某高层建筑塔吊基础施工方案.docx
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某高层建筑塔吊基础施工方案
目录
塔吊基础设计……………………………………………………..2
一、工程概况2
二、地质地貌情况2
三、塔机的型号及技术性能指标简介3
1、QTZ63型塔吊3
2、QT80EA型塔吊型号及技术性能指标简介4
四、塔吊基础设计9
1、QTZ63塔式起重机基础设计9
2、QT80EA塔式起重机基础设计11
塔吊桩基础的计算书（QT80EA）……………………………..13
一.参数信息13
二.塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算13
三.矩形承台弯矩的计算13
四.矩形承台截面主筋的计算15
五.矩形承台截面抗剪切计算16
六.桩承载力验算16
七.桩竖向极限承载力验算及桩长计算17
塔吊桩基础的计算书（QTZ63）……………………………….19
一.参数信息19
二.塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算19
三.矩形承台弯矩的计算19
四.矩形承台截面主筋的计算21
五.矩形承台截面抗剪切计算22
六.桩承载力验算22
七.桩竖向极限承载力验算及桩长计算23
塔吊基础设计
一、工程概况
基础类型为预应力静压管桩；为满足平面垂直运输及施工需要，我司在拟建场地投入6台塔吊，QTZ63四台、QT80EA两台；每台主架安装高度为90m，安装具体位置详见塔吊安装平面布置图，承台标高距地下室底板板底标高20mm。
二、编制依据
1、《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）
2、《建筑桩基础设计规范》（GJ94-94）
3、本工程地质勘测报告
4、产品使用说明书
三、地质地貌情况
1、拟建场地属彭泽县城，交通便利，原属山地，低丘地貌形态，浅表底层为第四系上更新统，更新残坡积物厚度约0.8-8.0m，往下为元古代泥质粉砂岩底层，断裂构造不发育，基地稳定。
根据钻孔深度范围揭露地层资料，按地层堆积时代，成因，名称分类，场区可划分4个地层单位，现在从上至下分述如下：
（1）杂填土：
褐灰色，褐黄色，松散，稍湿，填料成分主要由石块、圆粒土、砖块等组成
（2）粉质粘土层：
褐黄色，棕红色，可塑，饱和，韧性中等，干强度中等，具中等压缩性，无摇震反应，局部夹2-20mm的烁石约占10%
（3）全风化泥质粉砂岩层：
棕红色，全风化，硬塑，原岩结构基本破坏，局部夹强风化碎块，岩石风化呈土夹石状，岩芯呈土柱状。
（4）强风化泥质粉砂岩层：
棕红色，强风化，泥砂质结构，中厚层状构造，主要成分为泥质，隐晶质，岩石较破碎，岩芯呈碎块状及短柱状
2、水文地质概况
经本次勘察，在勘察范围及深度内，拟建场地地下水的类型为第四系饱气带孔隙水，及风化基岩裂隙、两大类型。
现分述如下：
（一）、第四系饱气带孔隙水主要储存于2层粉质粘土、3-1层全风化泥质粉沙岩含水弱，属弱透水层，1层杂填土为透水层，地下水不稳定，随季节性变化，地下水补给来源于大气降水。
地下水位根据施工期间观测，地下水稳定水位埋深在3.8-13.8m，变幅范围在0.5m。
（二）、风化基岩裂隙水主要储存于强风化砂岩内，水量大小根据节理裂隙发育密切关联，裂隙较发育，地下水丰富，反之贫缺。
四、塔机的型号及技术性能指标简介
1、QTZ63型塔吊
QTZ63塔式起重机是在1999年由**建筑机械厂和**建设机械研究院根据最新标准设计的新型建筑用塔式起重机，该机为水平臂架、小车变幅，上回转自升式用途塔机，允许初始安装高度为35米，允许最大安装高度为120米。
工作状态下作用
于基础的最大垂直荷载G=65吨、W=4.2吨、M=128吨米、MK=21吨米。
非工作状态下作用于基础的最大垂直荷载G=42吨、W=8吨、M=185吨米、MK=0吨米（其中：
G表示基础所受的垂直力、W表示基础所受的水平力、M表示基础所受的倾翻力矩、MK表示基础所受的扭矩）。
其最大幅度为48m，最大起重量为6T，起重力矩符合最新塔式起重机基本参数。
该机上部采用液压顶升，增加或减少标准节，使塔机能随着建筑物的升高而平稳地升高，同时塔机的起生能力不因塔机的升高而降低。
其起升机构采用电磁离合器换档变速，同时采用带有涡流制动器的电动机，使得起升机构获的理想的起升速度及荷重的慢就位。
小车牵机构均装有电磁盘式制动器，使工作机构速度高且平稳可靠。
附着式的最大起升高度可达120m，附着式起重机的底架可直接安装在建筑物上或建筑物近旁的混凝土基础上。
为了减少塔身计算长度以保持其设计起重能力，设有五套附着装置。
