塔吊基础方案1123.docx
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塔吊基础方案1123
宁波江东宁丰2#地块
塔
吊
基
础
专
项
方
案
编制人：
审核人：
编制单位：
浙江二建钟公庙街道印象翡翠大厦项目部
审核人：
审核人：
审核单位：
浙江省二建建设集团有限公司第六分公司
审核人：
批准人：
审批单位：
浙江省二建建设集团有限公司
年月日
目录
一、工程概况………………………………………………………………………3
二、编制依据………………………………………………………………………3
三、设计简介………………………………………………………………………3
四、钢格构柱焊接验收要求………………………………………………………5
五、塔吊基础验收要求……………………………………………………………5
六、设计计算………………………………………………………………………6
七、塔吊基础附图…………………………………………………………………15
附图1.塔吊总平面布置图
附图2.塔吊平面布置图
附图3.塔吊基础立面图
附图4.塔吊基础节点详图
附图5.塔吊基础承台施工图
一、工程概况：
1.1、钟公庙街道印象翡翠大厦项目（施工）工程位于鄞州新城区四明西路-1商业地块，东临广德湖北路，南临四明西路。
本工程由3幢14层公寓式办公（1、2、3号楼）组成，地下室为一层。
主要功能为公寓式办公、商业用房、物业管理用房和大型停车场。
项目地面用地面积为12556㎡，总建筑面积33135㎡，其中地上建筑面积24861㎡，地下建筑面积8274㎡。
本工程室内设计标高±0.000相当于黄海高程3.800。
1.2本工程安排ZJ5710型2台。
均采用钢格构柱－钢筋砼承台形式，塔吊回转半径均为55米，1#塔吊位于13轴交3-B轴以西、2#塔吊位于13轴交D轴以西。
塔吊位置的地下室底板面标高为-5.25m，顶板面为+0.00m，支撑面标高为-2.70m，底板厚度为0.45m。
二、编制依据
2.1建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；
2.2塔式起重机混凝土基础工程技术规程（JGJ/T187-2009）；
2.3宁波建筑桩基设计与施工细则（2001甬DBJ02-12）；
2.4钢结构设计规范（GB50017-2012）；
2.5宁波华东核工业工程勘察院提供的《鄞州新城区四明西路-1商业地块岩土工程勘察报告（详细勘察）》；
2.6《浙江建机集团QTZ80（ZJ5710）塔式起重机使用说明书》；
2.7钟公庙街道印象翡翠大厦项目（施工）提供的施工图纸；
三、设计简介
3．1塔吊混凝土基础的荷载
ZJ5710塔吊生产厂家为浙江建机集团。
混凝土基础的荷载见下表
载荷工况
基础载荷
F（KN）
M（KN.m）
Fh
Fv
M
Mk
ZJ5710
非工作状态
71
785
1668
0
注：
非工作状态示意暴风袭击等最不利情况。
Fh、Fv、M为基础最大弯矩工况荷载。
详见塔吊说明书
根据ZJ5710塔式起重机说明书参数：
塔吊型号:
ZJ5710塔机整机自重标准值:
Fk1=785kN（120m高度总重）
起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN塔吊最大起重力矩:
M=1668.00kN.m
塔吊独立高度:
H=40.5m塔身宽度:
B=1.60m
非工作状态下塔身弯矩:
M1=0kN.m桩混凝土等级:
C35
承台混凝土等级:
C35保护层厚度:
30mm
矩形承台边长:
5.0m承台厚度:
Hc=1.250m
承台箍筋间距:
S=200mm承台钢筋级别:
HRB335
承台顶面埋深:
D=0.000m桩直径:
d=0.800m
桩间距:
a=3.200m桩钢筋级别:
HRB335
桩入土深度:
33.00m桩型与工艺:
泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩
3.2桩基设计简介
本工程共采用2台塔吊，编号为1#、2#，具体布置见附图。
塔吊设计高度为95米，按120m总重计算。
基坑内塔吊基础桩采用Φ800钻孔灌注桩，塔吊桩基础其上部为格构式钢柱，钢柱伸入基础承台为1.1米，设计基础承台顶标高为-0.95米，承台底标高-2.2米，比支撑面高出500mm。
钢格构柱的柱顶标高为-1.1米，钢柱一直伸入钢筋笼3米。
基础桩的桩顶标高同工程桩的桩顶标高为-6.95米，桩端以7层粉质粘土层作为桩端持力层。
桩尖进入第7层1.94米，即相对标高为-39.95m。
计算桩长L1＝33M；钢格构柱悬臂长L2＝8.85M。
格构柱设计，底板面标高为-5.25m，-1.1m到-9.95m之间采用4根520*520mm的钢格构柱，每根格构采用4根L160*16的角钢组成，缀板选用宽480mm，厚12mm间距600mm进行设置。
格构柱总长度为8.85米，下部伸入桩基础3米，上部伸入混凝土塔吊基础1.1米。
格构柱计算按8.85米独立高度计算，不考虑加焊水平杆件可以满足要求，为了增强格构柱的稳定性，四根格构柱之间在桩基承台以下每2.5米设置二道L160*16水平剪刀撑及垂直剪刀撑，水平拉杆之间采用L160*16角钢十字撑。
3.3地质概况
由于1#、2#塔吊所对应的主楼为14层的公寓式办公楼，塔吊安装高度最高，取ZK10号勘探孔所对应的土层分布情况：
序号
层号
土层名
厚度（m）
黄海高程（m）
侧阻力特征值（qsa）
端阻力特征值（qpa）
地基承载力特征值fak（Kpa）
1
1
素填土
1.7
0.89
2
2
粘土
1.7
-0.81
10
80
3
3
淤泥质粘土
8.2
-9.01
5
50
4
5-1
粉质粘土
10.4
-19.41
28
170
5
5-2
粉质粘土夹粉土
8.8
-28.21
20
140
6
6
粉质粘土
6
-34.21
23
130
7
7
粉质粘土
17.3
-51.51
34
600
180
8
8
中砂
2.5
-54.01
40
1200
230
9
9
粉质粘土
12.7
-66.71
