塔吊基础方案.docx

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塔吊基础方案

编制依据：

（1）中宇国际公寓及中心地下车库工程图纸；

（2）《中宇国际公寓及中心地下车库项目岩土工程勘察报告》；

（3）测绘图和国家、江苏省有关建筑工程的政策、技术质量和安全的法规、规程、标准和规定以及现场实地勘察的情况；

（4）已通过市建委组织专家评审的《中宇地标项目中宇国际公寓（G）地块及中心地下车库基坑围护结构设计方案》。

（5）本工程施工组织设计等文件、资料。

（6）本工程所依据的规范、标准等文件如下：

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

《混凝土结构设计规》（GB50010-2002）

《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

《塔式起重机安全规程》（GB5144-2006）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

（7）根据本工程实际情况选用的[QTZ80型塔式起重机]说明书

一、工程概况

中宇地标项目中宇国际公寓（G）地块及中心地下车库工程位于昆山市花桥国际商务城（与上海嘉定区临近），经四路南侧，纬二路、经六路北侧，在建光华酒店式公寓东侧。

是一幢24层主楼及连体2层裙房地下二层和地上48层地下二层的中宇国际大厦地标建筑以及中心地下车库组成的钢筋混凝土框架建筑。

场地内基本上为全有地下室，地下建筑总占地面积约30000平方米。

中宇国际公寓坑底标高-12.250米，底板厚2.8米，开挖深度11.70米；中心地下车坑底标高-10.050米，板厚0.60米，开挖深度9.50米；中宇国际大厦裙房区坑底标高-11.250米，板厚1.8米，开挖深度10.70米；中宇国际大厦主楼区坑底标高-13.350米，底板厚3.90米，开挖深度12.80米；中宇国际大厦最深坑底标高-15.950米，板厚3.9米，开挖深度15.40米。

二、塔吊布置设想

根据本工程实际情况，拟在本工程布置5台QTZ80型塔吊，和一台内爬式塔吊，本方案仅考虑5台QTZ80型塔吊的基础布置及施工。

因本工程建设场地内均有地下二层地下室，塔吊基础全部采用钢格构柱式塔吊基础。

1#塔吊计算安装高度110米，2#-5#塔吊拟安装高度见下图，2#-5#塔吊按安装高度30米计算，1#-5#塔吊回转半径均为50米。

塔吊布置示意见下图。

根据塔吊布置位置的开挖深度及底板厚度，本工程所有塔吊钢格构柱按10.50米高度能满足施工需求。

塔吊布置平面示意图

塔吊底架安装采用预埋地下节的形式安装。

本工程塔吊基础重点难点是1#塔吊基础，安装高度达110米，通过受力核算及精心施工、严格质量要求等手段解决此处难点。

三、钢格构柱塔吊基础施工工艺

1）工艺流程

场地勘察→测量桩位→钢格构柱制作→灌注桩施工→钢格构柱安装→预埋→塔吊承台施工→塔吊安装→基坑开挖→格构柱防水→底板施工

2）操作要点

a、桩基施工前应勘探现场，确保施工时不影响周边环境和地下管线。

b、根据所使用的附墙架类型和规格，并按施工现场的实际情况，确定塔吊中心至建筑物墙面的距离和相应的附墙宽度；并确定桩位，以不影响工程桩和基坑围护施工，塔吊起吊范围根据现场情况力求最合理化。

c、格构柱长度根据基坑深度和施工设计图纸委托专业单位制作。

钢格构柱钢材选用Q235B，焊条采用E43系列。

d、施工时先将钢格构柱的四根角钢分别与下部灌注桩钢筋笼焊接牢固，再整体吊入孔内，钢格构柱内的钢止水片在土方挖至基底标高后，地下室底板和顶板浇捣前焊上，钢板止水片置于混凝土结构中部。

