塔吊基础施工方案QTZ63.docx
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塔吊基础施工方案QTZ63
可发科技（宿迁）有限公司厂区一期工程H区塔吊基础施工方案
编制：
审核：
审批:
宿迁华夏建设（集团）工程有限公司
二零一五年四月
厂房塔吊基础施工方案
一、编制依据
1、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012
2、《施工现场临时用电安全技术规程》JGJ46-2005
3、《QTZ63塔式起重机使用说明书》、《QTZ40塔式起重机使用说明书》
4、工程现有图纸
5、地质勘探报告。
二、工程概况
1、基本概况
可发科技（宿迁）有限公司厂区一期新建工程（H区）位于玄武湖西路以南、民便河以北、莫干山路以东、五指山路以西，场地占地面积131278.89㎡,总建筑面积261031.73㎡平方米。
本工程共由12栋单体厂房,11栋附属用房组成。
本工程建设单位是可发科技（宿迁）有限公司,监理单位是宿迁市建设工程监理咨询中心有限公司,总承包单位是宿迁华夏建设（集团）工程有限公司,工程开工日期为2015年3月21日.为了加快施工进度,提高垂直运输效率,本工程拟选用18台QTZ63塔吊,二台QTZ40塔吊.
2、地质、水文资料
地耐力允许值：
根据勘探报告各层土的平均厚度见地勘报告,地基承载力见下表
三、塔吊选型及技术性能指标
1、塔吊选型
由于本工程厂房南北向较长（160m长）,东西向为48m,但楼层高度不高.结合现场实际情况以及本工程工期要求为平行施工，本工程设置18台QTZ63塔式起重机。
考虑到塔吊的利用率，本工程选用臂长为55m长，高度根据楼层高度不同分别设置高度在28m-35m。
2、QTZ63塔吊、QTZ40塔吊技术参数
2.1、QTZ63塔机为水平起重臂、小车变幅，该机的特色有：
2.1.1.性能参数及技术指标国内领先，最大工作幅度55m，最大起重量为6t。
2.2.2.该机有地下浇注基础固定式、底架固定独立式、外墙附着等工作方式，适用各种不同的施工对象，独立式的起升高度为28m，附着式的起升高度为120m。
该机主要特点如下：
2.1.3、塔机的自身加节采用液压顶升,使塔身能随着建筑物高度的升高而升高，塔机的起重性能在各种高度下保持不变。
2.1.4、刚性双拉杆悬挂大幅度起重臂，起重臂刚度好，自重轻，断面小，风阻小，外形美观，长度有几种变化，满足不同施工要求；
2.1.5、安全装置具有起高限制器、变幅小车行程限位器、力矩限制器、起重量限制器装置等安全保护装置，可保证工作安全可靠。
2.2、QTZ63塔吊主要技术参数
2.3、QTZ40塔吊主要技术参数
部件
单位
参数
公称起重力矩KN.m
KN.M
400
最大起重量
T
4
最大幅度下的额定起重量
T
0.902
工作幅度
M
3~42
起升高度
独立式
M
28
附着式
M
120
起升速度
倍率
2
4
起升速度
M/min
70
35
7.5
35
17.5
3.75
最大起重量
T
1
2
2
2
4
4
转速
R/min
0.375/0.75
变速
M/min
38/19
起升速度
M/min
0.6
重量
平衡重
T
6.4
整机重量
T
18.8
最大回转半径
M
42.94
后臂回转半径
M
10.733
最大工作风速
M/s
20
爬升风速≤
M/s
13
工作环境温度
℃
-20~+40
四、土方开挖及塔基施工
1、土方开挖
本工程基础开挖过程中，进行塔吊位置确定，考虑到基坑的开挖深度以及放坡要求,因此各栋楼塔吊基础中心距承台外边线距离确保在5m范围以外，位置详见总平面布置图。
2、塔吊基础施工
2.1、楼塔吊基础根据塔吊基础图施工,塔基上表面要求平整，其最大误差5mm。
2.2、塔吊基础周边预留集水坑，并做好排水沟，便于基础排水工作。
五、塔吊的变形观察
塔吊在安装完及安装后每星期进行一次垂直度观测，并做好垂直度观测记录；在每次大风或连续大雨后应对塔吊的垂直度、基础标高等作全面观测，发现问题及时与项目技术部及安全部联系解决。
六、接地装置
塔机避雷针的接地和保护接地采用-40*3镀锌扁铁，利用φ48钢管打入地下（埋深至少3米），扁铁与钢管及塔身的连接采用焊接，要求塔吊的接地电阻不得大于4
。
七、QTZ63塔吊基础配筋验算（平面布置见总平图）
塔机荷载
塔机竖向荷载简图
一、参数信息
塔吊型号：
QTZ63，
塔吊起升高度H：
30.00m，
塔身宽度B：
2.5m，
基础埋深d：
2.00m，
自重G：
450.8kN，
基础承台厚度hc：
1.40m，
最大起重荷载Q：
60kN，
基础承台宽度Bc：
5.50m，
混凝土强度等级：
C40，
钢筋级别：
HPB235，
基础底面配筋直径：
18mm
额定起重力矩Me：
630kN·m，
基础所受的水平力P：
30kN，
