塔吊基础设计方案.docx

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塔吊基础设计方案

目　　录

塔吊基础设计

第一章、工程概况

1、工程名称：

盛隆兴移动互联网厂区

2、设计单位：

广东新长安建筑设计院有限公司

3、勘察单位：

广东省惠州地质工程勘察院

4、建设单位：

盛隆兴电子（深圳）有限公司

5、监理单位：

深圳市城建监理有限公司

6、施工单位：

吴川市建筑安装工程公司

7、建设地点：

深圳市坪地街道富高路与丁山河交叉口西北侧

8、该工程建筑规模总建筑面积：

74883m2，地下室建筑面积：

3000m2，建筑层数：

地上12层，地下-1层；使用功能：

研发楼、厂房及宿舍建筑类别及耐火等级：

二类高层建筑，耐火等级为二级；人防工程等级：

甲类核6级；抗震设防烈度：

6度，建筑耐久年限：

二级50年；主要结构类型：

框架结构；本工程设计标高±0.000相当于绝对标高41m，室内外高差0.3m；建筑基底周长：

约254m；建筑基底面积：

约3225m2；基坑开挖深度：

3～4m。

9、工程地质及水文条件

拟建产业园区位于深圳市龙岗区坪地街道办上高桥社区龙腾路。

原始地貌为剥残丘及沟谷地貌，经挖山、填土平整；现场地较为平坦、空旷，园区外的市政道路和规划建筑部分已建成，交通较为便利。

根据钻控揭露及钻孔简易水文地质观测，场地地下水类型主要为赋存于第四系松散堆积层中的孔隙和下伏风化岩体内的孔隙/裂隙水；浅层无明显含水层，各土层均属弱透水性和弱富水性，水量较贫乏，水位及水量因季节影响较大，由于该层上下顶底板的透水性均较小，致使场地地下水具一定的承压性，雨季时，地表水受场地迳流排泄影响；而下伏风化岩体，虽然裂隙较为发育，但裂隙多为粘土矿物充填，透水性及富水性均较为差，水量较为贫乏，受季节气候影响不大；场地下水主要接受大气降水/地表水垂直渗入和岩土层间侧向渗透补给；勘察期间（属雨水天气）测得各孔地下水混合水位埋深介于1.60～2.10m之间。

10、施工外围道路为现有的道路，水电已接至现场内，根据本工程的现场勘查结果，本工程施工场地基本能满足施工要求。

第二章　塔吊位置布置

本工程施工的三台塔吊，分别于厂房B设置一台QTZ63塔吊，厂房A设置一台QTZ80塔吊，研发楼设置一台QTZ63塔吊，拟设置的位置（详见施工总平面布置图）。

第三章　塔吊基础设计

第一节、　塔吊天然基础设计计算书

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:

QTZ80（QTZ63）自重（包括压重）:

F1=245.00kN最大起重荷载:

F2=60.00kN

最大起重力距:

M=733.7kN.m塔吊起重高度:

H=35.00m塔身宽度:

B=2.50m

非工作状态塔身弯矩:

-356.86kN.m

混凝土强度等级:

C35钢筋级别:

HRB335地基承载力特征值:

115.00kPa

承台宽度:

Bc=6.00m承台厚度:

h=1.500m基础埋深:

D=1.00m

计算简图:

二）.荷载计算

1.自重荷载及起重荷载

1）塔机自重标准值

Fk1=245kN

2）基础以及覆土自重标准值

Gk=6×6×（2×25+1×17）=2412kN

承台受浮力：

Flk=6×6×3.00×10=1080kN

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=0.2kN/m2）

=0.8×1.59×1.95×1.263×0.2=0.63kN/m2

=1.2×0.63×0.35×2.5=0.66kN/m

b.塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=0.66×35=23.03kN

c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×23.03×35=402.95kN.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=0.75kN/m2）

=0.8×1.69×1.95×1.263×0.75=2.50kN/m2

=1.2×2.50×0.35×2.5=2.62kN/m

b.塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=2.62×35=91.78kN

c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×91.78×35=1606.10kN.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=-356.86+0.9×（733.7+402.95）=666.12kN.m

