基承台表面黄海高程8.15m,桩顶黄海高程6.85m入承台50mm，桩端黄海高程-11.4m入⑤层土2m,再向下为⑥层土⑦层土，承载力均大于⑤层。

一、塔吊的基本参数信息

塔吊型号：

QTZ63，塔吊起升高度H：

69.000m，

塔身宽度B：

1.661m，基础埋深D：

1.350m，

自重F1：

478kN，基础承台厚度Hc：

1.350m，

最大起重荷载F2：

40kN，基础承台宽度Bc：

5.000m，

桩钢筋级别:

RRB400，桩径：

0.600m，

桩间距a：

3.4m，承台架立筋间距S：

580.000mm，

承台混凝土的保护层厚度：

50mm，承台混凝土强度等级：

C35；

二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算

塔吊自重（包括压重）F1=478.00kN，

塔吊最大起重荷载F2=40.00kN，

作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=621.60kN，

风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：

Mkmax＝1019kN·m；

三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

1.桩顶竖向力的计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。

Ni=（F+G）/n±Mxyi/∑yi2±Myxi/∑xi2

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=621.60kN；

G──桩基承台的自重：

G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc）=1.2×（25×5.00×5.00×1.35）=1012.50kN；

Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取1426.60kN·m；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.83m；

Ni──单桩桩顶竖向力设计值；

经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，

最大压力：

Nmax=（621.60+1012.50）/4+1426.60×2.83/（2×2.832）=660.71kN。

最小压力：

Nmin=（621.60+1012.50）/4-1426.60×2.83/（2×2.832）=156.34kN。

不需要验算桩的抗拔

2.承台弯矩的计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.1条。

Mx=∑Niyi

My=∑Nixi

其中Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=1.17m；

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=407.59kN；

经过计算得到弯矩设计值：

Mx=My=2×407.59×1.17=953.35kN·m。

四、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。

αs=M/（α1fcbh02）

ζ=1-（1-2αs）1/2

γs=1-ζ/2

As=M/（γsh0fy）

式中，αl──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,期间按线性内插法得1.00；

fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；

ho──承台的计算高度：

Hc-50.00=1300.00mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

经过计算得：

αs=953.35×106/（1.00×16.70×5000.00×1300.002）=0.007；

ξ=1-（1-2×0.007）0.5=0.007；

γs=1-0.007/2=0.997；

Asx=Asy=953.35×106/（0.997×1300.00×300.00）=2452.81mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:

5000.00×1350.00×0.15%=10125.00mm2。

建议配筋值：

HRB335钢筋，20@145。

承台底面单向根数33根。

实际配筋值10368.6mm2。

五、承台斜截面抗剪切计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.8条和第5.6.11条，斜截面受剪承载力满足下面公式：

γ0V≤βfcb0h0

其中，γ0──建筑桩基重要性系数，取1.00；

b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5000mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1300mm；

λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0此处，a=（4000.00-1661.00）/2=1169.50mm；当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，得λ=0.90；

β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/（λ+0.3）；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/（λ+1.5），得β=0.10；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

则，1.00×660.71=660.715kN≤0.10×16.70×5000×1300/1000=10855kN；

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！

六、桩顶轴向压力验算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第4.1.1条，桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

γ0N≤fcA

其中，γ0──建筑桩基重要性系数，取1.00；

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=2.83×105mm2。

则，1.00×660714.63=6.61×105N≤16.70×2.83×105=4.72×106N；

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

依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.2-3条，单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：

R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp

Qsk=u∑qsikli

Qpk=qpkAp

其中R──复合桩基的竖向承载力设计值；

Qsk──单桩总极限侧阻力标准值；

Qpk──单桩总极限端阻力标准值；

ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数；

γs,γp──分别为桩侧阻抗力分项系数，桩端阻抗力分项系数；

qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；

qpk──极限端阻力标准值；

u──桩身的周长，u=1.885m；

Ap──桩端面积,Ap=0.283m2；

li──第i层土层的厚度；

各土层厚度及阻力标准值如下表:

序号土厚度（m）土侧阻力标准值（kPa）土端阻力标准值（kPa）抗拔系数土名称

115.1515.000.000.70淤泥质粘质黏土

22.7070.000.000.70粉质黏土

34.80130.002500.000.60圆砾

44.20160.002000.000.60强风化泥质砂岩

58.90200.004500.000.60中风化泥质砂岩

由于桩的入土深度为18.15m,所以桩端是在第3层土层。

单桩竖向承载力验算:

R=1.885×（15.15×15.00×1.00+2.70×70.00×1.00+0.30×130.00×1.00）/1.67+1.09×2500.00×0.283/1.67=9.77×102kN>N=660.715kN；

上式计算的R的值大于最大压力660.71kN,所以满足要求!

八、桩配筋计算

1、桩构造配筋计算

As=πd2/4×0.65%=3.14×6002/4×0.65%=1838mm2

2、桩抗压钢筋计算

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！

3、桩受拉钢筋计算

桩不受拉力，不计算这部分配筋，只需构造配筋！

建议配筋值：

RRB400钢筋，1214。

实际配筋值1846.8mm2。

依据《建筑桩基设计规范》（JGJ94-94），

箍筋采用6－8@200-300mm，宜采用螺旋式箍筋；受水平荷载较大的桩基和抗震桩基，桩顶3-5d范围内箍筋应适当加密；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m左右设一道12-18焊接加劲箍筋。

桩锚入承台30倍主筋直径，伸入桩身长度不小于10倍桩身直径，且不小于承台下软弱土层层底深度。

3#塔基四桩基础计算书

3#塔吊设于7#楼东南侧，参考地质报告15-15剖面图。

塔基承台表面黄海高程7.7m,桩顶黄海高程6.4m入承台50mm，桩端黄海高程-10.7m入⑤层土2m,再向下为⑥层土⑦层土，承载力均大于⑤层。

一、塔吊的基本参数信息

塔吊型号：

QTZ63，塔吊起升高度H：

69.000m，

塔身宽度B：

1.661m，基础埋深D：

1.350m，

自重F1：

478kN，基础承台厚度Hc：

1.350m，

最大起重荷载F2：

40kN，基础承台宽度Bc：

5.000m，

桩钢筋级别:

RRB400，桩径：

0.600m，

桩间距a：

3.4m，承台架立筋间距S：

580.000mm，

承台混凝土的保护层厚度：

50mm，承台混凝土强度等级：

C35；

二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算

塔吊自重（包括压重）F1=478.00kN，

塔吊最大起重荷载F2=40.00kN，

作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=621.60kN，

风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：

Mkmax＝1019kN·m；

三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

1.桩顶竖向力的计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。

Ni=（F+G）/n±Mxyi/∑yi2±Myxi/∑xi2

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=621.60kN；

G──桩基承台的自重：

G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc）=1.2×（25×5.00×5.00×1.35）=1012.50kN；

Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取1426.60kN·m；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.40m；

Ni──单桩桩顶竖向力设计值；

经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，

最大压力：

Nmax=（621.60+1012.50）/4+1426.60×2.40/（2×2.402）=705.22kN。

最小压力：

Nmin=（621.60+1012.50）/4-1426.60×2.40/（2×2.402）=111.83kN。

不需要验算桩的抗拔

2.承台弯矩的计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.1条。

Mx=∑Niyi

My=∑Nixi

其中Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.87m；

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=452.09kN；

经过计算得到弯矩设计值：

Mx=My=