标准节长度b：
2.8m，
主弦杆材料：
角钢/方钢,
宽度/直径c：
120mm，
所处城市：
江苏徐州市，
基本风压ω0：
0.35kN/m2，
地面粗糙度类别：
B类田野乡村，
风荷载高度变化系数μz：
1.42。
二、塔吊对承台中心作用力的计算
1、塔吊竖向力计算
塔吊自重：
G=450.8kN；
塔吊最大起重荷载：
Q=60kN；
作用于塔吊的竖向力：
Fk＝G＋Q＝450.8＋60＝510.8kN；
2、塔吊风荷载计算
依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中风荷载体型系数：
地处江苏徐州市，基本风压为ω0=0.35kN/m2；
查表得：
风荷载高度变化系数μz=1.42；
挡风系数计算：
φ=[3B+2b+（4B2+b2）1/2]c/（Bb）=[（3×2.5+2×2.8+（4×2.52+2.82）0.5）×0.12]/（2.5×2.8）=0.323；
因为是角钢/方钢，体型系数μs=2.354；
高度z处的风振系数取：
βz=1.0；
所以风荷载设计值为：
ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×2.354×1.42×0.35=0.819kN/m2；
3、塔吊弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mω=ω×φ×B×H×H×0.5=0.819×0.323×2.5×30×30×0.5=297.604kN·m；
Mkmax＝Me＋Mω＋P×hc＝630＋297.604＋30×1.4＝969.6kN·m；
三、塔吊抗倾覆稳定验算
基础抗倾覆稳定性按下式计算：
e＝Mk/（Fk+Gk）≤Bc/3
式中e──偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离；
Mk──作用在基础上的弯矩；
Fk──作用在基础上的垂直载荷；
Gk──混凝土基础重力，Gk＝25×5.5×5.5×1.4=1058.75kN；
Bc──为基础的底面宽度；
计算得：
e=969.6/（510.8+1058.75）=0.618m<5.5/3=1.833m；
基础抗倾覆稳定性满足要求！
四、地基承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第5.2条承载力计算。
计算简图:
基础底面边缘的最大压力值计算：
当偏心距e
Pkmax＝（Fk+Gk）/A+Mk/W
式中：
Fk──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重和最大起重荷载,Fk＝510.8kN；
Gk──基础自重，Gk＝1058.75kN；
Bc──基础底面的宽度，取Bc=5.5m；
Mk──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，Mk＝969.6kN·m；
W──基础底面的抵抗矩，W=0.118Bc3=0.118×5.53=19.632m3；
不考虑附着基础设计值：
Pkmax=（510.8+1058.75）/5.52+969.6/19.632=101.274kPa；
Pkmin=（510.8+1058.75）/5.52-969.6/19.632=2.498kPa；
实际计算取的地基承载力设计值为:
fa=100.000kPa；
地基承载力特征值fa大于压力标准值Pk=51.886kPa，满足要求！
地基承载力特征值1.2×fa大于无附着时的压力标准值Pkmax=101.274kPa，满足要求！
五、基础受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第8.2.8条。
验算公式如下:
F1≤0.7βhpftamho
式中βhp--受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0.当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用；取βhp=0.95；
ft--混凝土轴心抗拉强度设计值；取ft=1.71MPa；
ho--基础冲切破坏锥体的有效高度；取ho=1.35m；
am--冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；am=（at+ab）/2；
am=[2.50+（2.50+2×1.35）]/2=3.85m；
at--冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽（即塔身宽度）；取at＝2.5m；
ab--冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；ab=2.50+2×1.35=5.20；
