QTZ63塔吊基础计算书.docx
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QTZ63塔吊基础计算书
万科红郡西岸工程
塔
吊
基
础
施
工
方
案
省海天建设集团
万科红郡西岸项目部
二0一三年八月
塔吊基础施工方案
一、编制依据
1、建筑施工手册（第四版）
2、施工图纸
3、本工程地质勘察报告
4、施工现场实际情况
5、《建筑地基基础工程施工质量验收规》（GBJ50202--2002）
6、《建筑地基基础设计规》GB50007-2002
7、省建设机械提供的QTZ63（ZJ5510）、（5010）塔式起重机产品说明书及相关基础设计资料
8、<<塔式起重机设计规>>（GB/T13752-92）
9、《建筑结构荷载规》（GB50009-2001）
10、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）
11、《混凝土结构设计规》（GB50010-2002）等编制
12、《建筑桩基技术规》（JGJ94-94）等编制
二、场地土工程地质特征
因施工场地为农田、河塘及高土堆，现就完成的部分勘察点可知，在勘探孔揭露深度围，按地层成因、时代及各土层物理力学性质特征，场地土层大致可分为7层，3个亚层兹自上而下分述如下：
①杂填土：
黄褐色，杂色，松散～稍密，主要由粉质粘土及建筑垃圾组成，为新近回填土，堆积时间2年以下，分布不稳定，厚度变化较大；层厚0.40～3.70m。
②粉质粘土：
灰色、黄灰色，软～可塑，为次生土，中等压缩性，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，稍有光泽；分布不稳定，主要分布于坳沟部位，土质不均匀，层厚变化较大，局部粉粒含量较高；建议fak=110Kpa。
③-1粉质粘土夹粉土：
灰色，软塑状，夹粉土局部夹砂，稍密，中压缩性，干强度中等，韧性中等，摇震反应慢，稍有光泽；透镜体状分布，主要分布于坳沟部位，土质不均匀，局部含有大量腐植质；建议fak=80Kpa。
③粉质粘土：
灰色，流塑～软塑，高压缩性，干强度中等，韧性中等，摇震反应慢，稍有光泽；分布不稳定，主要分布于坳沟部位，土质不均匀，局部含有大量腐植质；建议fak=60Kpa。
③-2粉质粘土：
灰色，软塑局部流塑，中压缩性，干强度中等，韧性中等，摇震反应慢，稍有光泽；分布不稳定，主要分布于坳沟部位，土质不均匀，局部含有大量腐植质；建议fak=90Kpa。
④粉质粘土：
灰黄色、灰色，可塑，中等压缩性，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，稍有光泽；分布不稳定，土质不均匀；建议fak=160Kpa。
④-1粉质土质粘土夹粉土：
黄褐色，可塑，夹粉土，稍密状，中等压缩性，干强度低，韧性中等，无摇震反应，稍有光泽；分布不稳定，土质不均匀；建议fak=140Kpa。
⑤粉质粘土：
黄褐色，灰色可塑，局部软塑，中等压缩性，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，稍有光泽；分布不稳定，局部缺失，土质不均匀；建议fak=170Kpa。
⑥粉质粘土：
黄褐色、灰色，硬塑，夹铁锰质结核，中等压缩性，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，稍有光泽；总体分布不稳定，但顶板起伏较大，土质不均匀；建议fak=230Kpa。
⑦粉质粘土夹碎石：
黄褐色，稍密，由粉质粘土胶结，呈软～可塑状，中等压缩性，夹碎石，砾径大小一般在3～30mm，碎石含量15%左右，碎石呈次棱角状，碎石岩性主要以石英岩、砂岩为主，土质不均匀；建议fak=250Kpa。
三、塔吊基础形式及技术要求
塔吊基础采用整体钢筋混凝土基础，其技术要求如下：
1、基础挖至设计标高后必须验槽，看地基土质是否与地质勘察报告相符。
所用钢筋、水泥必须有质保书及复试报告，钢材为Q235-A及HRB335。
2、混凝土标号≥C35。
3、混凝土基础的深度不小于1.25M，边长不小于5M×5M，重量不小于75T。
4、预埋螺栓组应与基础钢筋网可靠连成一体，预埋螺栓周围的钢筋数量不得减少和切断，主筋通过预埋螺栓杆有困难时，允许主筋避让。
5、铺设混凝土基础的地基应能承受0.2MPa的压力。
6、混凝土基础应能承受20MPa的压力。
7、混凝土基础表面应校水平，平面误差小于1/500。
8、4块承重钢板的上表面平面度不大于1/1000。
9、必须保证390尺寸和1465尺寸，为保证预埋螺栓组的位置，制作混凝土基础时可用承重板作为简易工装。
10、预埋螺栓组周围的混凝土充填率必须达到95%以上。
11、每次装拆后预埋螺栓组应全部更换新的。
四、塔吊布置及基础设计
根据总平面图，现场共使用5台塔吊，其中4台ZJ5010塔吊，料场旁边设置一台ZJ5510塔吊，塔吊计算岸ZJ5510塔吊计算。
根据地质勘查报告分析，1号塔吊参照160号勘查点，塔吊基础顶标高为-2.3，桩顶标高为-3.6，桩长为10.00m,桩端是在第4层土层；2号塔吊参照238号勘查点，土质较好，选用天然地基基础，在第④层土层作为持力层，挖3.6M，fak=160Kpa；3号塔吊参照265号勘查点，土质差，选用桩基础，在第④-1层土层作为桩端持力层，桩顶标高为—6.95，桩长不小于12M；4号塔吊参照191号勘查点，土质差，选用桩基础，桩顶标高为—6.95，桩长不小于18M，在第
-2层土层作为持力层；5号塔吊参照188号勘查点，土质差，选用桩基础，桩顶标高为—6.95，桩长不小于15M，在第
-2层土层作为持力层；根据上述现选2号塔吊地基基础和1号塔吊桩基基础验算。
