塔吊基础施工方案含塔吊基础验算.docx
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塔吊基础施工方案含塔吊基础验算
1.工程概况2
2.编制依据2
3.塔吊选型2
4.塔吊基础设计及验算3
4.1塔吊基础选型3
4.2塔吊基础设计3
4.3立柱桩与工程桩间距6
4.3塔吊基础验算6
5.施工质量注意要点：
-29-
5.1钻孔灌注桩及格构柱要求~29-
5.2钢结构焊接要求-29-
5.3验收使用要点-30-
6.安全文明措施-30-
7.附图一30一
1.工程概况
XXXXXXXXX
2.编制依据
1）前期招标建筑结构图、业主提供的基坑支护设计图纸。
2）
《塔式起重机使用说明书》
3）
《塔式起重机安全规程》
（GB5144-2006）
4）
《钢结构设计•规范》
（GB50017-2003）
5）
《钢结构现场检测技术标准》
（GB/T50621-2010）
6）
《建筑钢结构焊接技术规程》
（JGJ81-2002）
7）
《钢结构高强度螺栓连接的设讣、施工及验收规程》（JGJ82-2011）
8）
《钢结构工程施工质量验收规范》
（GB5O2O5-2OO2）
9）
《建筑地基基础设汁规范》
（GB50007-2011）
10）
《混凝土结构设汁规范》
（GB50010-2010）
11）
《建筑桩基技术规范》
（JGJ94-2008）
12）
《建筑机械使用安全技术规程》
（JGJ33-2012）
13）
《建设工程安全生产条例》
（国务院笫393号令）
14）
《建筑起重机械安全监督管理规定》
（建设部笫166号令）
15）
《塔式起重机设计规范》
（GB/T13572-2008）
3.塔吊选型
本工程现场分三个区进行先后施工，总体施工顺序为：
首先施工I区，待I区B2层结构（B1板）施工完成并达到强度后开始II区土方开挖及支撑施工，II区地下结构施工完成后方再择机插入III区基坑施工。
I区土方及支撑施工阶段拟使用一台60m臂长TC6015塔吊作为工程垂直吊装工具（塔吊编号为1#）,1#塔吊位于I区主塔楼东部，待I区B2层结构施工完成后，在I区主塔楼西北侧安装一台40m臂长TC6015塔吊（塔吊编号为2#）,待2#塔吊安装完毕后，拆除1#塔吊，紧接着在主塔楼东南侧安装一台45m臂长TC7035塔吊（塔吊编号为3#）。
II区土方及支撑施工阶段，在辅楼西南侧安装一台45m臂长TC5613（塔吊编号为4#）,同时,将I区拆除的TC6015安装至辅楼东北角,臂长改为50m,塔吊编号为5#。
4.塔吊基础设计及验算
4.1塔吊基础选型
1#、4#、5#需在土方及支撑施工阶段投入使用，该3个塔吊基础考虑采用钻孔灌注桩+钢格构柱+钢平台基础形式，塔吊基础定位及基础形式详见附图。
2#、3#塔吊在结构施工阶段使用，拟采用天然基础，混凝土基础与底板连接。
4.2塔吊基础设计
1#、4#、5#塔吊基础分别为4根①850的中心距为2.55mX2.55m钻孔灌注桩，灌注桩上接钢格构柱，格构柱顶标高-1.1m,埋入钻孔灌注桩内3.5米。
1#塔吊桩长28.9m,桩顶标高为-21.6m,格构柱长度为24米；4#塔吊桩长29m,桩顶标高为-19.6m,格构柱长度为22米；5#塔吊桩长28.9m,桩顶标高为-19.6m,格构柱长度为22米。
格构柱外包尺寸504X504,采用4「160X16等边角钢及420X200X12@600的缀板焊接而成，在中心距为2.55mX2.55m的四根格构柱的顶部各焊接一块700X700X20封口板，并将塔吊配套钢平台焊接在封口板上,塔吊的固定支脚焊接在钢平台上，支腿上、下均焊接筋板，支腿上筋板4X4=16块，支腿下筋板4X2=8块。
格构柱的上口需要做水平处理，以确保钢平台的水平误差控制在1mm以内。
格构柱与封口板焊接时，每个面加2块筋板，共2X4X4=32块。
格构柱在土方开挖后，每隔2.55米用［16槽钢做一道支撑，四根格构柱之间设置水平剪刀撑，将四根格构柱连成一整体，两支撑间设斜撑增加其整体刚度。
最后一道支撑的高度按实际空间决定，并打入建筑物的底板内。
格构柱在每次土方开挖后需及时完成焊接加固。
1#、4#、5#塔吊基础大样详后附图。