Pj--扣除基础自重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；取Pj=121.53kPa；
Al--冲切验算时取用的部分基底面积；Al=5.50×（5.50-5.20）/2=0.83m2
Fl--相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。
Fl=PjAl；
Fl=121.53×0.83=100.26kN。
允许冲切力：
0.7×0.95×1.71×3850.00×1350.00=5910337.13N=5910.34kN>Fl=100.26kN；
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
1.抗弯计算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第8.2.11条。
计算公式如下:
式中：
MI--任意截面I-I处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值；
a1--任意截面I-I至基底边缘最大反力处的距离；取a1=（Bc-B）/2＝（5.50-2.50）/2=1.50m；
Pmax--相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值，取121.53kN/m2；
P--相应于荷载效应基本组合时在任意截面I-I处基础底面地基反力设计值，[BcPmax-a1（Pmax-1.2×Pmin）]/Bc＝[5.5×121.529－1.5×（121.529－1.2×2.498）]/5.5=89.202kPa；
G--考虑荷载分项系数的基础自重，取G=1.35×25×Bc×Bc×hc=1.35×25×5.50×5.50×1.40=1429.31kN/m2；
l--基础宽度，取l=5.50m；
a--合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离，取a=2.13m；
a'--截面I-I在基底的投影长度,取a'=2.50m。
经过计算得MI=1.502×[（2×5.50+2.50）×（121.53+89.20-2×1429.31/5.502）+（121.53-89.20）×5.50]/12=327.55kN·m。
2.配筋面积计算
αs=M/（α1fcbh02）
ζ=1-（1-2αs）1/2
γs=1-ζ/2
As=M/（γsh0fy）
式中，αl--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，取为0.94,期间按线性内插法确定，取αl=1.00；
fc--混凝土抗压强度设计值，查表得fc=19.10kN/m2；
ho--承台的计算高度，ho=1.35m。
经过计算得：
αs=327.55×106/（1.00×19.10×5.50×103×（1.35×103）2）=0.002；
ξ=1-（1-2×0.002）0.5=0.002；
γs=1-0.002/2=0.999；
As=327.55×106/（0.999×1.35×103×210.00）=1156.36mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
5500.00×1400.00×0.15%=11550.00mm2。
故取As=11550.00mm2。
建议配筋值：
HPB235钢筋，18@160mm。
承台底面单向根数46根。
实际配筋值11707mm2。
八、QTZ40塔吊基础配筋验算
十字梁式基础计算书
计算依据：
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
一、塔机属性
塔机型号
QTZ40
塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）
28
塔机独立状态的计算高度H（m）
31
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B（m）
1.6
二、塔机荷载
1、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1（kN）
401.4
起重荷载标准值Fqk（kN）
40
竖向荷载标准值Fk（kN）
441.4
水平荷载标准值Fvk（kN）
18.927
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
674.077
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'（kN）
401.4