（一）天然地基塔吊基础设计
1、塔吊参数信息（以下参数见塔吊说明书）
塔吊型号：
5510塔吊起重高度H：
30m，
塔身宽度B：
1.6m，基础埋深d：
4.00m，
基础所受垂直荷载Fv：
434+60=494kN基础承台厚度hc：
1.30m，
最大起重荷载F2：
60kN，
混凝土强度等级：
C35，基础所受的水平荷载Fh：
73.5kN，
标准节长度a：
3m，基础所受倾覆力矩M=1796KN.M
所处城市：
，基本风压W0：
0.4kN/m2，
塔吊基础底标高为—3.6，绝对标高为7
Fg——混凝土基础的重力，6×6×1.3×2.5×9.8=1146.6KN
基础宽度BC现设计为6m×6m，验算如下：
塔吊基础承载力计算式：
塔吊设计要求：
0.2Mpa×（5.0×5.0）=5.0Mpa
岩土工程勘察报告238点38-38、剖面实际：
0.16Mpa×（5.0×5.0）=4.0Mpa，小于5.0Mpa不符合要求。
采取措施：
加大塔吊基础截面为6m×6m
0.16Mpa×（6×6）=5.76Mpa，大于5.0Mpa符合要求。
2、塔吊基础承载力及抗倾翻计算
依据《建筑地基基础设计规》（GB50007-2002）第5.2条承载力计算。
计算简图:
当不考虑附着时的基础设计值计算公式：
当考虑附着时的基础设计值计算公式：
当考虑偏心矩较大时的基础设计值计算公式：
混凝土基础抗倾翻稳定性计算：
M+Fh·h
Fv+Fg
e=（1796+73.5×1.3）/（494+1146.6）=1.15≤2
根据《塔式起重机设计规》（GB/T13752-92）第4.6.3条，塔吊混凝土基础的抗倾翻稳定性满足要求。
当不考虑附着时
Pmax=（494+1146.6）/62+1796×6/63=95.5
Pmin=（494+1146.6）/62-1796×6/63=-4.3
当考虑附着时的基础设计值计算公式：
P=（494+1146.6）/62=45.6
当考虑偏心矩较大时的基础设计值计算公式：
公式中a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离（m），按下式计算：
a=Bc/2-e
a=Bc/2-e=6/2-1.3=1.7m。
Pkmax=2×（494+1146.6）/3×6×1.7=107.23KN/M2
3、地基承载力验算
地基承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规》GB50007-2002第5.2.3条。
计算公式如下:
fa--修正后的地基承载力特征值（kN/m2）；
fak--地基承载力特征值，按本规第5.2.3条的原则确定；取160.000kN/m2；
ηb基础宽度地基承载力修正系数，取0.30；
ηd基础埋深地基承载力修正系数，取1.60；
γ--基础底面以上土的重度，地下水位以下取浮重度，取10.000kN/m3；
b--基础底面宽度（m），当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值，取6.00m；
γm--基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度，取10.000kN/m3；
d--基础埋置深度（m）取4.000m；
解得地基承载力设计值：
fa=225.000kPa；
实际计算取的地基承载力设计值为:
fa=225.000kPa；
地基承载力特征值fa大于无附着时压力设计值P=95.5kPa，满足要求！
地基承载力特征值1.2×fa大于偏心矩较大时的压力设计值Pkmax=107.23kPa，满足要求！
4、基础受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规》（GB50007-2002）第8.2.7条。
验算公式如下:
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，其间按线性插法取用；取βhp=0.96；
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值；取ft=1.57MPa；
ho---基础冲切破坏锥体的有效高度；取ho=1.3m；
am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；
am=[1.60+（1.60+2×1.3）]/2=2.9m；
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＝1.6m；
ab---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积围的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以，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=1.60+2×1.3=4.20；
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基土单位面积净反力；取Pj=107.23kPa；
Al---冲切验算时取用的部分基底面积；Al=6.0×（6.0-4.20）/2=5.4m2
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=107.23×5.4=579.042KN
允许冲切力：
0.7×0.96×1.57×2900.00×1300.00=3977500.8N=3977.5kN>Fl=579.042kN；