36
850
200
四、钢格构柱焊接验收要求
按GB50205-2012钢结构工程施工质量验收规范进行验收。
1、角焊缝焊接厚度为10mm；
2、角钢材质为Q235，焊条采用J422型；
3、焊工必须经考试合格并取得合格证书。
持证焊工必须在其考试及其认可范围内施工；d、焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷；
4、焊缝感官应达到：
外形均匀、成型较好，焊道过度比较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净。
五、塔吊基础验收要求
1、混凝土强度等级采用C35；
2、基础表面平整度允许偏差1/1000；
3、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。
4、起重机的混凝土基础应验收合格后，方可使用。
5、起重机的金属结构、及所有电气设备的金属外壳，应有可靠的接地装置，接地电阻不应大于10Ω。
6、按塔机说明书，核对基础施工质量关键部位。
7、检测塔机基础的几何位置尺寸误差，应在允许范围内，测定水平误差大小，以便准备垫铁。
8、机脚螺丝应严格按说明书要求的平面尺寸设置，允许偏差不得大于5mm。
9、基础砼浇筑完毕后应浇水养护，达到砼设计强度方可进行上部结构的安装作业。
如提前安装必须有同条件养护砼试块试验报告，强度达到安装说明书要求。
10、塔吊基础砼浇筑后应按规定制作试块，基础内钢筋必须经质检部门、监理部门验收合格方可浇筑砼，并应作好、隐检记录。
以备作塔吊验收资料。
11、塔吊基础施工后，四周应排水良好，以保证基底土质承载力。
12、塔机的避雷装置宜在基础施工时首先预埋好，塔机的避雷针可用圆钢或扁钢直接与基础底板钢筋焊接相连，焊接长度不小于10d，圆钢或扁钢净面积不得小于72㎜2。
13、塔吊基础的钻孔灌注桩施工严格按本工程桩基工程施工方案进行施工质量控制。
14、基础塔吊砼拆模后应在四角设置沉降观测点，并完成初始高程测设，在上部结构安装前再测一次，以后在上部结构安装后每半月测设一次，发现沉降过大、过快、不均匀沉降等异常情况应立即停止使用，并汇报公司工程技术部门分析处理后，方可决定可断续使用或不能使用。
15、桩基施工时应注意格构柱下部伸入桩基础3米，严格按照方案设计标高，土方施工时边开挖边设置水平剪刀撑和垂直剪刀撑，及时跟进。
16、由于塔吊承台设置在支撑面之上500mm，在拆除支撑时应注意对承台的保护，承台周边的支撑采用人工凿除。
六、设计计算
本工程塔吊基础设计计算采用PKPM设计软件，具体如下：
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）。
一.参数信息
塔吊型号:
ZJ5710
塔机自重标准值:
Fk1=785.00kN
起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN
塔吊最大起重力矩:
M=1668kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=0kN.m
塔吊计算高度:
H=95m
塔身宽度:
B=1.6m
桩身混凝土等级:
C35
承台混凝土等级:
C35
保护层厚度:
H=30mm
矩形承台边长:
H=5.0m
承台厚度:
Hc=1.25m
承台箍筋间距:
S=200mm
承台钢筋级别:
HRB335
承台顶面埋深:
D=0.0m
桩直径:
d=0.8m
桩间距:
a=3.2m
桩钢筋级别:
HRB335
桩入土深度:
33m
桩型与工艺:
泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩
计算简图如下：
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1）塔机自重标准值
Fk1=785kN
2）基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.25×25=781.25kN
3）起重荷载标准值
Fqk=60kN
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
a.塔机所受风均布线荷载标准值（Wo=0.5kN/m2）
=0.8×1.59×1.95×1.39×0.5=0.69kN/m2
=1.2×0.69×0.35×1.6=0.46kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.46×95.00=44.02kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×44.02×95.00=2091.00kN.m
2）非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（本地区Wo=0.50kN/m2）
=0.8×1.66×1.95×1.39×0.50=1.80kN/m2
=1.2×1.80×0.35×1.60=1.21kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=1.21×95.00=114.90kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×114.90×95.00=5457.63kN.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
Mk=0+0.9×（1668+2091.00）=3383.10kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=0+5457.63=5457.63kN.m
三.桩竖向力计算
非工作状态下：
Qk=（Fk+Gk）/n=（785+781.25）/4=391.56kN
Qkmax=（Fk+Gk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（785+781.25）/4+（5457.63+114.90×1.25）/4.52=1629.46kN