2#塔吊基础使用采用天然地基基础，基础与底板连接，按照塔吊说明书，选用6500*6500*1400mm的基础，混凝土标号C40,上层筋纵横向各32根25mm直径HRB335钢筋，下层筋纵横向各32根25直径HRB335钢筋，架立筋为256
根12mm直径HPB300钢筋。
塔机基础为预埋地下节形式，地下节埋入混凝土基础部分应与混凝土基础钢筋网可黑连成一体，端面露出基础高度为350mm,并保证地下节上平面的平整度不大于l/lOOOo
2#塔吊基础剖而图
3#塔吊基础也使用采用天然地基基础，基础与底板连接，按照塔吊说明书,选用8000*8000*1600mm的基础，混凝土标号C40。
塔机基础为预埋地下节形式,地下节埋入混凝土基础部分应与混凝土基础钢筋网可靠连成一体。
8000
4000
2000
FlumeV-112U3
PoidsHm246t
3#塔吊基础平面图
7920
Couch
Couchc
gco
I级
HClasse1
lacouchc01Classc11
Couche
1!
级.
ClasseI
/第二层罹42-025II级^―
ihfcricurcde
第二肚屋42Y25II级
:
ricurcidelacouchc02ChsscI箋一則呈42W2乂』级.
OTOoesjlIlD
Rcmblaisdelacouchcdegalccs
3#塔吊基础剖面图
4.3立柱桩与工程桩间距
现场1#塔吊基础立柱桩距最近工程桩间距为1.802m,4#塔吊基础立柱桩距最近工程桩间距为1.520m,5#塔吊基础立柱桩距最近工程桩间距为1.310m,后附1#、4#、5#塔吊基础立柱桩与工程桩的间距详图。
4.3塔吊基础验算
4.3.11#、4#、5#塔吊基础验算
根据本丄程地质勘查报告，从⑦开始汁算端阻力，故所有塔吊基础钻孔灌注桩考虑插入⑦持力层lm,以受力最大的1#塔吊为例验算如下：
一、塔吊受力计算（TC6015,按最大60m自由高度）
工况一：
塔吊处于工作状态
塔吊参数：
自重（包括压®）Fl+F2=760.6kN,塔吊倾覆力矩M=3085kN.m,塔身宽度B=2m
取最不利状态塔吊标准节与四根桩偏差45。
时讣算：
最大压力：
Nmax=1.2X（760.6+24）/4+1.4X3085X（2.4X1.414/2）/[2X（2.4X
1.414/2）2]=1508.07kN
最大拔力：
Nmax=1.2X（760.6+24）/4-1.4X3085X（2.4X1.414/2）/[2X（2.4X
1.414/2）2]=-1037.31kN
工况二：
塔吊处于非工作状态
塔吊参数：
自重（包括压重）Fl+F2=680.3kN,塔吊倾覆力距M=3830kN.m,塔身宽度B=2m
取最不利状态塔吊标准节与四根桩偏差45o时讣算：
最大压力：
Nmax=1.2X（680.3+24）/4+1.4X3830X（2.4XI.414/2）/[2X（2.4X1.414/2）2]=1791.33kN
最大拔力：
Nmax=1.2X（680.3+24）/4-1.4X3830X（2.4X1.414/2）/[2X（2.4X
1.414/2）2]=-1368.75kN
注：
表1・4・1中Fh、Fv及弯矩M为基础最大弯矩工况载荷，扭矩为基础最大扭矩工况载荷。
2.塔吊钻孔灌注桩长度计算
1#塔吊，取ZK4孔地质剖面
850桩径桩基
土窿名称
同皮
周长（mJ
fs
QskifkN；
（平方朱丿
fp
a
Qpk（kN丿
5i
7.20
2.669
30
576.50
53・1
3」0
50
413.70
53-3
16.10
45
1933.69
54
1.5
55
220.19
7
1
75
200.18
0.5672
1700
964.24
仝计
28.9
3344.26
964.24
单桩竖向抗压承载力标准值=3344・26+964・24=4308・5kN
单桩竖向抗压承载力特征值=（2820.07+964.24）/2=2154.25kN
单桩竖向抗拔承载力标准值=3344.26kN
单桩竖向抗拔承载力特征值=3344.26/2=1672.13kN
三、塔吊桩基钢筋计算
根据塔吊桩最大抗拔力NT36&75KN：
fy=300N/mm2
根据钢筋最大承载应力As=N/o=fy=300N/mm2