第一附着装置距基础面15m（4层），第二附着装置距第一附着点15m（9层）（为了工程进度需要，不受塔吊自由高度的影响，在基础面至第一道附着增加一道），第三附着装置距第二附着点16m（14层），第四附着装置距第三附着点16m（19层），第五附着装置距第四附着点13m（顶层），起重悬高（第五附着点至臂根铰点距离）不大于20m，附着点的高度可允许根据楼层的高度做些适当的调整。
2、QT80EA型塔吊型号及技术性能指标简介
（1）江麓QT80EA固定式起重机是按照国家和行业标准，参照相应的国际标准设计、制造的一种回转水平臂自升塔式起重机；额定重力矩为800kN.m。
该机各项性能参数先进、起升高度高、工作幅度大、作业空间广、使用效率高;在独立固定式基础上增加附着，以满足高层建筑施工要求，附着后起升高度可达159m，其塔身由8个标准节,55个塔身及一个固定基础节组成。
工作及非工作状态作用于基础的最大垂直荷载及最大弯矩如下表
（2）塔机性能和技术指标（详见表1）
（3）起重性能参数（详见表2）
（4）供电要求：
供电容量：
80KW；供电电压：
380V（允差10%）；供电频率：
50HZ。
荷载
情况
基础载荷
P（KN）
M（KN·M）
P1
P2
M
MK
工作
状态
573
29
1617
453
非工作状态
556
71
1726
1
附表1：
机构载荷率
起升机构
JC40%
回转机构
JC25%
小车牵引机构
JC25%
行走机构
JC15%
起升高度（m）
倍率
行走式
附着式
内爬式
a=2
45
164
164
A=4
45
84
84
最大起重量（t）
8
幅度（m）
最大幅度
45
最小幅度
2．5
起升机构
倍率
a=2
起重量（t）
1.2
2.7
4
速度（m/min）
96
50
32
a=4
起重量（t）
2.4
5.4
8
速度（m/min）
48
25
16
功率（KW）
30
小车牵引机构
速度（m/min）
33
功率（KW）
3.5
回转机构
速度（m/min）
0.63
功率（KW）
2×7.5
行走机构
速度（m/min）
23.5
功率（KW）
2×2.2
顶升机构
速度（m/min）
0.55
功率（KW）
7.5
液压系统
压力（Mpa）
20
平衡重
起量臂长（m）
35
40
45
质量（t）
4.71
5.85
7.42
总功率
52.9（不含顶升电机）
轮距×轴距（m）
5×5
工作温度（0C）
-20～+40
附表2
1．45米臂长
工作幅度
2.5-11.85
12
13
14
15
16
18
19
20
21
起重量
a=4
8．00
7．7
7．17
6．56
6．03
5．58
4．84
4．53
4．25
4．00
a=2
4．00
工作幅度
23
25
27
28
29
30
31
32
33
34
起重量
a=4
3．57
3．20
2．90
2．78
2．66
2．54
2．42
2．32
2．22
2．14
a=2
3．65
3．28
2．98
2．86
2．74
2．62
2．50
2．40
2．30
2．22
工作幅度
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
起重量
a=4
2.06
1.98
1．90
1．83
1．76
1．70
1．64
1．58
1．53
1．48
1．43
a=2
2．14
2．06
1．98
1．91
1．84
1．78
1．72
1．66
1．61
1．56
1．51
2.40米臂长
工作幅度
2.5-12.12
14
16
18
20
22
24
26
起重量
a=4
8.00
6.74
5.75
4.99
4.39
3.91
3.51
3.18
a=2
4.00
3.59
3.26
工作幅度
28
30
32
34
36
38
40
起重量
a=4
2.89
2.65
2.43
2.25
2.08
1.93
1.80
a=2
2.97
2.73
2.51
2.33
2.16
2.01
1.88
3.35米臂长
工作幅度
2.2-12.35
13
15
17
19
21
起重量
a=4
8.00
7.53
6.35
5.47
4.79
4.24
a=2
4.00
工作幅度
23
25
27
29
31
33
35
起重量
a=4
3.79
3.42
3.11
2.84
2.60
2.40
2.22
a=2
3.85
3.50
3.19
2.92
2.68
2.48
2.30
附件：
（一）塔吊出厂安全认可证
（二）塔吊出厂合格证
（三）塔吊使用说明书
1、附着支撑应在浇筑主体梁、柱时按生产厂家给出的固定尺寸预埋。
2、主体结构附着处强度：
塔吊附着预埋件处的柱、梁应加强，在梁或柱角部增加25、8@100加密箍：
长度在2米范围内。
3、基础配筋图
五、塔吊基础设计
1、QTZ63塔式起重机基础设计
（1）采用预应力管桩DN500，4根，中距2500，桩有效长度16.0m。
（2）CT：
Φ18@170，双层双向，做成钢筋笼形式
承台尺寸4000×4000；承台厚度：
1500；基础梁（JL1）600×1200；面4Φ25；底4Φ25,箍筋Φ8@150.