每个边的两根格构柱侧面应保证在同一平面上，以确保满足拉杆焊接施工要求。

f、确保塔吊基础预埋螺栓与承台钢筋焊接牢固正确预埋，浇筑混凝土过程中不得碰撞，并要加强观测避免移位。

g、塔吊基础浇筑后应做好养护工程，及时做沉降及位移观测，做好记录。

h、塔吊安装前基础混凝土应达到80%设计强度。

i、注意预埋钢格构柱时与灌注桩钢筋笼焊接牢固，并要有抗上浮及下沉措施。

3）施工作业

塔吊基础采用钻孔灌注桩连接格构柱形式施工，再浇筑5000*5000*1300，C35砼作为1#塔吊的基础。

先施工40M（20M，注：

1#塔吊桩长40米，其它桩长均为20米）长的钻孔灌注桩，直径为600mm，内配10Ф16，Ф8@200螺旋箍的钢筋笼，距桩上口3.0______________________________________________________________________________________________________________________________米处加配8Ф14的加强主筋和3Ф14@1500的加强箍。

灌注桩上口连接350*350格构柱，伸入灌注桩内3000mm。

作为连接固定点，并与灌注桩钢筋笼的加强筋焊接。

灌注桩桩身砼采用C35水下砼，钢筋保护层厚度为50mm，灌注桩砼超灌量1.5M，充盈系数为1.1-1.2，灌注水下砼间隙时间不超过40分钟，单桩砼灌注时间不宜超过8小时，孔底淤泥不超过150mm。

施工时，应严格控制灌注桩的底标高和格构柱的顶标高，以确保钢筋笼与格构柱有3000mm的搭接范围。

格构柱采用有相应资质的焊接单位外加工，格构柱上每一缀板的焊接应符合焊接质量的要求。

格构柱之间的拉杆采用14#槽钢焊接。

包括水平对角撑、水平撑、水平杆之间的对角斜撑。

待上层土挖除达到2M范围后，随即用14#槽钢与格构柱进行焊接，焊接质量必须严格控制。

待焊接完成并通过验收后，方可开挖下层土，依次类推，完成下档的拉杆焊接工作。

以确保四根格构柱能有效的连接。

具体焊接详件附图。

塔吊基础所施工的钻孔灌注桩、格构柱等必须符合设计及施工规范的要求。

钢筋必须有出厂合格证和材质证明，并复试合格。

加工、绑扎严格按计算书和施工规范要求执行。

模板采用18mm厚九夹板，50*100mm木方和Φ48*3.5mm钢管作支撑，模板接缝出严密，支撑牢固、可靠。

在施工塔吊基础时要注意使预埋地下节的位置符合生产厂家提供的基础图的要求，为了使地预埋地下节的位置准确，在基础中增加直径16mm及其以上的纵向和横向钢筋支撑来固定预埋地下节，并将纵向钢筋支撑于垫层上面并与预埋地下节焊接牢固；横向支撑钢筋至少保证上下2道以上，支撑于侧面模板上并与预埋地下节焊接牢固。

但是在焊接预埋地下节和支撑钢筋连接点时注意不要损伤预埋地下节，还要加强模板的侧向支撑，以免因模板侧向位移而影响预埋地下节的位置。

另外，塔吊基础的砼强度等级严格按照生产厂家提供的塔吊基础要求控制，及《建筑机械使用安全规范》有关规定，塔吊基础砼强度采用C35砼，并在浇灌完成养护达到安装强度后方可开始安装塔吊。

基坑土方开挖时应注意保护钢格构柱，避免挖机碰到格构柱，造成格构柱变形损坏。

土方开挖时应在格构柱四周均匀开挖，避免土方侧压造成对格构柱的挤压破坏，同一塔吊基础两侧土方开挖高低差不应超过两米。

四、计算书部分

说明：

本计算书内参数取值依据南通惠尔建设机械有限公司制造的QTZ80（5510）型附着式塔吊使用说明书。

采用PKPMcims施工安全计算系列软件计算。

计算工况为非工作工况。

1#塔吊基础计算书

一.参数信息

塔吊型号:

QTZ80

自重（包括压重）:

F1=638.00kN

最大起重荷载:

F2=80.00kN

塔吊倾覆力距:

M=1668.00kN.m

塔吊起重高度:

H=110.00m

塔身宽度:

B=1.51m

桩混凝土等级:

C35

承台混凝土等级:

C35

保护层厚度:

50mm

矩形承台边长:

5.0m

承台厚度:

Hc=1.300m

承台箍筋间距:

S=200mm

承台钢筋级别:

Ⅱ级

承台预埋件埋深:

h=0.50m

承台顶面埋深:

D=0.000m

桩直径:

d=0.600m

桩间距:

a=4.000m

桩钢筋级别:

Ⅱ级

桩入土深度:

30.00

桩型与工艺:

泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩

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=638.00kN

2.塔吊最大起重荷载F2=80.000kN

作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=718.00kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×1668.00=2335.200kN.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；

Fk──作用于承台顶面的竖向力，Fk=718.000kN；

Gk──桩基承台和承台上土自重标准值，Gk=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=812.500kN；

Mxk,Myk──荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y轴的力矩

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；

Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力（kN）。

经计算得到:

桩顶竖向力设计值:

最大压力：

N=1.2×（718.000+812.500）/4+2335.200×（4.000×1.414/2）/[2×（4.000×1.414/2）2]=872.021kN

最大拔力：

N=（718.000+812.500）/4-2335.200×（4.000×1.414/2）/[2×（4.000×1.414/2）2]=-30.246kN

桩顶竖向力标准值:

最大压力：

N=（718.000+812.500）/4+1668.000×（4.000×1.414/2）/[2×（4.000×1.414/2）2]=677.533kN

最大拔力：

N=（718.000+812.500）/4-2335.200×（4.000×1.414/2）/[2×（4.000×1.414/2）2]=87.717kN

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5.9.2条）

其中Mx,My──分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值（kN.m）；

xi,yi──垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离（m）；

Ni──在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力，Ni=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：

压力产生的承台弯矩：

N=1.2×（718.000+812.500）/4+2335.200×（4.000/2）/[4×（4.000/2）2]=751.050kN

Mx1=My1=2×（751.050-812.500/4）×（2.000-0.755）=1364.333kN.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。

承台底面配筋:

s=1364.333×106/（1.000×1.570×5000.000×1250.0002）=0.0105

=1-（1-2×0.0105）0.5=0.0105

s=1-0.0105/2=0.9947

Asx=Asy=1364.333×106/（0.9947×1250.000×300.000）=3657.446mm2

满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!

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5.9.14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=1744.043kN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

──计算截面的剪跨比,

=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2；

b──承台计算截面处的计算宽度，b=5000mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=750mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/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=872.021kN

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0.750

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.700N/mm2；

Aps──桩身截面面积，Aps=0.2827m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,受压钢筋只需构造配筋!

桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.7条

受拉承载力计算，最大拉力N=30.246kN

经过计算得到受拉钢筋截面面积As=100.821mm2。

综上所述,全部纵向钢筋采用构造配筋且配筋面积不能小于100.821mm2

构造规定：

灌注桩主筋采用6～12根直径12mm～14mm,配筋率不小于0.2%!

七.桩抗压承载力计算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.2.5和5.3.5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=872.021kN

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──基桩竖向承载力特征值；

Ra──单桩竖向承载力特征值；

K──安全系数，取2.0；

fak──承台下土的地基承载力特征值加权平均值；

c──承台效应系数，当不考虑承台效应系数时，其值取0；

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=1.8850m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.283m2；

Ac──计算桩基所对应的承台净面积，去Ac=5.967m2；

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

112210淤泥质粉质粘土

21.8440粉土

310.6380粉质粘土

413.445600粉质粘土夹粉土

512.765800粉质粘土夹粉土

由于桩的入土深度为30m,所以桩端是在第4层土层。

最大压力验算:

Ra=1.885×（12×21+1.8×44+10.6×38+5.6×45）+600.000×0.283=2028.212kN

R=2028.212/2.0+0.350×105.000×5.967=1233.403kN

上式计算的R值大于等于最大压力677.533kN,所以满足要求!

八.桩式基础格构柱计算

依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。

1.格构柱截面的力学特性：

格构柱的截面尺寸为0.35×0.35m；

主肢选用:

12.5号角钢b×d×r=125×10×14mm；

缀板选用（m×m）:

0.01×0.35

主肢的截面力学参数为A0=24.37cm2，Z0=3.45cm，Ix0=361.67cm4，Iy0=361.67cm4；

格构柱截面示意图

格构柱的y-y轴截面总惯性矩：

格构柱的x-x轴截面总惯性矩：

经过计算得到：

Ix=4×[361.67+24.37×（35/2-3.45）2]=20691.84cm4；

Iy=4×[361.67+24.37×（35/2-3.45）2]=20691.84cm4；

2.格构柱的长细比计算：

格构柱主肢的长细比计算公式：

其中H──格构柱的总高度，取10.50m；

I──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=20691.84cm4，Iy=20691.84cm4；