As=1420050/300mm2=4562.5mm2
取钢筋①22,N=As/Ji（11）2=12,取12根
取钢筋①25,N=As/Ji（12.5）2=9.3,取10根
取钢筋①28,N=As/Ji（14）2=7.4,取8根
拟选用①25钢筋，取10根
四、格构柱稳定性验算
本工程塔吊基础下的格构柱高度最长为20.5m,依据《钢结构设汁规范》
（GB50017-2003）,计算模型选取塔吊最大独立自山高度60m,塔身未采取任何附着装置状态。
1、格构柱截面的力学特性：
格构柱的截面尺寸为0.502X0.502m；
主肢选用：
16号角钢bXdXr==160X16mm:
缀板选用（mXm）:
0.42X0.2
■卩」「牛
川b；
luLull
主肢的截面力学参数为A0=49.07cm2,Z0=4.55cm,1x0=1175.08cm2,Iy0=l175.08cm2；
bl
格构柱截面示意图格构柱的y-y轴截面总惯性矩：
■
I■
格构柱的X-X轴截面总惯性矩：
经过计算得到:
Ix=4X[1175.08+49.07X（50.2/2-4.55）2]=87589.85cm4；
Iy=4X11175.08+49.07X（50.2/2-4.55）2]=87589.85cm4；
2、格构柱的长细比计算：
格构柱主肢的长细比讣算公式：
JZ/（4竝）
其中H——格构柱的总高度，取21.7m；
I——格构柱的截面惯性矩，取,Ix=87589.85cm4,Iy=87589.85cm4：
A（）——一个主肢的截面面积，取49.07cnro
经过计算得到2x=102.72,2y=l02.72o
格构柱分肢对最小刚度轴M的长细比计算公式:
其中b——缀板厚度，取b=0.5mo
h缀板长度，取h=0.2mo
ai格构架截面长,取ai=0.502m<>
经过计算得ii=[（0・25+0・04）/48+5X0.2520/8严=0.404mo
Zi=21.7/0.404=53.7o
换算长细比讣算公式：
经过计算得到Akx=l15.91,2ky=l15.91o
3、格构柱的整体稳定性讣算：
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=1791.33kN；
格构柱横截面的毛截面面积，取4X49.07cm2；
轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数;
根据换算长细比肌讦115.91,肌尸115.91查《钢结构设计规范》得到0x=O.52O"〉=O.52O。
经过计算得到：
X方向的强度值为175.51N/mm2,不大于设计强度215N/mm2,^T以满
足要求！
Y方向的强度值为175.51N/mm2,不大于设计强度215N/mnr,^以满
足要求！
4、基础格构柱抗扭验算
1）格构柱上斜腹杆抗扭构造验算
轴心受压格构柱平行于缀材面的剪力为：
max
其中0为按虚轴换算长细比确定的整体稳定系数。
根据《钢结构设讣规范规定》的最大剪力计算公式:
其中，A为格构柱的全截面面积，f为格构柱钢材设计强度值，人为格构柱钢材屈服强度标准值（235MPa）o
将剪力V沿柱长度方向取为定值。
分配到一个缀材面上的剪力为：
V,=-
12
斜腹杆的轴心为：
N二Vl/cos0
取TC6015塔机水平力进行计算：
V二112.lKn
因塔机水平力作用于两根斜支撑上：
V'二V/2二112.1/2二56.05KN
斜支撑的轴心压力为：
F二V'/cos450二79.25Kn
0为斜腹杆和水平杆的夹角（45°）,斜腹杆的计算长度为3393.6mm。
斜腹杆选用槽钢【16/其截面参数为：
A=21.96cm2,lx=6.28cm2,iy=l.83cm
长细比兄x=l/iy二3393.6/18.3=185.4.,查表得稳定系数为:
0二0.214
斜腹杆的整体稳定承载力验算：
0二N1/0A二VI/（0Acos45°）=79.25/（0.214*21.96）=16.86MPa<215Mpa
斜缀条满足构造要求。
5、构柱之间斜支撑焊缝讣算
TC6015塔机斜支撑的轴心压力为:
79.25KN，焊缝高度:
10mm
焊缝有效耳度He二焊缝宽度HfXO.7二7mm
