塔吊基础专项方案.docx
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塔吊基础专项方案
塔吊基础专项方案目录
一、设计依据…………………………………………………………………………1
二、塔吊选型…………………………………………………………………………1
三、塔吊位置的确定…………………………………………………………………1
四、塔吊基础的确定…………………………………………………………………1
五、塔吊基础施工……………………………………………………………………3
第一部分：
QTZ5013型塔吊桩基础计算书…………………………………………5
第二部分：
塔吊附着计算……………………………………………………………13
附图
（1）塔吊平面布置图
附图
（2）塔吊附着及桩位布置图
附件
（1）静压及锤击预制桩施工记录
塔吊基础设计计算方案
一、设计依据
1、《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008
2、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
3、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
4、《建筑地基基础设计规范》（DB33/1001-2003）
5、《建筑机械使用安全规程》（JGJ33-2001）
6、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006）
7、本工程《岩土工程勘察报告》
8、施工图纸
9、简明施工计算手册
10、塔吊使用说明书
二、塔吊选型
XX工程位于池峰路北侧，一号路西侧，由XX有限公司开发建设，XX设计，XX工程有限公司承建。
工程总建筑面积：
148127.89㎡，地上1#、8#、9#、10#楼32层、11#楼22层，建筑总高度：
1#楼99.05米、8#楼99.95米、9#楼98.9米、10#楼98.85米、11#楼99.45米。
根据本工程特点、布局，拟选用5台山东大汉建设机械有限公司制造的QTZ63型液压自升塔式起重机（简称塔吊），其相关技术参数适用于本工程垂直运输需要。
三、塔吊位置的确定
为最大限度的满足施工需要，本工程将投入5台塔吊，位置作如塔吊平面布置图所示。
四、塔吊基础的确定
1、地质参数以本工程《岩土工程勘察报告》中有关资料为计算依据，其主要设计参数（见土层设计计算参数表）。
土层
序号
土层名称
土层层厚（m）
单桩桩侧阻力特征值qsia（kpa）
单桩桩端阻力特征值qpa（kpa）
①
杂填土
0.3-3.6
15
粉质粘土
0.8-3.3
20
淤泥
1.2-6.8
6
④
淤泥夹细砂
0.6-12.1
7
⑤
中砂
1.3-11.7
25
⑥
淤泥质粉质粘土
1.1-7.5
12
⑦
粉质粘土
6.6-8.8
25
⑧
中砂
0.4-2.7
26
⑨
卵石
1.7-8.9
50
5000
⑩
粗砂
0.6-7.2
40
2500
残积砂质粘性土
0.9-5.2
35
2500
全风化花岗岩
0.6-14.1
45
3500
强风化花岗岩1
0.7-14.1
55
5000
2、桩型及单桩承载力
桩规格
桩外径
单桩承载力
特征值
单桩竖向极限
承载力标准值
压桩力
PHC500-125（A型）
Φ500mm
2350KN
4700KN
4935KN
3、塔吊基础受力情况（说明书提供）
荷载工况
基础荷载
P（kn）
M（kn.m）
F
Fh
M
Mz
工作状态
511.2
18.3
1335
269.3
非工作状态
464.1
73.9
1552
0
4、所定的塔吊位根据建筑结构条件、地质条件以及塔吊各项技术参数确定：
塔吊基础桩采用预应力管桩,桩径500，桩数4根。
桩顶标高为－5.8m（约比相邻承台或地梁底标高低1.5m），桩位布置及基础承台平面尺寸详见附图。
5、基础形式：
静压式预制PHC管桩；桩端持力层：
卵石层或强风化花岗岩层。
持力层为卵石层，桩端阻力特征值为5000kpa。
持力层为强风化花岗岩层，桩端阻力特征值为5000kpa。
桩端应进入持力层不少于500mm。
6、终压条件：
压桩达到设计要求压桩力后，部分预制桩采用持荷三阵，每阵持续二分钟，每阵沉降量均≤10mm，部分采用复压六次，具体数据详见附件（静压及锤击预制桩施工记录）。
7、采用钢筋混凝土承台，尺寸为5000×5000×1350mm，内配钢筋双层双向B20@170，箍筋B12@170，承台混凝土强度C35，承台顶标高（约比相邻承台或地梁底标高低15cm）,基础下为150厚片石、70厚C10混凝土垫层。
在塔吊承台位置地下室底板预留洞4000×4000，四周设一道止水板，与基础连接处用100厚泡沫板相隔并做防水处理。
塔吊基础处后浇带处理方法同地下室后浇带。
塔身穿楼板处，楼板预留洞四周比塔身外围大500mm（2600×2600），该处梁板后浇带处理方法同地下室顶板后浇带。
五、塔吊基础施工
塔吊基础预制管桩，将由在现场施工工程桩的施工队伍施工，并按其专项施工方案进行操作。