实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！
5、承台配筋计算
（1）.抗弯计算
依据《建筑地基基础设计规》（GB50007-2002）第8.2.7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；当墙体材料为混凝土时，取a1=（Bc-B）/2＝（6.0-1.60）/2=2.2m；
Pmax---相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最基反力设计值，取107.23kN/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；P=Pmax×（3a-al）/3a
P=107.23×（3×1.60-2.2）/（3×1.60）=58kPa；
G=Fg——混凝土基础的重力，1146.6KN
l---基础宽度，取l=6.0m；
a---塔身宽度，取a=1.60m；
a'---截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.60m。
经过计算得MI=2.22×[（2×6.0+1.60）×（107.23+58-2×1146.6/62）+（107.23-58）×6]/12=676.1kN.m。
（2）.配筋面积计算
依据《建筑地基基础设计规》GB50007-2002第8.7.2条。
公式如下:
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,期间按线性插法确定，取αl=1.00；
fc---混凝土抗压强度设计值，查表得fc=16.70kN/m2；
ho---承台的计算高度，ho=1.25m。
经过计算得：
αs=676.1×106/（1.00×16.70×6×103×（1.3×103）2）=0.004；
ξ=1-（1-2×0.004）0.5=0.004；
γs=1-0.004/2=0.998；
As=676.1×106/（0.998×1.3×103×300.00）=1737.06mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
6000.00×1300.00×0.15%=11700mm2。
故取As=11700mm2。
建议配筋值：
II级钢筋，Φ20150mm。
承台底面单向根数32根。
实际配筋值11700mm2。
（二）桩基1号塔吊基础设计
塔吊型号：
QTZ63（5510），塔吊起升高度H：
30.000m，
塔身宽度B：
1.6m，基础埋深D：
4m，
垂直荷载Fv=434，基础承台厚度Hc：
1.30m，
最大起重荷载F2：
60kN，基础承台宽度Bc：
5.000m，
桩钢筋级别:
II级钢，桩直径或者方桩边长：
0.500m，
桩间距a：
4m，承台箍筋间距S：
150.000mm，
承台混凝土的保护层厚度：
50mm，空心桩的空心直径：
0.25m。
额定起重力矩是：
630kN·m，基础所受的水平力：
73.5kN，
标准节长度：
2.5m，
主弦杆材料：
圆钢,宽度/直径c：
120mm，
所处城市：
市，基本风压W0：
0.4kN/m2，
1、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1=434kN，
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×（F1+F2）=592.8kN，
塔吊倾覆力矩M=1.4×1796=2514.4kN·m
2、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
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《建筑桩技术规》（JGJ94-94）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。
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=592.8kN；
G──桩基承台的自重：
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc）=1.2×（25×5.00×5.00×1.30）=975kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取2514.4kN·m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.83m；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值；
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，
最大压力：
Nmax=（592.8+975）/4+2514.4×2.83/（2×2.832）=836.2kN。
最小压力：
Nmin=（592.8+975）/4-2514.4×2.83/（2×2.832）=-52.3kN。
不需要验算桩的抗拔
（2）.承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规》（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；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=1.2m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=592.45kN；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×592.45×1.2=1421.88kN·m。
