三桩天然地基塔吊基础方案.docx

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三桩天然地基塔吊基础方案

重庆茶园公共租赁住房（城南家园）

塔

吊

基

础

设

计

方

案

工程名称:

重庆茶园公共租赁房6、7、8组团

施工单位:

中国建筑第七工程局有限公司

一、工程概况1

二、主要编制依据1

三、塔吊平面布置2

四、塔吊基础设计3

附：

塔吊基础计算书5

附：

塔吊三桩承台计算书9

一、工程概况

南岸区茶园公共租赁住房6、7、8组团项目，拟建场地位于重庆市南岸区茶园镇。

总建筑面积100万平方米，其中6组团高层住宅14栋，部分有1层地下室，商业裙楼5段，4层地下车库1座；7组团高层住宅9栋，4层地下车库1座，3层幼儿院1座；8组团高层住宅19栋，商业裙楼1段，单层地上设备房3座，3层幼儿院1座，3层地下车库1座。

高层住宅层数23—32层，部分有1层地下室。

住宅标准层高均为3米，地下室-1F层高3.9米，其他层高3.6米，幼儿院层高3.6米。

高层住宅为剪力墙结构，商铺、幼儿园及车库均为框架结构，抗震设防烈度6度，结构抗震等级分别为剪力墙三级和四级，框架三级和四级。

基础为挖方区或桩长在15米以内时采用人工挖孔桩、桩长在15米以上时采用机械悬挖桩基础,上部是承台钢筋混凝土独立柱基、条形基础。

南岸区茶园公共租赁住房项目工程位于南岸区长生桥镇花红村一带，属丘陵斜坡地貌，纵横冲沟发育呈树枝状展布，地形起伏较大，但总体地势北部和南部高，多为山丘，中部为一近东西向的冲沟,地势较低,场地最高点位于南部山顶，标高为316.29m，最低点位于场地中部偏东的丘间凹地,标高为218.62m，相对高差100.67m。

场地最北部地段为一近东西展布的冲沟,底部宽缓,两侧地形较平缓，地形坡度一般在3～15°，多分布为农田，并分布2处鱼塘,其间分布村属企业3处,施工时已部分搬迁,场地中部为一近东西向的深沟,地形切割较大，，两侧地形坡度一般5～25°，局部为30～35°或为陡坎。

斜坡上多种植花卉林木,有少量耕地，植被发育。

底部冲沟现多分布为农田和鱼塘，场地内现有自然斜坡稳定。

二、主要设计依据

2.1《QTZ63塔式起重机说明书》厂家提供

2.2《起重机械安全规程》GB6067-85

2.3《起重机械用钢丝绳检查和报废实用规范》GBT5972-2006

2.4《起重机械超载保护装置安全技术规范》GB12602-90

2.5《建筑塔式起重机性能试验规范和方法》GB5201-85

2.6《塔式起重机设计规范》GB-T13752-1992

2.7《建筑地基基础设计规范》GB 50007---2002

2.8《南岸区茶园公共租赁房项目工程岩土工程详细勘察报告》

2.9南岸区茶园公共租赁房项目施工图纸

三、塔吊平面布置

3.1塔吊的布置原则：

（1）基于现场的实际情况，在总体布置时，根据不同的施工位置和工作量，既要保证各楼栋的进度，又不影响相邻楼栋的施工，合理布置才能提高工作效率，在综合考虑的基础上制定合理可行的塔吊布置方案和安装平衡方案。