焊缝长度Lw=250+180+256二686mm,计算时取500mm
根据角焊缝的强度公式：
of=N/（HeXLw）^[o]
代入数据，得：
of=79.25/500/7=22.6MPa小于160MPa
满足受力要求。
6、斜撑贴板与格构柱焊缝校核
o二79.25/250/7二45MP&,小于160MPa
满足受力要求
五、TC6015桩承载力验算
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R1780.llkN桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
N<0丿』护
其中Wc——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=14.300N/mm2；
Aps桩身截面面积，Aps=0.5672m2o
经过讣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笫5.8.7条
N受拉承载力计算，最大拉力N=-1385.03kN
本工程钻孔灌注桩纵向受力钢筋设讣为10025,经过计算得到受拉钢筋截面面积As=4908mm2o其抗拉设计值为Ny=300*5672/l000=1472.4KN,大于N=1385.03KN,满足要求！
六、钢平台验算
塔吊桩间距为2.55米,其钢平台采用H400*13*21的型钢外封10mm厚钢板（见下图）,材质选用Q345B,塔吊支腿处加横向筋板以增加局部抗压能力。
侦
H400*400*21*13
两侧封1Omm厚钢板
图示箱梁讣算数据如下：
截面积:
A=286.14c亦;惯性矩：
人=73008.7c加
抗弯截面系数：
吧=3650cm
TC6015钢平台主梁的验算
工作工况：
空+琴刚®
42V2
723.5
4
2^=_754S
2V2
非工作工况:
按简支梁讣算
1
1IIiI
工1忌
258/,01
h
透8/3
R1R2
建立平衡方程：
&X2.82843=F,x2.68701+片；x0.14142+必
■
R2X2.82843=FI|；x0.14142+F]:
;x2.68701+牛
解得支反力：
工作工况：
乩i°24RN；/?
=-660^；（正为压力，负为拉力；）
非工作工况:
REWkN.2-怒kN；（正为压力，负为拉力；）故，校核时，按非工作工况进行计算。
正应力：
b_M
其计算公式为：
广w
其中：
M=193KNm；
"1.05；（箱型截面系数）
吧=365（W.
故正应力满足要求。
梁腹板中性轴处剪应力:
FS
其计算公式为：
V
井中.S=21X400x（179+10.5）+179x33x89.5=2120476.5mm3
F=1259KN・
代入数据:
故满足要求。
讣算危险点：
腹板与翼缘板交汇处
局部承压强度:
其中：
肖值取1・0；
1,=a+5/匚+2hK=500+5x20+0=600/»/?
z
代入计算数据得：
故，梁局部承圧满足要求。
剪切应力：
其中：
S=21X400x（179+10.5）=1591800mm3.
Ix=730087058
代入讣算:
故，剪切力满足要求。
折算应力：
179
b=50x——=45
正应力为200,故折算应力为：
Jb'+b'-bb+3r2=a/642+452-64x45+3x832
=155MP“v230MP"
故，折算应力满足规范要求。
梁的稳定性：
V=8<13
梁长度为3450mm,宽度^=400mm,/叭
因此主整体稳定性不需讣算。
综上，梁满足使用要求。
钢平台连接焊缝的验算
焊缝受竖直向拉力及水平力合力破坏。
a.竖向拉力：
F=909kn；（格构柱处）
F=1030kn；（支腿处）
b.水平力:
N=112.1kn；
C.扭矩：
M=385KNm；
水平合力为：
V=112」+385/2.5=266」KN。
（格构柱处）
V=112.1+385/2=304.6KNo（塔吊支腿处）
格构柱与封口板处:
如图，焊条采用E4316。
焊缝长度：
/=160x8=128O7//77.讣算长度:
1248mm；焊缝高度：
h=16x0.7=11.2mm；
b汁=[（b/0）2+F],
♦
FN
其中：
0=1・22./•/?