Qkmin=（Fk+Gk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（785+781.25-0）/4-（5457.63+114.90×1.25）/4.52=-846.34kN
工作状态下：
Qk=（Fk+Gk+Fqk）/n=（785+781.25+60）/4=406.56kN
Qkmax=（Fk+Gk+Fqk）/n+（Mk+Fvk×h）/L
=（785+781.25+60）/4+（3383.10+44.02×1.25）/4.52=1166.40kN
Qkmin=（Fk+Gk+Fqk-Flk）/n-（Mk+Fvk×h）/L
=（785+781.25+60-0）/4-（3383.10+44.02×1.25）/4.52=-353.28kN
四.承台受弯计算
1.荷载计算
不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值：
工作状态下：
最大压力Ni=1.35×（Fk+Fqk）/n+1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×（785+60）/4+1.35×（3383.10+44.02×1.25）/4.52=1310.97kN
最大拔力Ni=1.35×（Fk+Fqk）/n-1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×（785+60）/4-1.35×（3383.10+44.02×1.25）/4.52=-740.60kN
非工作状态下：
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×785/4+1.35×（5457.63+114.90×1.25）/4.52=1936.10kN
最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×（Mk+Fvk×h）/L
=1.35×785/4-1.35×（5457.63+114.90×1.25）/4.52=-1406.23kN
2.弯矩的计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条
其中Mx,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值（kN.m）；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；
Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值（kN）。
由于非工作状态下，承台正弯矩最大：
Mx=My=2×1936.10×0.80=3097.76kN.m
承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-1406.23×0.80=-2249.96kN.m
3.配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
式中α1──系数，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，α1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。
底部配筋计算:
αs=3097.76×106/（1.000×16.700×5000.000×12202）=0.0249
=1-（1-2×0.0249）0.5=0.0252
γs=1-0.0252/2=0.9874
As=3097.76×106/（0.9874×1220.0×300.0）=8572.0mm2
顶部配筋计算:
αs=2249.96×106/（1.000×16.700×5000.000×12202）=0.0181
=1-（1-2×0.0181）0.5=0.0183
γs=1-0.0183/2=0.9874
As=2249.96×106/（0.9909×1220.0×300.0）=6204.1mm2
五.承台剪切计算
最大剪力设计值：
Vmax=1936.10kN
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的第6.3.4条。
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：
式中λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2；
b──承台的计算宽度，b=5000mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1220mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/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.承台受冲切验算
角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩冲切承载力验算
七.桩身承载力验算
桩身承载力计算依据《建筑桩基技术规范》（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=1.35×1629.46=2199.77kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中Ψc──基桩成桩工艺系数，取0.75
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.7N/mm2；
Aps──桩身截面面积，Aps=502655mm2。
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=1.35×Qkmin=-1142.56kN
