塔吊基础计算.docx

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塔吊基础计算

塔吊基础方案

一、工程概况

1、本工程位于佛山市顺德区北滘镇，地块南临美的工业区，西为本项目一期工程（已完成），东临工业大道，北边为中发西路，地块呈长方形面积㎡，由12#、13#、15#、16#、18#、19#住宅楼及两层地下车库组成。

二、因地块面积较大，依照塔吊平面布置应最大程度知足施工区域吊装需要，尽可能减少吊装盲区的原那么，和地下室工程施工中能充分利用塔吊来知足施工需要，依照施工组织总设计要求拟搭设3台附墙式塔吊，其中QTZ80B（工作幅度60M，额定起重力矩）2台，QTZ80A（工作幅度55M，额定起重力矩）1台，平面位置详附图。

3、拟建建筑物高度及层数

建筑物楼号

12

13

15

16

18

19

层数（层）

12

12

12

12

12

12

建筑物高度（m）

4、依照建筑物高度，1#塔吊位于13#楼北侧位置，搭设高度为60M；2#塔吊位于16#楼南侧位置，搭设高度为55M；3#塔吊位于19#楼东侧位置，搭设高度为60M，设水平限位装置；其中1#、2#塔吊为QTZ80B，3#塔吊为QTZ80A。

5、塔吊应在土方开挖后安装，故采纳型钢格构式非塔吊标准节插入钻孔灌注桩内，以保障塔吊平安、稳固和牢固靠得住，且不妨碍地下室顶板混凝土的整体浇筑施工，有利于加速施工进度和确保工程质量。

