塔吊格构柱基础专项方案.docx
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塔吊格构柱基础专项方案
一、编制依据.......................................................2
二、工程概况.......................................................2
三、地基土特征.....................................................4
四、基础初步确定...................................................6
五、塔吊基础荷载...................................................6
六、塔吊基础计算...................................................6
七、基础计算结果..................................................13
八、塔吊基础施工及安装塔吊........................................14
九、施工安全措施..................................................15
十、格构柱的监测与塔吊纠偏措施....................................16
附图：
1、塔吊平面布置图
2、塔吊基础位置对应地质勘探钻孔位置图
勘察孔位柱状图
3、塔吊说明书中主要参数
4、塔吊定位图
5、塔吊基础详图
6、格构式塔吊剖面图
7、塔身标准节与格构柱节点连接图
1
建筑物
基础形式
主体结构
层次
建筑高度
建筑面积
备注
1#~5#楼
/
剪力墙
22 层
67.21m
122296m2
6#、9#楼
/
剪力墙
16 层
49.81 m
7#、8#楼
/
剪力墙
18 层
55.21m
10#楼
/
框架
3 层
12.33m
11#、12#楼
/
剪力墙
13 层
40.81m
13#、14#楼
/
剪力墙
15 层
46.81m
15#、16#楼
/
剪力墙
13 层
40.81m
地下室
钻孔灌注桩
全埋式框剪
1 层
/
44550m2
苏泊尔·紫桂苑工程塔吊基础施工方案
一、编制依据
1、本工程施工图
2、本工程基坑围护施工图
3、本工程岩土工程勘察报告
4、塔吊使用说明书
5、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
6、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
7、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001
8、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006 版）
9、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
10、《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》JGJ196－2010
11、住建部建质 2009（87）号文件
二、工程概况
苏泊尔·紫桂苑工程位于浙江省玉环坎门镇。
本工程由一层地下车库、地上 15
幢高层、1 幢多层商业用房祖征。
总建筑面积 166846m2，其中地上建筑面积为
122296 m2，地下建筑面积为 44550 m2。
2
根据建设工期和建筑物规模，拟在本工程 2#楼、3#楼、5#楼、6#楼、7#楼、8#
楼、12#楼、15#楼位置分别设置一台 QTZ63 塔吊（基础位置详下表），共设置八台塔
吊，塔吊型号为浙江虎霸建设机械有限公司生产的 QTZ63 塔式起重机，工作半径
55m~58m，安装高度（吊钩高度）不超过 95m，安装方式采用附着式安装，基础拟采
用钻孔灌注桩作为塔吊基础，位于地下室基坑中。
塔吊基础桩与塔身采用钢构柱连
接,塔吊在基础土方开挖前先行安装使用,随着基坑开挖,对钢格构柱进行水平支撑、
斜撑的焊接加固。
塔吊基础定位及施工现场塔吊布置图详见附图，塔吊编号同上述对应楼号。
本工程相对标高±0.000 相当于黄海标高 4.900m（7#楼、8#楼为 5.600m），地
下室底板面结构标高-0.300m（黄海高程），底板厚度 400mm，垫层厚度为 100mm；地
下室顶板面结构标高为 3.55m（黄海高程）。
根据地下室结构标高可确定：
2#楼塔吊基础钻孔灌注桩桩顶标高为-2.3m（黄海高程），
3#楼塔吊基础钻孔灌注桩桩顶标高为-1.7m（黄海高程），
5#楼塔吊基础钻孔灌注桩桩顶标高为-1.8m（黄海高程），
6#楼塔吊基础钻孔灌注桩桩顶标高为-1.8m（黄海高程），
7#楼塔吊基础钻孔灌注桩桩顶标高为-1.7m（黄海高程），
8#楼塔吊基础钻孔灌注桩桩顶标高为-4.2m（黄海高程），
13#楼塔吊基础钻孔灌注桩桩顶标高为-1.4m（黄海高程），
15#楼塔吊基础钻孔灌注桩桩顶标高为-1.4m（黄海高程）。
桩顶伸入构造承台 100mm，构造承台的尺寸为（长×宽×高：
4000×4000×400mm）；格构柱下部锚入桩内不小于 3m，格构柱顶部标高为