水平荷载标准值Fvk'（kN）
45.246
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
615.929
2、塔机传递至基础荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1（kN）
1.35Fk1＝1.35×401.4＝541.89
起重荷载设计值FQ（kN）
1.35FQk＝1.35×40＝54
竖向荷载设计值F（kN）
541.89+54＝595.89
水平荷载设计值Fv（kN）
1.35Fvk＝1.35×18.927＝25.551
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.35Mk＝1.35×674.077＝910.004
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
1.35Fk'＝1.35×401.4＝541.89
水平荷载设计值Fv'（kN）
1.35Fvk'＝1.35×45.246＝61.082
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.35Mk＝1.35×615.929＝831.504
三、基础验算
基础布置
十字梁长b（m）
6.2
十字梁宽l（m）
1.4
加腋部分宽度a（m）
1
基础梁高度h（m）
1.25
基础参数
基础混凝土强度等级
C35
基础混凝土自重γC（kN/m3）
25
基础上部覆土厚度h'（m）
0
基础上部覆土的重度γ'（kN/m3）
19
基础混凝土保护层厚度δ（mm）
40
地基属性
地基承载力特征值fak（kPa）
100
基础埋深的地基承载力修正系数ηd
1.6
基础底面以下的土的重度γ（kN/m）
20
基础底面以上土的加权平均重度γm（kN/m3）
19.3
基础埋置深度d（m）
1.5
修正后的地基承载力特征值fa（kPa）
130.88
软弱下卧层
软弱下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值faz（kPa）
222.64
地基变形
基础倾斜方向一端沉降量S1（mm）
30
基础倾斜方向另一端沉降量S2（mm）
20
基础倾斜方向的基底宽度b'（mm）
20000
基础布置图（见总平面布置图）
基础底面积：
A=2bl-l2+2a2=2×6.2×1.4-1.42+2×12=17.4m2
基础中一条形基础底面积：
A0=bl+2（a+l）a=6.2×1.4+2×（1+1.4）×1=13.48m2
基础及其上土的自重荷载标准值：
Gk=AhγC=17.4×1.25×25=543.75kN
基础及其上土的自重荷载设计值：
G=1.35Gk=1.35×543.75=734.062kN
1、偏心距验算
条形基础的竖向荷载标准值：
Fk''=（Fk+Gk）A0/A=（441.4+543.75）×13.48/17.4=763.208kN
F''=（F+G）A0/A=（595.89+734.062）×13.48/17.4=1030.331kN
e=（Mk+FVk·h）/Fk''=（674.077+18.927×1.25）/763.208=0.914m≤b/4=6.2/4=1.55m
满足要求！
2、基础偏心荷载作用应力
（1）、荷载效应标准组合时，基础底面边缘压力值
e=0.914m≤b/6=6.2/6=1.033m
I=lb3/12+2×al3/12+4×[a4/36+a2/2（a/3+l/2）2]=1.4×6.23/12+2×1×1.43/12+4×[14/36+12/2×（1/3+1.4/2）2]=30.509
基础底面抵抗矩：
W=I/（b/2）=30.509/（6.2/2）=9.842m3
Pkmin=Fk''/A0-（Mk+FVk·h）/W=763.208/13.48-（674.077+18.927×1.25）/9.842=-14.279kPa
Pkmax=Fk''/A0+（Mk+FVk·h）/W=763.208/13.48+（674.077+18.927×1.25）/9.842=127.514kPa
（2）、荷载效应基本组合时，基础底面边缘压力值
Pmin=F''/A0-（M+FV·h）/W=1030.331/13.48-（910.004+25.551×1.25）/9.842=-19.276kPa
Pmax=F''/A0+（M+FV·h）/W=1030.331/13.48+（910.004+25.551×1.25）/9.842=172.145kPa
3、基础轴心荷载作用应力
Pk=（Fk+Gk）/A=（441.4+543.75）/17.4=56.618kN/m2
4、基础底面压应力验算