3、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规》（GB50010-2002）第7.2条受弯构件承载力计算。
式中，αl──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,期间按线性插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得19.10N/mm2；
ho──承台的计算高度：
Hc-50.00=1250.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
经过计算得：
αs=1421.88.00×106/（1.00×19.10×6000.00×1250.002）=0.008；
ξ=1-（1-2×0.005）0.5=0.008；
γs=1-0.008/2=0.996；
Asx=Asy=1421.88×106/（0.996×1250.00×300.00）=3807mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
5000.00×1300.00×0.15%=9750.00mm2。
4、承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规》（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=788.10kN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，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
bo──承台计算截面处的计算宽度，bo=5000mm；
ho──承台计算截面处的计算高度，ho=1250mm；
λ──计算截面的剪跨比，λ=a/ho此处，a=（4000.00-1600.00）/2=1200.00mm；当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，得λ=0.96；
β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/（λ+0.3）；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/（λ+1.5），得β=0.095；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=19.10N/mm2；
则，1.00×836.2KN≤0.095×19.10×5000×1250/1000=11340.625KN；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
5、桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规》（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=836.2kN；
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=35.90N/mm2；
A──桩的截面面积，A=1.47×105mm2。
则，1.00×836200=8.362×105N≤35.90×1.47×105=5.29×106N；
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！
6、桩竖向极限承载力验算
依据《建筑桩基技术规》（JGJ94-94）的第5.2.2-3条，单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：
R=Qsk+Qpk
Qsk=u∑qsikli
Qpk=qpkAp
其中R──复合桩基的竖向承载力设计值；
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值；
Qpk──单桩总极限端阻力标准值；
qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk──极限端阻力标准值；
u──桩身的周长，u=1.57m；
Ap──桩端面积,Ap=0.147m2；
li──第i层土层的厚度；
各土层厚度及阻力标准值如下表:
层号
混凝土预制桩
qsik
（KPa）
qpk
（KPa）
负摩阻力系数ξn
①
0.40
②
45
0.20
③-1
22
0.25
③
22
0.25
③-2
48
1200（9＜L≤16m）
1500（16＜L≤30m
④
70
1800（9＜L≤16m）
④-1
55
1600（9＜L≤16m）
2000（16＜L≤30m
⑤
60
2000（9＜L≤16m）
2400（16＜L≤30m）
⑥
82
3000（9＜L≤16m）
3300（16＜L≤30m）
塔吊基础顶标高为-2.3，桩顶标高为-3.6，绝对标高为7.3。
由于桩长为10.00m,所以桩端是在第4层土层。
单桩竖向承载力验算:
R=u∑qsikli+qpkAp=1.57×（45×1.7+22×1.6+70×6.7）+1800×0.147=1176.3KN
上式计算的R的值大于最大压力Nmax=836.2kN,所以满足要求!