考虑到今后塔吊安装方便，施工中有关预埋件需同步进行埋设，并要确保其位置准确性。
塔吊基坑土方开挖时间随同本工程地下室，并预先施工。
底板标高以上土方开挖方案详见（附件）。
地下室底板以下的基坑为防止地下水及雨水浸泡槽底，沿基坑边30㎝，外预留50㎝宽临时排水沟，且在转角处设临时集水坑，每一坑内配备一台潜水泵，随时抽出坑内积水。
应对基坑周边用木桩进行围护与四周环境进行监测，坡顶位移、地面沉降、预警指标。
土方开挖采用小型反铲挖土机开挖与人工结合开挖，开挖出来的土采用大型挖土机转运装车，运载到场外10m处堆放。
开挖时注意事项：
1、对作业人员做好安全、技术交底、每个人员分工明确。
2、基坑开挖时由施工员指挥人、机作业、安全员现场协调安全工作。
3、划定作业范围、存土、转土地点、挖机行走路线，作业半径内严禁人员行走。
4、在土方边坡顶，钢板桩顶设置沉降现测点，开挖中与开挖后定时观测，发现异常，立即采取措施。
5、基坑设置专用扶梯，以供人员上下，工人在基坑内作业时，设专人在上面指挥，以免上面物体落入坑内，同时一且发现支护异常，立即通知人员撤出。
6、基坑周边设立警戒线，围护设置，防止与基坑施工无关人员误伤，同时保护基坑内作业人员安全。
7、制定应急措施：
①挖掘机随时待命，一旦沉降异常难以控制，即用挖机将支护周围土方挖低御载。
②准备工字钢、松木（6M）、钢板桩发生鼓肚变形时，进行水平加固。
第一部分：
QTZ5013型塔吊桩基础计算书
一.参数信息
（一）塔吊型号QTZ63主要技术性能参数详表8-5至表8-8
（二）主要部件重量详表1.2-1
即塔吊自重（包括压重）F1=450.80kN,最大起重荷载F2=60.00kN
塔吊倾覆力距M=630.00kN.m,塔吊起重高度H=95.00m,塔身宽度B=1.8m
混凝土强度:
C35,钢筋级别:
HRB400,承台长度Lc或宽度Bc=5.00m
桩直径d=0.50m,桩间距a=3.40m,承台厚度Hc=1.35m
基础埋深D=0.00m,承台箍筋间距S=170mm,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=450.80KN
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=1.2×511=613.00kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×630.00=882.00kN.m
三.矩形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
（一）、单桩允许承载力特征值计算
1、单桩竖向承载力特征值计算
1）、按地基土物理力学指标与承载力参数计算
Ap＝πr2＝0.2827m2
（DB33/1001-2003）（9.2.3-1）
=0
=1.88×（19.75×5.00×1.02+5.10×7.00×1.02+10.30×25.00×1.02+2.85×14.00×1.02）=828.12kN即
=828.12kN
2）、桩身截面强度计算
=0.7×11.9×2.83×105=2357.39kN
其中，
──工作条件系数，取0.7；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=11.90N/mm2；
Ap──桩的截面面积，A=2.83×105mm2。
2、单桩抗拔力特征值计算
（DB33/1001-2003）（9.2.7-1）
＝828.12+241.75＝1069.87kn
1.88×（19.75×5.00×1.02+5.10×7.00×1.02+10.30×25.00×1.02+2.85×14.00×1.02）=828.12kN
0.9GPK＝0.9×π×0.32×38×25＝241.75kN
（二）、单桩桩顶作用力的计算和承载力验算
1、轴心竖向力作用下：
（DB33/1001--2003）（9.2.1-1）
=479.625kn
2、偏心竖向力作用下：
按照Mx作用在对角线进行计算
（DB33/1001--2003）（9.2.1-2）
=（906.00+1012.5）/4+320.46*（3.50/2）/[4*（3.20/2）2]
=525.41kN
3、水平力作用下：
Hik=
（DB33/1001--2003）（9.2.1-3）
=18.48kN
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*755.00=906.00kN；
G──桩基承台的自重
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc+20×Bc×Bc×D）
=1.2×（25×5.00×5.00×1.35+20×5.00×5.00×0.00）=1012.50kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取320.46kN.m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.750m；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值，取525.41kN）；