./•/?
.
代入数据：
6=61MPa<\00MPa
n•
以上计算仅考虑角钢与封口板焊接，计算偏于安全。
故该处焊缝满足要求。
封口板与钢平台主梁下翼缘处：
如图：
焊条采用E50o
焊缝高度：
h=16x0.7=11.2mm；
b合=[（b/0）2+F],
*
FN
其中：
0=1・22；I・h；lh.
代入数据：
6.=60MP“<100MA/
Fl•
故该处焊缝满足要求。
钢平台主梁上翼缘与固定支腿处贴板：
焊条采用E50o1=268.7x4=1074.8wm;计算长度:
1058.8mm<>
焊缝高度:
h=16x0.7=11.2mm；
b汁=[（b/0）2+F],
♦
FN
其中：
0=1・22./•/?
.lh.
代入数据：
—=68MPdQ00MP“
Fl•
9
故该处焊缝满足要求。
焊缝校核：
焊条采用E50o
焊缝长度：
l=105*8+104*4=1256mm
计算时取焊缝长度为:
1208mm；
焊缝釆用45。
坡口焊;板厚20mm
承台受浮力：
Flk=6.3X6.3X17.10X10=6786.99kN
3）起重荷载标准值
Fqk二100kN
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
&塔机所受风均布线荷载标准值（Wo二0.2kN/m2）
=0.8X1.77X1.95X0.99X0.2=0.55kN/m
尬=fH.
=1.2X0.55X0.35X2=0.46kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
FvkPskXH=0.46X60二27.55kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
卜也二0.5FvkXH=0.5X27.55X60二826.64kN.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
卜人二3080+0.9X（1250+826.64）=4948.97kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
二3080+2388.84二5468.84kN.m
3.地基承载力计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）第4.1.3条承载力计算。
塔机工作状态下：
当轴心荷载作用时：
pk=（Fk+Gk）fbl
=（680.3+100+-5397.84）/（6.3X6.3）=-116.34kN/m2
当偏心荷载作用时：
芯=（理+-％他-略
=（680.3+100+-5397.84）/（6.3X6.3）-2X（4948.97X1.414/2）/41.67
=-284.26kN/m2
由于PM所以按下式计算Pz：
"（込+凡4”（血+GJ
=（4948.97+27.55X1.4）/（680.3+100+-5397.84）二-1.08mW0.25b=l.58m工作状态
地基承载力满足要求！
⑥2
=3.15--0.76-3.91m
=（垃
=（680.3+100+-5397.84）/（3X3.91X3.91）
=-100.49kN/m2
塔机非工作状态下:
当轴心荷载作用时:
几二化十2）加
=（680.3+-5397.84）/（6.3X6.3）=52.14kN/m2
当偏心荷载作用时：
%二见十$）"-弧化-％俾
=（680.3+-5397.84）/（6.3X6.3）~2X（5468.84X1.414/2）/41.67
=-304.42kN/m2
由于PkQ1n<0所以按下式计算戸檢：
护（域+%•砂（坨+0）
=（5468.84+79.63X1.4）/（680.30+-5397.84）二-1.18mW0.25b=l.58m非工作状态地基承载力满足要求！
日=『=小2-它X⑥2
二3.15--0.84=3.99m
二（耳+乞）⑶r
=（680.3+-5397.84）/（3X3.99X3.99）
=-98.96kN/m2
4.地基基础承载力验算
修正后的地基承载力特征值为:
fa二342.20kPa
轴心荷载作用：
由于fa^Pk=-U6.34kPa,所以满足要求！
偏心荷载作用：
由于1.2Xfa$Pkma云-9&96kPa,所以满足要求!
5.承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2条。
1.抗弯计算，计算公式如下：
心討⑵+*氐+尸-
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