（2）根据现场实际情况，使塔吊吊运范围尽可能覆盖整个施工面，不产生或少产生盲点。

（3）塔吊在垂直方向需避免穿越主梁、基础承台（或工程桩），同时避开施工范围内的重要构筑物。

（4）低位塔臂端部与高位塔身距离不小于2m，高位塔吊钩与低位塔垂直距离不小于2m。

（5）布置塔吊的同时，还考虑拆塔方便。

（6）塔吊的稳定性就是塔吊抗倾覆的能力，塔吊最大的事故就是倾翻倒塌。

做塔吊基础时，一定要确保地耐力符合设计要求，钢筋混凝土的强度至少达到设计值的80%。

有地下室工程的塔吊基础要采取特别的处理措施：

有的要在基础下打桩，并将桩端的钢筋与基础地脚螺栓牢固的焊接在一起。

混凝土基础底面要平整夯实，基础底部不能作成锅底状。

基础的地脚螺栓尺寸误差必须严格按照基础图的要求施工，地脚螺栓要保持足够的露出地面的长度，每个地脚螺栓要双螺帽预紧。

在安装前要对基础表面进行处理，保证基础的水平度不能超过1/1000。

同时塔吊基础不得积水，积水会造成塔吊基础的不均匀沉降。

在塔吊基础附近内不得随意挖坑或开沟。

3.2塔吊高度协调措施

　　因各楼栋建筑高度不一致，塔吊型号不同，其塔吊臂长和塔身标准节都不一样，因此其附墙锚固标高不相同，塔机布置协调要充分考虑塔机在有限自由高度中作业，调整锚固附墙位置，详细计算每阶段各塔的高度，既要保证施工需要的高度，又要适时顶升塔身，如不能及时按计划顶升，则平衡格局被打乱，势必造成施工混乱，影响整个工程。

为此在工程施工初根据工程现场的实际情况，制定塔吊安装协调方案。

高差控制要求：

高位塔吊钩与低位塔垂直距离不小于2m。

四、塔吊基础设计

结合本工程图纸、地勘报告和现场实际情况，对处于挖方区天然地基的塔机采用天然基坑钢筋混凝土基础，处于回填区的塔机采用旋挖桩单桩钢筋混凝土基础。

本方案仅为各个栋号提供参考，各个栋号要根据现场实际情况编写塔吊基础方案。

塔吊天然地基基坑基础

塔吊三桩承台基础

1、混凝土强度等级：

C35；钢筋级别HRB335;基础表面平整度允许偏差1/1000；埋设件的位置、标高和垂直度以及施工工艺符合出厂说明书要求。

2、起重机的混凝土基础周围应修筑边坡和排水设施，并应与基坑保持一定安全距离。

计算书：

QTZ63塔吊天然基础计算书

塔吊天然基础的计算书

一.参数信息

塔吊型号:

QTZ63自重（包括压重）:

F1=788.00kN

最大起重荷载:

F2=60.00kN塔吊倾覆力距:

M=1200.00kN.m

塔吊起重高度:

H=120.00m塔身宽度:

B=1.60m

混凝土强度等级:

C35钢筋级别:

Ⅱ级地基承载力特征值:

500.00kPa基础最小宽度:

Bc=5.00m

基础最小厚度:

h=2.00m基础埋深:

D=2.00m

预埋件埋深:

h=0.5m

二.基础最小尺寸计算

基础的最小厚度取:

H=2.00m

基础的最小宽度取:

Bc=5.00m

三.塔吊基础承载力计算

依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2条承载力计算。

计算简图:

由于偏心距e=M/（F×1.2+G×1.2）=1680.00/（1017.60+2700.00）

=0.45≤B/6=0.83

所以按小偏心计算，计算公式如下：

当考虑附着时的基础设计值计算公式：

式中F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=848.00kN；

G──基础自重与基础上面的土的自重，G=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=2250.00kN；

Bc──基础底面的宽度，取Bc=5.00m；

W──基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=20.83m3；

M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，

M=1.4×1200.00=1680.00kN.m；

经过计算得到:

最大压力设计值Pmax=1.2×（848.00+2250.00）/5.002+1680.00/20.83

=229.34kPa

最小压力设计值Pmin=1.2×（848.00+2250.00）/5.002-1680.00/20.83

=68.06kPa

有附着的压力设计值Pk=1.2×（848.00+2250.00）/5.002=148.70kPa

四.地基基础承载力验算

地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条。

计算公式如下:

其中fa──修正后的地基承载力特征值（kN/m2）；

fak──地基承载力特征值，取500.00kN/m2；

b──基础宽度地基承载力修正系数，取0.00；

d──基础埋深地基承载力修正系数，取0.00；

──基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3；

γm──基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3；

b──基础底面宽度，取6.00m；

d──基础埋深度,取0.00m。

解得修正后的地基承载力特征值fa=500.00kPa

实际计算取的地基承载力特征值为:

fa=500.00kPa

由于fa≥Pk=148.7kPa所以满足要求！

偏心荷载作用：

由于1.2×fa≥Pkmax=229.34kPa以满足要求！

五.受冲切承载力验算

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。

验算公式如下:

式中hp──受冲切承载力截面高度影响系数，取hp=0.90；

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.57kPa；

am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:

am=（1.60+5.00）/2=3.30m；

h0──承台的有效高度，取h0=1.45m；

Pj──最大压力设计值，取Pj=229.34kPa；

Fl──实际冲切承载力：

Fl=229.34×（5.002-4.502）/4=272.35kN。

允许冲切力：

0.7×0.90×1.57×3300×1450=4732843.50N=4732.84kN

实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！

六.承台配筋计算

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。

1.抗弯计算，计算公式如下:

式中a1──截面I-I至基底边缘的距离，取a1=1.70m；

P──截面I-I处的基底反力:

P=（5.00-1.70）×（229.34-68.06）/5.00+68.06=174.51kPa；

a'──截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.60m。

经过计算得:

M=1.702×[（2×5.00+1.60）×（229.34+174.51-2×2250.00/5.002）+（229.34-174.51）×5.00]/12

=691.40kN.m。

2.配筋面积计算,公式如下:

依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

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。

经过计算得s=691.40×106/（1.00×16.70×5.00×103×19502）=0.002

=1-（1-2×0.002）0.5=0.002

s=1-0.002/2=0.999

As=691.40×106/（0.999×1950×300.00）=1183.17mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:

15000mm2。

故取As=15000mm2。

计算书：

塔吊三桩承台基础计算书

塔吊桩基础的计算书

一.参数信息

塔吊型号:

QTZ63自重（包括压重）:

F1=788.00kN最大起重荷载:

F2=60.00kN塔吊倾覆力距:

M=1200.00kN.m塔吊起重高度:

H=120.00m塔身宽度:

B=1.60m

桩混凝土等级:

C35承台混凝土等级:

C35保护层厚度:

50mm边长:

6.00m

承台厚度:

Hc=1.20m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=1.50m

桩直径:

d=0.80m桩间距:

a=4.00m桩钢筋级别:

Ⅱ级桩入土深度:

30.00桩型与工艺:

干作业钻孔灌注桩（d<0.8m）

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=788.00kN

2.塔吊最大起重荷载F2=60.00kN

作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=848.00kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×1200.00=1680.00kN.m

三.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》GJ94-2008的第5.1.1条）

其中Fk──作用于承台顶面的竖向力，Fk=848.00kN；

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=935.28kN；

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:

桩顶竖向力最大压力设计值：

N=1.2×（848.000+935.280）/3+（1680.000×4.00×1.732/3）/[（4.000×1.732/3）2+2×（4.000×1.732/6）2]=1198.300kN

没有抗拔力!

桩顶竖向最大压力标准值:

N=（848.000+935.280）/3+（1200.000×4.00×1.732/3）/[（4.000×1.732/3）2+2×（4.000×1.732/6）2]=940.847kN

没有抗拔力!

2.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M──通过承台形心至各边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值（kN.m）；

Nmax──不计承台及其上土重，三桩中最大基桩竖向力设计值（kN）

sa──桩中心矩

c──塔身宽度

经过计算得到弯矩设计值：

M=（1198.300-935.280/3）×（4.00-1.732×1.60/4）/3=977.322kN.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。

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=977.322×106/（1.000×16.700×6000.000×1150.0002）=0.007

=1-（1-2×0.007）0.5=0.007

s=1-0.007/2=0.996

Asx=Asy=977.322×106/（0.996×1150.000×300.000）=2843.342mm2。

满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!

五.承台截面抗剪切计算

依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.10条

根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对承台的最大剪切力,考虑对称性，记为V=1198.300kN

斜截面受剪承载力满足下面公式：

其中hs──受剪切承载力截面高度影响系数hs=0.913；

──计算截面的剪跨比，取2.783；

b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=6000mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=650mm；

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.57N/mm2；

由于V=1198.300<0.913×2.783×6000×1.57×650/1000=2587.074kN

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=1198.300kN

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0.900

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

Aps──桩身截面面积，Aps=0.503m2。

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!

构造规定：

灌注桩主筋采用6～12根直径12m～14m,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=1198.300kN

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

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=2.5133m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.503m2；

li──第i层土层的厚度,取值如下表；

厚度及侧阻力标准值如下:

土厚度30m，土侧阻力标准值24kPa，土端阻力标准值4750（kPa），粉土或砂土。

由于桩的入土深度为30m,所以桩端是在第1层土层。

最大压力验算:

Ra=2.513×（30×24）+4750.000×0.503=4197.168kN

R=4197.168/2.0+0.240×105.000×8.497=2312.717kN

上式计算的R值大于等于最大压力940.847kN,所以满足要求!