（1）、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηdγm（d-0.5）=100+1.6×19.3×（1.5-0.5）=130.88kPa
（2）、轴心作用时地基承载力验算
Pk=56.618kPa≤fa=130.88kPa
满足要求！
（3）、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=127.514kPa≤1.2fa=1.2×130.88=157.056kPa
满足要求！
5、基础抗剪验算
基础有效高度：
h0=H-δ-D/2=1250-40-16/2=1202mm
塔身边缘至基础底边缘最大反力处距离：
a1=（b-20.5B）/2=（6.2-20.5×1.6）/2=1.969m
塔身边缘处基础底面地基反力标准值：
假设Pkmin=0,偏心安全
Pk1=Pkmax-a1（Pkmax-Pkmin）/b=127.514-1.969×（127.514-0）/6.2=87.026kPa
基础自重在基础底面产生的压力标准值：
PkG=Gk/A=543.75/17.4=31.25kPa
基础底平均压力设计值：
P=γ（（Pkmax+Pk1）/2-PkG）=1.35×（（127.514+87.026）/2-31.25）=102.627kPa
基础所受剪力：
V=pa1l=102.627×1.969×1.4=282.849kN
h0/l=1202/1400=0.859≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×1400×1202/1000=7025.69kN≥V=282.849kN
满足要求！
6、软弱下卧层验算
基础底面处土的自重压力值：
pc=dγm=1.5×19.3=28.95kPa
下卧层顶面处附加压力值：
pz=lb（Pk-pc）/（2（b+2ztanθ）2）
=1.4×6.2×（73.082-28.95）/（2×（6.2+2×2×tan20°）2）=3.268kPa
软弱下卧层顶面处土的自重压力值：
pcz=zγ=2×20=40kPa
软弱下卧层顶面处修正后地基承载力特征值
faz=222.64kPa
作用在软弱下卧层顶面处总压力：
pz+pcz=3.268+40=43.268kPa≤faz=222.64kPa
满足要求！
7、地基变形验算
倾斜率：
tanθ=|S1-S2|/b'=|30-20|/20000=0.0005≤0.001
满足要求！
四、基础配筋验算
基础底部配筋
HRB33510Φ16
基础上部配筋
HRB33510Φ16
基础腰筋配筋
HPB3004Φ12
基础箍筋配筋
HPB300Φ8@200
基础箍筋肢数n
双
1、基础底弯矩计算
基础底均布荷载设计值：
q1=pl=102.627×1.4=143.678kN/m
塔吊边缘弯矩：
M=q1a12/2=143.678×1.9692/2=278.412kN·m
2、基础配筋计算
（1）、基础梁底部配筋
αS1=M/（α1fclh02）=278.412×106/（1×16.7×1400×12022）=0.008
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.008）0.5=0.008
γS1=1-ζ1/2=1-0.008/2=0.996
As1=M/（γS1h0fy1）=278.412×106/（0.996×1202×300）=775mm2
最小配筋率：
ρ=max（0.2,45ft/fy1）=max（0.2,45×1.57/300）=max（0.2,0.236）=0.236%
基础底需要配筋：
A1=max（775，ρlh0）=max（775，0.0024×1400×1202）=3963mm2
基础梁底实际配筋：
As1'=3972mm2＞A1=3963mm2
（2）、基础梁上部配筋
基础梁上部实际配筋：
As2'=2010mm2≥0.5As1'=1005mm2
满足要求！
（3）、基础梁腰筋配筋
梁腰筋按照构造配筋HPB3004Φ12
（4）、基础梁箍筋配筋
箍筋抗剪
截面高度影响系数：
βh=（800/h0）0.25=（800/1202）0.25=0.903
0.7βhftlh0=0.7×0.903×1.57×103×1.4×1.202=1670.423kN≥V=282.849kN
按构造规定选配钢筋！
配箍率验算
ρsv=nAsv1/（ls）=2×50.24/（1400×200）=0.143%＞ρsv，min=0.24ft/fyv=0.24×1.57/270=0.14%
（5）、基础加腋处配筋
基础加腋处，顶部与底部配置水平构造筋Φ12@200mm、竖向构造箍筋Φ8@200mm，外侧纵向筋Φ10@200mm。
五、配筋示意图
基础配筋图
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