非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值

Mk=-356.86+1606.10=1249.24kN.m

三）.地基承载力计算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）第4.1.3条承载力计算。

塔机工作状态下：

当轴心荷载作用时：

=（245+60+1332）/（6×6）=45.47kN/m2

当偏心荷载作用时：

=（245+60+1332）/（6×6）-2×（666.12×1.414/2）/36.00

=19.31kN/m2

由于Pkmin≥0所以按下式计算Pkmax：

=（245+60+1332）/（6×6）+2×（666.12×1.414/2）/36.00

=71.64kN/m2

塔机非工作状态下：

当轴心荷载作用时：

=（245+1332）/（6×6）=73.81kN/m2

当偏心荷载作用时：

=（245+1332）/（6×6）-2×（1249.24×1.414/2）/36.00

=-5.26kN/m2

由于Pkmin<0所以按下式计算Pkmax：

=（1249.24+91.78×2）/（245.00+1332.00）=0.91m≤0.21b=1.26m满足要求!

=3-0.64=2.36m

=（245+1332.00）/（3×2.36×2.36）

=94.57kN/m2

四）.地基基础承载力验算

地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条。

计算公式如下:

其中fa──修正后的地基承载力特征值（kN/m2）；

fak──地基承载力特征值，取100.00kN/m2；

b──基础宽度地基承载力修正系数，取0.50；

d──基础埋深地基承载力修正系数，取1.50；

──基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3；

γm──基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3；

b──基础底面宽度，取6.00m；

d──基础埋深度,取0.00m。

解得修正后的地基承载力特征值fa=115.00kPa

实际计算取的地基承载力特征值为:

fa=115.00kPa

轴心荷载作用：

由于fa≥Pk=45.47kPa所以满足要求！

偏心荷载作用：

由于1.2×fa≥Pkmax=94.57kPa所以满足要求！

五）.承台配筋计算

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。

1.抗弯计算，计算公式如下:

式中a1──截面I-I至基底边缘的距离，取a1=1.75m；

a'──截面I-I在基底的投影长度,取a'=2.50m。

P──截面I-I处的基底反力；

工作状态下：

P=（6-1.75）×（71.64-19.31）/6+19.31=56.37kN/m2；

M=1.752×[（2×6+2.5）×（1.35×71.64+1.35×56.37-2×1.35×1332.00/62）

+（1.35×71.64-1.35×56.37）×6]/12

=301.37kN.m

非工作状态下：

P=94.57×（32.36-1.75）/（3×2.35765259924644）=71.17kN/m2；

M=1.752×[（2×6+2.5）×（1.35×94.57+1.35×71.17-2×1.35×1332/62）

+（1.35×94.57-1.35×71.17）×6]/12

=537.27kN.m

2.配筋面积计算,公式如下:

依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

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。

经过计算得

s=537.27×106/（1.00×16.70×6.00×103×19502）=0.0014

=1-（1-2×0.0014）0.5=0.0014

s=1-0.0014/2=0.999

As=537.27×106/（0.9993×1950×300.00）=919.05mm2。

六）.地基变形计算

规范规定：

当地基主要受力层的承载力特征值（fak）不小于130kPa或小于130kPa但有地区经验，且黏性土

的状态不低于可塑（液性指数IL不大于0.75）、砂土的密实度不低于稍密时，可不进行塔机基础的天然地基变形验算，其他塔机基础的天然地基均应进行变形验算。

第二节、塔吊单桩基础的计算书

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:

QTZ63塔机自重标准值:

Fk1=450.80kN起重荷载标准值:

Fqk=60.00kN

塔吊最大起重力矩:

M=733.7kN.m塔吊计算高度:

H=65m塔身宽度:

B=2.50m

非工作状态下塔身弯矩:

M1=-356.86kN.m

承台混凝土等级:

C35矩形承台边长:

5.00m承台厚度:

Hc=1.200m

承台钢筋级别:

HPB235承台顶面埋深:

D=0.800m

桩混凝土等级:

C30保护层厚度:

50mm桩直径d=1.200m

桩钢筋级别:

HRB335桩入土深度:

6.00m

二）.荷载计算

1.自重荷载及起重荷载

1）塔机自重标准值

Fk1=450.8kN

2）基础以及覆土自重标准值

Gk=5×5×（1.20×25+0.8×17）=1090kN

承台受浮力：

Flk=5×5×0.20×10=50kN

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=0.2kN/m2）

=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2

=1.2×0.69×0.35×2.5=0.72kN/m

b.塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=0.72×65.00=47.06kN

c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×47.06×65.00=1529.51kN.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=0.75kN/m2）

=0.8×1.69×1.95×1.39×0.75=2.75kN/m2

=1.2×2.75×0.35×2.5=2.89kN/m

b.塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=2.89×65.00=187.58kN

c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×187.58×65=6096.40kN.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=-356.86+0.9×（733.7+1529.51）=1680.03kN.m

非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值

Mk=-356.86+6096.40=5739.54kN.m

三）.承台计算

承台尺寸:

5000mm×5000mm×1200mm

单桩承台的承台弯矩两个方向都为0（kN.m），所以承台只需采用构造配筋，不需要进行抗剪和其它的验算！

四）.桩身最大弯矩计算

计算简图：

1.按照m法计算桩身最大弯矩：

计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.4.5条，并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。

（1）计算桩的水平变形系数

（1/m）:

其中m──地基土水平抗力系数；

b0──桩的计算宽度，b0=1.98m。

E──抗弯弹性模量，E=0.67Ec=20100.00N/mm2；

I──截面惯性矩，I=0.10m4；

经计算得到桩的水平变形系数:

=0.721/m

（2）计算Dv:

Dv=187.58/（0.72×5739.54）=0.05

（3）由Dv查表得：

Km=1.01

（4）计算Mmax:

经计算得到桩的最大弯矩值:

Mmax=5739.54×1.01=5792.43kN.m。

由Dv查表得：

最大弯矩深度z=0.27/0.72=0.37m。

五）.桩配筋计算

依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.3.8条。

沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其截面受压承载力计算：

（1）偏心受压构件，其偏心矩增大系数按下式计算：

式中l0──桩的计算长度，取l0=6.00m；

h──截面高度，取h=1.20m；

h0──截面有效高度，取h0=1.15m；

1──偏心受压构件的截面曲率修正系数：

解得：

1=1.00

A──构件的截面面积，取A=1.13m2；

2──构件长细比对截面曲率的影响系数,当l0/h<15时,取1.0,否则按下式:

解得：

2=1.00

经计算偏心增大系数

=1.00。

（2）偏心受压构件应符合下例规定：

式中As──全部纵向钢筋的截面面积；

r──圆形截面的半径，取r=0.60m；

rs──纵向钢筋重心所在圆周的半径，取rs=0.55m；

e0──轴向压力对截面重心的偏心矩:

e0=Mmax/F=5792.43/1100=5.27m；

ea──附加偏心矩，应取20mm和偏心放学截面最大尺寸的1/30两者中的较大者，ea=40.00mm；

──对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2

的比值，取

=0.51；

t──纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，当

>0.625时，取

t=0：

由一式，经计算解得：

As=-87523.88mm2

由二式，经计算解得：

As=43476.73mm2

由上两式计算结果：

桩的配筋面积As=43476.73mm2。

六）.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=1100.00kN

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=3.77m；

Ap──桩端面积,取Ap=1.13m2；

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

110.340200密实粉土

由于桩的入土深度为6m,所以桩端是在第1层土层。

最大压力验算:

Ra=3.77×（6×40）+200×1.13=1130.97kN

由于：

Ra=1130.97>Qk=1100.00,所以满足要求!

第四章　施工注意事项

（1）塔机安装前，本基础砼的养护期不应小于21天。

（2）砼浇注前，先将一个下塔身标准节用高强螺栓与四根地脚螺杆紧固好，然后吊入基础内，调整至其垂直度偏差达到≤1/1000后予以固定，再将地脚螺杆的锚筋与基础配筋焊成一体。

（3）塔吊的防雷接地除了要按出厂说明书施工外，还要另加φ10圆钢与本工程的防雷接地相连接。