砼强度为C30
（3）桩芯钢筋笼5Φ20；螺旋箍筋Φ8@150，入桩2m，锚入承台1.5m，C30膨胀砼。
（4）承台与DN500桩应保持有10cm的锚入，承台底C10垫层，10cm厚。
承台面标高-5.30
（5）施工时应做好位移和沉降观测，发现异常情况，应立即停止使用，排除问题方可使用。
2、QT80EA塔式起重机基础设计
（1）采用预应力管桩DN500，4根，中距3000，桩有效长度16.0m。
（2）CT：
Φ18@170，双层双向，做成钢筋笼形式
承台尺寸：
4200×4200；承台厚度：
1500；基础梁（JL1）600×1200；面筋4Φ25；底4Φ25，箍筋Φ8@150，砼强度为C30
（3）桩芯钢筋笼5Φ20；螺旋箍筋Φ8@150埋入桩2m，锚入承台1.5m，C30膨胀砼。
（4）承台与DN500桩应保持有10cm的锚入，承台底C10垫层，10cm厚。
承台面标高-5.3
（5）施工时应做好位移和沉降观测，发现异常情况，应立即停止使用，排除问题方可使用。
塔吊桩基础的计算书（QT80EA）
一.参数信息
塔吊型号：
QT80EA，自重（包括压重）F1=556kN，最大起重荷载F2=80.00kN
塔吊倾覆力距M=1726kN.m，塔吊起重高度H=110.00m，塔身宽度B=1.5m
混凝土强度：
C30，钢筋级别：
Ⅱ级，承台长度Lc或宽度Bc=4.20m
桩直径或方桩边长d=0.50m，桩间距a=3.00m，承台厚度Hc=1.50m
基础埋深D=1.50m，承台箍筋间距S=150mm，保护层厚度：
50mm
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=556kN
2、塔吊最大起重荷载F2=80.00kN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F+F2）=763.2kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1726=2416.4kN.m
三.矩形承台弯矩的计算
计算简图：
预制桩
预制桩
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》JGJ94-94的第5.1.1条）
其中n──单桩个数，n=4；
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1.2×1280.02=1536.02kN；
G──桩基承台的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=1428.84kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值（kN.m）；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值（kN）。
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值:
Nmax=（763.2+1428.84）/4+（2416.4+890.3）×（3.00×1.414/2）/【2×（3.00×1.414/2）2】=1327.52kN
Nmin=（763.2+1428.84）/4—（2416.4+890.3）×（3.00×1.414/2）/【2×（3.00×1.414/2）2】=—231.5KN
2、管桩的承载力和管桩进入土层考虑
N=λπdΣLiＦi+0.9Gs>Nmin（安全）
式中：
λ——抗拔允许摩阻力与受压允许摩阻力的比例系数：
0.4～0.7
Li——第i层土层厚度
Ｆi——第i层土层桩摩擦系数
Gs——单桩自重：
Gs=3.14×（0.25×0.25-0.105×0.105）×10×2.5×9.8=39.6KN
N=0.4×3.14×0.5×（1.32×24+1.79×53+2.16×64+3.73×24+2.15×32+3.43×84.5+6.49×58）+0.9×39.6=719.76KN〉231.5KN
3、矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条）
其中Mx1,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）；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（k），Ni1=Ni—G/n。
经过计算得到弯矩设计值：
N=（763.2+1428.84）/4+2416.4×（3.00/2）/【4×（3.00/2）2】=950.74kN
Mx1=My1=2×（950.74—1428.84/4）×（1.50—0.75）=890.3kN.m
四.矩形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。
经过计算得
s=890.3×106/（1.00×14.30×4200.00×13882）=0.009
=1—（1—2×0.009）0.5=0.009
s=1—0.009/2=0.996
Asx=Asy=890.3×106/（0.996×1388×300.00）=2146.68mm2
承台配筋选取双层双向配Ф18@170，As=6104.16mm2，可满足要求。
五.矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94—94）的第5.6.8条和第5.6.11条。
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，记为V=1005.24kN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：
其中
0──建筑桩基重要性系数，取1.0；
──剪切系数,
=0.20；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；
b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=4200mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1450mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
S──箍筋的间距，S=150mm。
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
六.桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第4.1.1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=1536.02kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中
0──建筑桩基重要性系数，取1.0；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；
A──桩的截面面积，A=0.188m2。
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!