4.050m（黄海高程）。
本方案所述标高未注明均为黄海高程。
3
层号
岩土名称
地基土
承载力
特征值
fak（kpa）
混凝土灌注桩
塔吊位置对应孔号：
土层厚度（m）
桩端阻力
特征值
qpa
（kPa）
桩侧阻力
特征值
Qsia
（kPa）
2#
Z28
3#
Z22
5#
Z18
6#
Z63
①2
（粉质黏土）填土
65
12
①3
淤泥夹粉砂
50
7
1.48
1.17
②1
淤泥
45
5
17.8
17.58
18.28
16.50
②2
黏土
80
8
9.60
③1
黏土
180
21
4.2
4.60
3.10
2.50
③2
黏土
110
11
15.1
14.10
5.60
14.80
③3
含黏性土角砾
200
27
5.3
3.90
④1
黏土
190
500
23
3.00
6.40
7.00
④2
黏土
120
260
14
7.7
14.10
4.50
④3
含黏性土角砾
220
700
29
⑤1
黏土
200
550
24
4.6
1.40
5.50
11.20
⑤2
黏土
130
320
16
3.3
9.80
3.40
⑤3
含黏性土角砾
240
700
30
2.00
0.60
⑥1
黏土
210
650
25
3.7
5.50
3.00
⑥2
黏土
140
300
18
2.00
5.20
4.00
⑥3
含黏性土角砾
250
900
32
3.0
2.00
1.70
4.70
⑦1
黏土
220
700
27
5.6
5.70
3.80
3.30
⑦2
黏土
150
350
19
1.80
⑧
含黏性土砾砂
250
800
30
2.22
2.12
2.02
2.13
有效桩长：
74
80.2
75.2
74.2
三、地基土特征
根据浙江省工程勘察院针对本工程所出的《岩土工程勘察报告》，分析塔吊位置
对应的周围钻孔各土层情况，确定塔吊基础计算所依据的钻孔号。
4
层号
岩土名称
地基土
承载力
特征值
fak（kpa）
混凝土灌注桩
塔吊位置对应孔号：
土层厚度（m）
桩端阻力
特征值
qpa
（kPa）
桩侧阻力
特征值
Qsia
（kPa）
7#
Z69
8#
Z73
13#
Z126
15#
Z112
①2
（粉质黏土）填土
65
12
①3
淤泥夹粉砂
50
7
0.08
0.28
②1
淤泥
45
5
18.70
17.79
15.34
16.50
②2
黏土
80
8
③1
黏土
180
21
2.00
7.50
③2
黏土
110
11
16.00
16.00
3.60
10.00
③3
含黏性土角砾
200
27
④1
黏土
190
500
23
4.00
11.90
2.00
④2
黏土
120
260
14
10.00
8.50
16.60
8.00
④3
含黏性土角砾
220
700
29
1.10
1.50
6.80
⑤1
黏土
200
550
24
3.90
4.50
⑤2
黏土
130
320
16
3.90
6.00
12.50
2.60
⑤3
含黏性土角砾
240
700
30
2.20
0.50
⑥1
黏土
210
650
25
5.30
4.90
5.30
⑥2
黏土
140
300
18
3.10
7.75
⑥3
含黏性土角砾
250
900
32
2.20
2.30
5.20
1.35
⑦1
黏土
220
700
27
8.20
2.20
⑦2
黏土
150
350
19
5.50
4.35
⑧
含黏性土砾砂
250
800
30
2.12
2.51
2.06
2.07
有效桩长：
75.5
72
74.2
75
5
固定
方式
工作工况
非工作工况
H1
H2
M1
M2
M3
P
H1
H2
M1
M2
M3
P
a
27.8
564
996
170
513
a
24.5
1252
67
513
73.5
1796
434
b
22.5
1211
67
513
66.2
1628
434
H1，H2，P 的单位为 KN，M1，M2,M3 的单位为 KN.m
四、基础初步确定
1、根据工程地质勘察报告和工程桩的设计，初步确定塔吊基础为 4 根 Φ800 钻
孔灌注桩，桩心距 1.6 米，桩身砼强度 C30，桩顶标高如前文所述，桩端进入 8 号
土层（含黏性土砾砂层）不小于 2m。
各塔吊基础的桩长见上表。
2、在桩顶处设置构造承台（长×宽×高：
4000×4000×400mm），桩顶进入构造
承台 100mm， 构造承台内配 Φ14@150 双层双向钢筋，砼强度等级 C35。
3、钢构柱截面尺寸为 460×460mm，主肢采用角钢 L140×14，缀板为
400×250×10@700，钢格构柱外侧每隔 2 米设置一道外侧竖向剪刀撑、水平连接杆
件、内部水平剪刀撑杆件，所有连接杆件及剪刀撑采用 L140*14。
钢格柱直接埋设
在桩内,与桩搭接长度不得小于 3 米,格构柱与桩钢筋笼主筋电焊焊接,格构柱伸出
地下室顶板，钢格柱顶标高高出地下室顶板面 0.5m，钢格柱上部焊接承重钢板与塔
机基础节连接。
各塔吊格构柱长度：
2#楼
9.45m、3#8.85m；5#8.75m；6#8.75m；7#8.85m；8#11.35m；13#8.55m；15#8.55m。
五、塔吊基础荷载
1、根据浙江虎霸建设机械有限公司提供的 QTZ63 塔吊使用说明书，基础所受最
六、塔吊基础计算
（一）单桩竖向承载力特征值计算
6
#:
Ra=3.14*0.8*（1.48*7+17.8*5+4.2*21+15.1*11+5.3*27+7.7*14+4.6*24+3.3*
16+3.7*25+3*32+5.6*27+2.22*30）+800*3.14*0.82/4=3351KN，折减系数取 0.8，则
Ra=2680 KN
#:
Ra=3.14*0.8*（17.58*5+4.6*21+14.1*11+3*23+14.1*14+1.4*24+9.8*16+
2*30+2*18+2*32+5.7*27+1.8*19+2.12*30）+800*3.14*0.82/4=3436KN，折减系数取
0.8，则 Ra=2748 KN
#:
Ra=3.14*0.8*（18.28*5+9.6*8+3.1*21+5.6*11+6.4*23+4.5*14+5.5*24+3.4*
6+0.6*30+5.5*25+5.2*18+1.7*32+3.8*27+2.02*30）+800*3.14*0.82/4=3311KN，折
减系数取 0.8，则 Ra=2648 KN
#:
Ra=3.14*0.8*（1.17*7+16.5*5+2.5*21+14.8*11+3.9*27+7*23+11.2*24+3*25+
4*18+4.7*32+3.3*27+2.13*30）+800*3.14*0.82/4=3646KN，折减系数取 0.8，则
Ra=2916 KN
#:
Ra=3.14*0.8*（0.08*7+18.7*5+4*23+16*11+1.1*29+10*14+3.9*24+3.9*16+5.3
*25+2.2*32+8.2*27+2.12*30）+800*3.14*0.82/4=3360KN，折减系数取 0.8，则
Ra=2688 KN
#:
Ra=3.14*0.8*（17.79*5+2*21+16*11+8.5*14+4.5*24+6*16+2.2*30+4.9*25+2*
32+3.1*18+2.3*32+2.2*27+2.51*30）+800*3.14*0.82/4=3282KN，折减系数取 0.8，
则 Ra=2625 KN
3#:
Ra=3.14*0.8*（15.34*5+11.9*23+3.6*11+16.6*14+1.5*29+6*16+2.2*30+4.9
*25+2*32+3.1*18+2.3*32+2.2*27+2.51*30）+800*3.14*0.82/4=3613KN，折减系数取
0.8，则 Ra=2890 KN
15#:
Ra=3.14*0.8*（0.28*7+16.5*5+7.5*21+10*11+2*23+8*14+6.8*29+2.6*16+0
*30+5.3*25+7.75*18+1.35*32+4.35*19+2.07*30）+800*3.14*0.82/4=3475KN，折减
系数取 0.8，则 Ra=2780 KN
说明：
8#塔吊桩基承载力最小，后续验算均以 8#塔吊验算为基准。
其竖向承载力为 2625KN，抗拔力为 2304 KN。
（二）基桩的桩顶作用效应计算
（1）工作工况
7
Fk + Gk
n
513 +160 + 680
4
=338.25KN≤Ra
Fk + GkM k + Fvkh
nL41.6 2
=338.25+613=951.5KN≤1.2Ra
Fk + GkM k + Fvkh
nL41.6 2
=338.25+613=-274.5KN
（2）非工作工况
Fk + Gk
n
434 +160 + 680
4
=318.5KN≤Ra
Fk + GkM k + Fvkh
nL41.6 2
=318.5+972.5=1291KN≤1.2Ra
Fk + GkM k + Fvkh
nL41.6 2
=318.5-972.5=-654KN
（三）桩的抗拔承载力计算
R＇a=μ∑λiqsikuili+Gp
R＇a＞μ∑λiqsikuili=2304KN
∴无论在工作工况还是在非工作工况下，其 Q＇k= Qkmin ≤ R＇a
（四）桩身承载力计算
Q ≤ψc fc Aps + 0.9 f y As
取 Q=γQkmax=1.35Qkmax
其中ψc fc Aps =0.6*14.3*103*3.14*0.82/4=4310.6KN
∴本工程塔吊基础桩，无论在塔吊工作工况下还是在非工作工况下，
Q ≤ψc fc Aps + 0.9 f y As 大于桩身承受的最大压力，符合要求。
故只需构造配筋，按最
小配筋率 0.65%考虑,桩身配筋量为 0.65%*3.14*8002/4=3266mm2,考虑桩身主筋
12φ16，箍筋为 φ6@200,钢筋笼通长布置，其他配筋要求详见附图。
（五）承台计算
1、承台弯矩计算
8
Mx = ∑ Niyi
My = ∑ Nixi
∵本工程塔吊基础承台中，yi、xi=0∴Mx、My=0
（2）承台截面主筋计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010）第 7.2 条受弯构保承载力计算
由于据
（1）计算，M=0，故承台底面、顶面配筋 as=0,As=0
（3）受剪计算
考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力应满足下面公式：
根据上述“2、基桩的桩顶作用效应”中的计算，在塔吊基桩工作与非工作工况
下，取角桩最大竖向力 Qk max = 1291KN（在上述情况中最大值），考虑对称性，取
V=2582KN。