经过计算得到受拉钢筋截面面积As=3808.519mm2。
由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为1005mm2
综上所述，全部纵向钢筋面积3809mm2
八.桩竖向承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）的第6.3.3和6.3.4条
轴心竖向力作用下，Qk=406.56kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=1629.46kN
桩基竖向承载力必须满足以下两式：
单桩竖向承载力特征值按下式计算：
其中Ra──单桩竖向承载力特征值；
qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值；
qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=2.51m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2；
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
土层厚度（m）
侧阻力特征值（kPa）
端阻力特征值（kPa）
土名称
3
5.86
5
0
淤泥质粘土
5-1
10.4
28
0
粉质粘土
5-2
8.8
20
0
粉质粘土
6
6
23
0
粉质粘土夹粉土
7
1.94
34
600
粉质粘土
由于桩的入土深度为33m,所以桩端是在第7层土层。
最大压力验算:
Ra=2.51×（5.86×5+10.4×28+8.8×20+6×23+1.94×34）+600×0.50=2062.04kN
由于:
Ra=2062.04>Qk=406.56,最大压力验算满足要求!
由于:
1.2Ra=2474.45>Qkmax=1629.46,最大压力验算满足要求!
九.桩的抗拔承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）的第6.3.5条
偏心竖向力作用下，Qkmin=-846.34kN
桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：
式中Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；
λi──抗拔系数；
Ra=2.51×（0.750×5.86×5+0.750×10.4×28+0.750×8.8×20+0.750×6×23+0.750×1.94×34）=1403.275kN
Gp=0.503×（33×25-29.5×10）=266.407kN
由于:
1403.28+266.41>=846.34，抗拔承载力满足要求!
十.桩式基础格构柱计算
依据《钢结构设计规范》（GB50017-2011）。
1.格构柱截面的力学特性：
格构柱的截面尺寸为0.520×0.520m；
主肢选用:
16号角钢b×d×r=160×16×16mm；
缀板选用（m×m）:
0.012×0.480
主肢的截面力学参数为A0=49.067cm2，Z0=4.550cm，Ix0=1175.080cm4，Iy0=1175.080cm4；
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×[1175.080+49.067×（52/2-4.550）2]=95003.720cm4；
Iy=4×[1175.080+49.067×（52/2-4.550）2]=95003.720cm4；
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8.850m；
I──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=95003.720cm4，Iy=95003.720cm4；
A0──一个主肢的截面面积，取49.067cm2。
经过计算得到λx=40.225,λy=40.225。
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=0.012m。
h──缀板长度，取h=0.480m。
a1──格构架截面长，取a1=0.520m。
经过计算得i1=[（0.0122+0.4802）/48+5×0.5202/8]0.5=0.417m。
γ1=8.850/0.417=21.228。
换算长细比计算公式：
经过计算得到λkx=45.483,λky=45.483。
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=1.35Qkmax=2199.775kN；
A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×49.067cm2；
φ──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λ0x=45.483，λ0y=45.483≤150
满足要求!
查《钢结构设计规范》得到φx=0.878,φy=0.878。
X方向：
N/φA=2199775/（0.878×19626.8）=128≤215.000N/mm2满足要求!
Y方向：
N/φA=2199775/（0.878×19626.8）=128≤215.000N/mm2满足要求!
4.格构分肢的长细比验算：
由于格构形式采用，分肢选取16号角钢b×d×r=160×16×16mm，其回转半径i=31.4mm。
λ1=L/i=600/31.4=19.108≤0.5×
λ0x=22.741且小于等于40满足要求!
塔吊计算满足要求！
七、塔吊基础附图
附图1.塔吊总平面布置图
附图2.塔吊平面布置图
附图3.塔吊基础立面图
附图4.塔吊基础节点详图
附图5.塔吊基础承台施工图
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