（三）、矩形承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》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方向距离取a/2-B/2=1.75-0.85=0.90m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（kN），Ni1=Ni-G/n=272.29kN/m2；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×（525.41-1012.5/4）×（1.75-0.85）=490.10kN.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，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,期间按线性内插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；
ho──承台的计算高度Hc-50.00=1300.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
经过计算得：
αs=490.10×106/（1.00×16.70×5000.00×1300.002）=0.012；
ξ=1-（1-2×0.003）0.5=0.003；
γs=1-0.003/2=1.65；
Asx=Asy=490.10×106/（1.650×1300.00×300.00）
=1258.87mm2。
五、矩形承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》（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=673.67kN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=1300mm；
λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，
此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处
至x,y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得（Bc/2-B/2）-（Bc/2-a/2）=900.00mm，
当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，满足0.3-3.0范围；
在0.3-3.0范围内按插值法取值。
得λ=0.95；
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=0.10；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
S──箍筋的间距，S=200mm。
则，1.00×673.67=6.74×105N≤0.10×300.00×5000×1300=7.63×106N；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
六、抗倾覆验算
根据上图所示，可得：
倾覆力矩
抗倾覆力矩
故由上述计算结果，得
（抗倾覆满足要求）
七、桩配筋计算
根据DB33/1001-2003中的9.1.10的要求，本方案设计中的桩不属于抗拔桩及承受水平力为主的桩，所以桩身配筋按最小配筋率计算。
灌注桩桩身按最小配筋率0.65％计算。
所以桩身按最小配筋率配筋，桩身配筋为8Φ18，
第二部分：
塔吊附着计算
塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定，需要增长附着杆或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，需要进行附着的计算。
主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固环计算。
一、支座力计算
塔机按照说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。
附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁，其内力及支座反力计算如下:
风荷载标准值应按照以下公式计算：
Wk=W0×μz×μs×βz=0.600×2.120×1.170×0.700=1.042kN/m2；
其中W0──基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GBJ9）的规定采用：