七.桩竖向极限承载力验算及桩长计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.2-3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=1005.24kN
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──最大极限承载力；
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:
Qpk──单桩总极限端阻力标准值:
Qck──相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值:
qck──承台底1/2承台宽度深度范围（≤5m）内地基土极限阻力标准值；
s,
p──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数；
c──承台底土阻力群桩效应系数；按下式取值：
s,
p,
c──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数；
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=1.571m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.19m2；
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
土厚度（m）
土侧阻力标准值（kPa）
土端阻力标准值（kPa）
土名称
1
1.3
24
825
素填土
2
1.79
53
1270
粉质粘土
3
2.16
64
4350
中砂
4
3.73
24
1270
淤泥质土
5
2.15
32
3150
细砂
6
3.43
84.5
6550
粗砂
7
6.49
58
8400
砂质粘性土
由于桩的入土深度为16m,所以桩端是在第7层土层。
最大压力验算:
R=1.57×（1.3×24×1+1.79×53×1.2+2.16×64×1.26+3.73×24×1.05+2.15×32×1.26+3.43×84.5×1.26+1.44×58×1.26）/1.65+1.35×8400.00×0.19/1.65+0.47×882.00/1.70=2465.99kN
上式计算的R的值大于最大压力1327.52kN,所以满足要求!
塔吊桩基础的计算书（QTZ63）
一.参数信息
塔吊型号：
QTZ63，自重（包括压重）F1=411.6kN，最大起重荷载F2=60.00kN
塔吊倾覆力距M=1783.6kN.m，塔吊起重高度H=100.00m，塔身宽度B=1.6m
混凝土强度：
C30,钢筋级别：
Ⅱ级，承台长度Lc或宽度Bc=4.00m
桩直径或方桩边长d=0.50m，桩间距a=2.50m，承台厚度Hc=1.50m
基础埋深D=1.50m，承台箍筋间距S=150mm，保护层厚度：
50mm
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=411.6kN
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=1.2×（F+F2）=565.92kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1783.6=2497.04kN.m
三.矩形承台弯矩的计算
计算简图：
预制桩
预制桩
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》JGJ94-94的第5.1.1条）
其中n──单桩个数，n=4；
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1.2×697.00=836.40kN；
G──桩基承台的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=1296.00kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值（kN.m）；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离（m）；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值（kN）。
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值：
Nmax=（565.92+1296.00）/4+（2497.04+576.8）×（2.50×1.414/2）/【2×（2.50×1.414/2）2】=1335.03kN
Nmin=（565.92+1296.00）/4—2497.04×（2.5×1.414/2）/【2×（2.5×1.414/2）2】=—404.07KN
2、管桩的承载力和管桩进入土层考虑
N=λπdΣLiＦi+0.9Gs>Nmin（安全）
式中：
λ——抗拔允许摩阻力与受压允许摩阻力的比例系数：
0.4～0.7
Li——第i层土层厚度
Ｆi——第i层土层桩摩擦系数
Gs——单桩自重：
Gs=3.14×（0.25×0.25-0.105×0.105）×10×2.5×9.8=39.6KN
N=0.4×3.14×0.5×（1.32×24+1.79×53+2.16×64+3.73×24+2.15×32+3.43×84.5+6.49×58）+0.9×39.6=719.76KN〉404.07KN
3、矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条）
其中Mx1,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）；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（kN），Ni1=Ni—G/n。
经过计算得到弯矩设计值：
N=（565.92+1296.00）/4+2497.04×（2.50/2）/【4×（2.50/2）2】=964.89kN
Mx1=My1=2×（964.89-1296.00
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