7、3号、4号、5号塔吊验算
上述验算中，其余验算相同，只需验算桩竖向极限承载力验算，验算如下：
3号塔吊验算：
桩顶标高为—6.95，桩长不小于12M。
R=u∑qsikli+qpkAp=1.57×（22×6.4+48×1.3+55×4.3）+1600×0.147=925.529KN
上式计算的R的值大于最大压力Nmax=836.2kN,所以满足要求!
4号塔吊验算：
桩顶标高为—6.95，桩长不小于18M。
R=u∑qsikli+qpkAp=1.57×（22×16.3+48×1.7）+1500×0.147=911.614KN
上式计算的R的值大于最大压力Nmax=836.2kN,所以满足要求!
5号塔吊验算：
桩顶标高为—6.95，桩长不小于15M。
R=u∑qsikli+qpkAp=1.57×（22×1.3+22×9.9+3.8×48）+1200×0.147=849.616KN
上式计算的R的值大于最大压力Nmax=836.2kN,所以满足要求!
8、塔吊基础平面图、剖面图及定位图
塔吊定位图
1#塔吊基础定位：
2#塔吊定位图
3#塔吊定位图
4#塔吊定位图
5#塔吊定位图
9、塔吊基础开挖
塔吊基坑开挖和主体一起开挖，四周按规定放坡，塔机基础开挖至标高后，组织进行普探，普探结束后验收合格后，再进入下道工序施工。
塔吊基坑四周挖150x200mm的防雨水渗入排水沟，排水沟坡度2%，与主楼排水沟相连，排至集水井里，再安排专人抽水排到场外。
10、塔吊基础混凝土浇筑及养护
（一）混凝土浇筑
1、浇筑前的管道润水先洒向四周的模板上，润管子的砂浆应向四周分开，严禁集中堆积。
2、浇砼前应先在底部填50mm左右水泥砂浆。
（水泥砂浆配比即砼配合比中不投碎石），放料时，严格控制一次性放入厚度不得大于1米，一般在0.6米之间。
除上面振捣外，下面应有人敲打模板，检查混凝土虚实程度。
3、浇筑时，密切观察模板、支架、钢筋，塔吊预埋件位置。
施工人员不准踩在或行走在塔吊钢筋上，行走应走在铺设好的施工通道上。
特别注意：
发现钢筋有移动或松散时，立即通知看筋人修整。
浇筑间歇时间应尽量缩短，不应超过混凝土的初凝时间，同一构件应连续进行，应在底层砼初凝前浇捣上一层，防止冷缝的产生。
（二）混凝土振捣
1、必须安排专人负责振动机的振捣，严禁其它无关人员进行振捣操作。
2、振动棒振捣分直插或斜插二种，垂直振捣容易掌握插点距离、插入深度，不容易漏震，不触及钢筋与模板、混凝土受震后自然沉实、均匀密实。
斜向振捣是将振动棒与混凝土表面成40°-45°角插入。
其特点是操作省力、效率高、出浆快，易于排出砼空气，不会产生严重的离析现象，振动棒拔出时不能形成孔洞，具体应按振捣位置分别采用振动棒的操作要做到快插慢拔，逐点移动、顺序进行、不得遗留，必须做到均匀振实。
3、振动棒的有效半径取30c
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