W0=0.600kN/m2；
μz──风压高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GBJ9）的规定采用：
μz=2.120；
μs──风荷载体型系数：
μs=1.170；
βz──高度Z处的风振系数，βz=0.700；
风荷载的水平作用力：
q=Wk×B×Ks=1.042×1.700×0.200=0.354kN/m；
其中Wk──风荷载水平压力，Wk=1.042kN/m2；
B──塔吊作用宽度，B=1.700m；
Ks──迎风面积折减系数，Ks=0.200；
经计算得到风荷载的水平作用力q=0.354kN/m；
风荷载实际取值q=0.02kN/m；
塔吊的最大倾覆力矩：
M=229.000kN.m；
计算结果:
Nw=19.480kN；
二、附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程:
其中:
2.1第一种工况的计算:
塔机满载工作，风向垂直于起重臂，考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合风荷载扭矩。
将上面的方程组求解，其中从0-360循环,分别取正负两种情况，分别求得各附着最大轴压力和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为:
44.83kN；
杆2的最大轴向压力为:
0.00kN；
杆3的最大轴向压力为:
15.13kN；
杆1的最大轴向拉力为:
0.00kN；
杆2的最大轴向拉力为:
25.72kN；
杆3的最大轴向拉力为:
23.83kN；
2.2第二种工况的计算:
塔机非工作状态，风向顺着着起重臂,不考虑扭矩的影响。
将上面的方程组求解，其中从0-360循环=45，135，225，315，
Mw=0，分别求得各附着最大的轴压和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为:
19.45kN；
杆2的最大轴向压力为:
0.00kN；
杆3的最大轴向压力为:
14.94kN；
杆1的最大轴向拉力为:
12.50kN；
杆2的最大轴向拉力为:
0.00kN；
杆3的最大轴向拉力为:
17.87kN；
三、附着杆强度验算
1．杆件轴心受拉强度验算
验算公式:
σ=N/An≤f
其中σ---为杆件的受拉应力；
N---为杆件的最大轴向拉力,取N=25.72kN；
An---为杆件的截面面积，本工程选取的是10号槽钢扣方，查表可知An=1430mm2；
经计算，杆件的最大受拉应力σ=25.72/1430.=17.99N/mm2，
最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力216N/mm2,满足要求。
2．杆件轴心受压强度验算
验算公式:
σ=N/φAn≤f
其中σ---为杆件的受压应力；
N---为杆件的轴向压力，杆1:
取N=44.83kN；
杆2:
取N=0.00kN；
杆3:
取N=15.13kN；
An---为杆件的截面面积,本工程选取的是10号槽钢扣方，查表可知An=1430mm2；
λ---杆件长细比，杆1:
取λ=104.055，杆2:
取λ=171.566，杆3:
取λ=104.055；
φ---为杆件的受压稳定系数，是根据λ查表计算得：
杆1:
取φ=0.345，杆2:
取φ=0.247，杆3:
取φ=0.345；
经计算，杆件的最大受压应力σ=90.87N/mm2，
最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力216N/mm2，满足要求。
四、附着支座连接的计算
附着支座与建筑物的连接多采用与预埋件在建筑物构件上的螺栓连接。
预埋螺栓的规格和施工要求如果说明书没有规定，应该按照下面要求确定：
1．预埋螺栓必须用Q235钢制作；
2．附着的建筑物构件混凝土强度等级不应低于C20；
3．预埋螺栓的直径大于24mm；
4．预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求：
其中n为预埋螺栓数量；d为预埋螺栓直径；l为预埋螺栓埋入长度；f为预埋螺栓与混凝土粘接强度（C20为1.5N/mm^2，C30为3.0N/mm^2）；N为附着杆的轴向力。
5．预埋螺栓数量，单耳支座不少于4只，双耳支座不少于8只；预埋螺栓埋入长度不少于15d；螺栓埋入端应作弯钩并加横向锚固钢筋。
五、附着设计与施工的注意事项
锚固装置附着杆在建筑结构上的固定点要满足以下原则:
1．附着固定点应设置在丁字墙（承重隔墙和外墙交汇点）和外墙转角处，切不可设置在轻质隔墙与外墙汇交的节点处；
2．对于框架结构，附着点宜布置在靠近柱根部；
3．在无外墙转角或承重隔墙可利用的情况下，可以通过窗洞使附着杆固定在承重内墙上；
4．附着固定点应布设在靠近楼板处，以利于传力和便于安装。
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