A0──一个主肢的截面面积，取24.37cm2。

经过计算得到

x=72.07,

y=72.07。

格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式:

其中b──缀板厚度，取b=0.01m。

h──缀板长度，取h=0.35m。

a1──格构架截面长，取a1=0.35m。

经过计算得i1=[（0.012+0.352）/48+5×0.352/8]0.5=0.28m。

1=10.50/0.28=37.33。

换算长细比计算公式：

经过计算得到

kx=81.17,

ky=81.17。

3.格构柱的整体稳定性计算：

格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：

其中N──轴心压力的计算值（kN）；取N=872.02kN；

A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×24.37cm2；

──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；

根据换算长细比

0x=81.17,

0y=81.17,查《钢结构设计规范》得到

x=0.68,

y=0.68。

经过计算得到X方向的强度值为131.3N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!

Y方向的强度值为131.3N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!

承台抗冲切验算:

（参照<建筑地基基础设计规范>（GB50007-2002））

Nt=880.198KN

=[0.467×（0.725+0.8/2）×2]×1×1570×0.8

=1319.742KN≥Nt=880.198KN

所以承台的抗冲切验算满足规范要求。

2-5#塔吊基础计算书

一.参数信息

塔吊型号:

QTZ80

自重（包括压重）:

F1=638.00kN

最大起重荷载:

F2=80.00kN

塔吊倾覆力距:

M=1668.00kN.m

塔吊起重高度:

H=30.00m

塔身宽度:

B=1.51m

桩混凝土等级:

C35

承台混凝土等级:

C35

保护层厚度:

50mm

矩形承台边长:

5.0m

承台厚度:

Hc=1.300m

承台箍筋间距:

S=200mm

承台钢筋级别:

Ⅱ级

承台预埋件埋深:

h=0.50m

承台顶面埋深:

D=0.000m

桩直径:

d=0.600m

桩间距:

a=4.000m

桩钢筋级别:

Ⅱ级

桩入土深度:

30.00

桩型与工艺:

泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩

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=638.00kN

2.塔吊最大起重荷载F2=80.000kN

作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=718.00kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×1668.00=2335.200kN.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；

Fk──作用于承台顶面的竖向力，Fk=718.000kN；

Gk──桩基承台和承台上土自重标准值，Gk=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=812.500kN；

Mxk,Myk──荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y轴的力矩

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；

Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力（kN）。

经计算得到:

桩顶竖向力设计值:

最大压力：

N=1.2×（718.000+812.500）/4+2335.200×（4.000×1.414/2）/[2×（4.000×1.414/2）2]=872.021kN

最大拔力：

N=（718.000+812.500）/4-2335.200×（4.000×1.414/2）/[2×（4.000×1.414/2）2]=-30.246kN

桩顶竖向力标准值:

最大压力：

N=（718.000+812.500）/4+1668.000×（4.000×1.414/2）/[2×（4.000×1.414/2）2]=677.533kN

最大拔力：

N=（718.000+812.500）/4-2335.200×（4.000×1.414/2）/[2×（4.000×1.414/2）2]=87.717kN

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5.9.2条）

其中Mx,My──分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值（kN.m）；

xi,yi──垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离（m）；

Ni──在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力，Ni=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：

压力产生的承台弯矩：

N=1.2×（718.000+812.500）/4+2335.200×（4.000/2）/[4×（4.000/2）2]=751.050kN

Mx1=My1=2×（751.050-812.500/4）×（2.000-0.755）=1364.333kN.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。

承台底面配筋:

s=1364.333×106/（1.000×1.570×5000.000×1250.0002）=0.0105

=1-（1-2×0.0105）0.5=0.0105

s=1-0.0105/2=0.9947

Asx=Asy=1364.333×106/（0.9947×1250.000×300.000）=3657.446mm2

满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!

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5.9.14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=1744.043kN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

──计算截面的剪跨比,

=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2；

b──承台计算截面处的计算宽度，b=5000mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=750mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/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=872.021kN

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0.750