其中：
为计算截面的剪跨比, =4；
ft为混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2；
b为承台计算截面处的计算宽度，b=4000mm；
h0为承台计算截面处的计算高度，h0=300mm；
fy为钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/mm2；
S为箍筋的间距，S=150mm。
经过计算，箍筋的最小配筋面积Asv=（2582*1000-0.350*1.570*4000*300）
*150/（300.000*300）=3204mm2
确定配筋为Φ14@150上下双向配筋，可满足要求。
（4）承台受冲切验算
角桩轴线位于塔身栓的冲切破坏锥体内，且承台高度符合构造要求，故可不进
行承台受角桩冲切的承载力验算。
（六）桩式基础格构柱计算
依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）计算：
1、格构柱截面的力学特性：
格构柱的截面尺寸为0.46*0.46m；
主肢选用:
14号角钢b*d*r=140*14*14mm；
缀板选用（m*m）:
0.40*0.25*0.01
9
主肢的截面力学参数为
A0=37.57cm2，Z0=3.98cm，Ix0=668.81cm4，Iy0=668.81cm4；
Y
XX
30
Y
230 230
460
30
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*[668.81+43.30*（46/2-3.98）2]= 65332cm4；
Iy=4*[668.81+43.30*（46/2-3.98）2]= 65332cm4；
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11.350m；
I ── 格构柱的截面惯性矩，取,Ix=65332cm4，Iy=65332cm4；
A0 ── 一个主肢的截面面积，取37.57cm2。
经过计算得到
x
=54.44,
y
==54.44。
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=0.40m。
a1── 格构架截面长，取 a1=0.46m。
经过计算得 i1=[（0.012+0.402）/48+5*0.462/8]0.5=0.30m；
10
λ1 =2/0.30=6.67<40。
换算长细比计算公式：
max
经过计算得到 max=54.85,
ky
=54.85。
λ1 =2/0.30=6.67<40且，<0.5max=27.43。
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=1291kN；
A── 格构柱横截面的毛截面面积，取4*37.57cm2；
── 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=54.44, 0y=54.44,查《钢结构设计规范》得到
x
=0.84, y=0.84。
经过计算X方向的强度值为102.27N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
Y方向的强度值为102.27N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
4、缀板计算
按构造要求取缀板尺寸
缀板高度：
d≥2b1/3=2*370/3=247取d=250
缀板厚度：
t≥b1/40=370/40=9.25取t=10
缀板间距：
l1≤2b1 =2*370=740 取l1=700
取缀板为400*250*10@700
格构式钢柱分肢线刚度：
I 43.3⨯ 3.162
l1 70
2
两缀板刚度之和 12 ⨯ 37
= 70
70/6.2=11.3＞6，缀板刚度满足要求。
5、缀板与柱肢焊缝计算
缀板剪力：
缀板弯矩：
V = = = 43.8KN
85 235 85 235
Vl1 43800 ⨯ 700
4 4
缀板受力：
Vl1 43.8⨯ 70
2b1 2 ⨯ 37
取缀板端与柱肢连接角焊缝 Lw = 250 -10 = 240mm ，两端转角焊接，取
11
hf = 8mm
，焊缝承受 T 引起的沿焊缝方向的剪应力
e
缝垂直的正应力
σ fx = 6M
he ⋅ Lw ，计算时偏安全地只取竖直焊缝。
焊缝的端部应力最大：
（注：
he = 0.7hf
）
V041400
he ⋅ Lw0.7 ⨯ 8⨯ 240
6M 06 ⨯ 7665000
22
焊缝强度验算：
⎛ σ f
ç
⎭
2 2
2 2 2 2
满足强度要求。
5、转换钢板与格构柱连接可靠性、转换钢板整体抗弯验算：
格构柱的截面尺寸为 0.46*0.46m；
主肢选用:
16 号角钢 b*d*r=160*14*16mm；A0=43.30cm2
4cm 厚转换钢板受力计算：
A、可承受压力：
N=A0*fc=43.30*100*4*215/1000
=3724KN >Nmax=1.35Qkmax=1.35*1291=1743KN
B、可承受弯矩：
截面抵抗矩：
W=BH3/6=460*403/6=49
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