6、本工程采纳钻孔灌注桩筏板基础，基坑底标高为-.000、本工程±相当于绝对标高0m，自然地坪标高相关于绝对标高+30cm。

7、依照本工程地质勘探报告，各土层极限摩阻力、端阻力标准值指标见下表：

层号

土层名称

埋深（m）

相对标高（m）

钻孔灌注桩

抗拔系数（λ）

Fs（KPa）

Fp（KPa）

1

灰色砂质粉土夹粉质粘土

13

15

2

灰色粉质粘土

14

15

灰色粘土

21

20

1-1

灰色粉质粘土

35

1-2

暗绿色粘土

30

55

900

草黄色砂质粉土

34

70

1800

1

灰黄色粉质粘土

36

50

t

草黄～灰色粉砂

47

75

2500

2

灰色粉质粘土夹粉砂

53

45

1

灰色粉砂夹粉质粘土

65

75

2000

2

灰色粉砂

75

80

2500

灰色中粗砂

100

90

3000

八、塔式起重机要紧技术性能表

塔吊型号

QTZ80B

QTZ80A

序号

载荷名称

单位

数量

单位

数量

1

基础所受的垂直荷载

KN

587

KN

511

2

基础所受的水平荷载

KN

62

KN

72

3

基础所受的倾翻力矩

1642

1242

4

基础所受的扭矩

310

348

5

独立式整机重

T

T

6

平衡重

T

T

7

工作幅度

M

60

M

55

8

最大起重量

T

8

T

6

9

末端起重量

T

1

T

10

额定起重力矩

800

800

11

塔身截面

M

×

M

×

12

最大起升高度

独立式

M

47

M

40

13

附着式

M

160

M

140

14

装机总容量

KW

48

KW

KW

二、塔吊布置原那么

本工程作业面积大，综合考虑塔吊的作用半径、起吊重量、基础工程桩位布置、围檩支撑结构设计、衡宇结构设计、经济性比较后，作出以下布置原那么。

1.塔吊布置在基坑内

2.塔吊共3台，55m臂1台，60m臂2台

3.塔吊选型：

市沪淞建筑机械厂生产的QTZ80A（5512）及QTZ80B（6010）塔吊。

4.具体位置详见《塔吊平面布置图》

5.因塔吊布置在基坑内，考虑到土方开挖后安装困难。

并为兼顾土方开挖垂直运输，塔吊需在基础开挖前投入正常利用。

6.塔吊桩基础采纳钻孔灌注桩

7.桩上部钢支柱采纳H型钢，上端标高-0.50m

8.塔吊基础采纳C30水下混凝土，Φ800钻孔灌注桩，上部H型钢格构非标准节插入桩内2500。

塔吊标准节与型钢格构用高强度螺栓和盖板焊接连接固定。

详见附图

三、计算依据

1.《地基基础设计标准》DGJ08-11-1999

2.《建筑桩技术标准》JGJ94-94

3.《混凝土结构设计标准》GB50010-2002

4.《建筑结构焊接规程》JGJ80-91

5.《建筑结构设计荷载标准》GB50009-2001

6.沪淞建筑机械厂的QTZ80A、80B塔式起重机的《利用说明书》

7.本工程平面图、结构图、围檩支撑图

四、塔吊分项参数计算

塔吊是施工厂地最重要的施工机械之一，其利用贯穿了整个工程。

在这进程中距离时刻长，不可预见性因素多，为确保塔吊的平安，以下计算都按极限苛刻条件下能保证塔吊正常工作计算。

即：

塔吊设置在最大开挖深度处；型钢柱与混凝土灌注桩连接按滑腻面锚固。

（计算详值见计算表格）

1.基础竖向极限承载力计算

F=F1+F2

F——基础竖向极限承载力kn

F1——塔吊自重（包括压重）kn

F2——最大起吊重量kn

2.单桩抗压承载力、抗拔力计算

桩顶竖向力的计算（依据《建筑桩技术标准》JGJ94-94的第条）

（“+”计算结果为抗压，“-”为抗拔）

其中Ni——单桩桩顶竖向力设计值kN

n——单桩个数，n=4；

F——作用于桩基承台顶面的竖向力设计值T

G——塔吊基础重量KN

Mx,My——承台底面的弯矩设计值

xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离m

M——塔吊的倾覆力矩

3.桩长和桩径计算

桩采纳钻孔灌注桩

Rk实际=fpAp+Up∑fsli>R＝Ni×ξ1

UP＝πd

其中Rk实际——实际钻孔灌注桩承载能力KN

fpAp——桩端面承载能力KN

Up∑fsli——桩侧摩擦阻力总和KN

R——单桩轴向承力平安值KN

ξ1——桩平安系数取2

d——桩直径m

4.桩抗拔验算

Qk＝λRk实际

5.桩配筋计算

桩身配筋率可取%～%（计算取上限％）,抗压主筋不该少于6Φ10，箍筋采纳很多于Φ6@300mm的螺旋箍筋，在桩顶5倍桩身直径范围内箍筋Φ6@100mm，每隔2m设一道2Φ12焊接加强箍筋。

As＝S桩截面×配筋率

n＝4As/（πφ2）

其中n——竖筋根数根

As——钢筋总截面积m

Φ——竖筋直径m

6.桩上部钢支柱计算

钢支柱采纳h×b×tw×t＝350×350×12×19，H型钢。

A＝hb-（b-tw）（h-2t）＝㎡

1）四柱整体验算

A总=4A

截面惯性矩Iz

回转半径i＝（Iz/A总）

构架长细比

查φ 

2）单柱验算

Iz

i＝（Iz/A）

井架长细比

查φ 

7.钢支柱上部螺栓紧固水平钢板抗拔计算

H型钢上部螺栓紧固水平钢板采纳500×500厚20，Q235钢板，采纳电焊与下部H型钢焊接，焊接高度不小于6mm。

1）焊接强度验算

160

σ——焊接强度

N——轴心最大拔力,等于塔吊拔力

——焊缝长度等于4478mm

——焊缝的抗拉抗压强度设计值，Q235等于160

8.缀条计算

缀条采纳12#槽钢截面面积A＝㎡

V＝V1+V2

V1——塔吊水平力引发应力

V1＝F4/2

F4——塔吊水平力

V2——塔吊扭矩引发应力

V2＝Mn/2（D×）

Mn——塔吊扭矩

D——桩间距

fv>V/A

fv——槽钢的抗剪强度，厚度小于16mm，取125

A——槽钢截面积

9.螺栓计算

采纳φ30高强度螺栓,每肢2颗

A总=πd2

σ=N拔/A总<295

螺栓抗剪验算

τ＝MnA总/（2×桩间距/）

10.桩水平力验算

由于地质报告未进行桩侧土水平抗力系数的比例系数m实验，采纳标准提供的体会值如下表所示。

取8MN/m4。

序号

土的分类

m（MN/m4）

1

流塑粘性土IL＞1、淤泥

3～5

2

软塑粘性土1＞IL＞、粉砂

5～10

3

硬塑粘性土＞IL＞0、细砂、中砂

10～20

4

坚硬、半坚硬粘性土IL＜0、粗砂

20～30

5

砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石

30～80

6

密实粗砂夹卵石，密实漂卵石

80～120

1）大体资料：

桩类型：

桩身配筋率ρg＜%的灌注桩桩顶约束情形：

铰接、自由　

截面类型：

圆形截面桩身直径d＝800mm　

混凝土强度品级C30Ft＝mmEc＝30000N/mm　

桩身纵筋As＝3267mm净爱惜层厚度c＝50mm　

钢筋弹性模量Es＝200000N/mm　

桩入土深度h＝23.000m　

桩侧土水平抗力系数的比例系数m＝8MN/m4　

桩顶竖向力N＝　

设计时执行的标准：

《建筑桩基技术标准》（JGJ94－94）以下简称桩基标准　

2）单桩水平承载力设计值计算：

（1）、桩身配筋率ρg：

ρg＝As/（π×d2/4）＝3267/（π×8002/4）＝%　

（2）、桩身换算截面受拉边缘的表面模量Wo：

扣除爱惜层的桩直径do＝d-2×c＝800-2×50＝700mm　

钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值

αE＝Es/Ec＝200000/30000＝　

Wo＝π×d/32×[d2+2×（αE-1）×ρg×do2]　

＝π×32×[+2××%×]＝　

（3）、桩身换算截面积An：

An＝π×d2/4×[1+（αE-1）×ρg]　

＝π×4×[1+×%]＝　

（4）、桩身抗弯刚度EI：

桩身换算截面惯性距Io＝Wo×d/2＝×2＝4　

关于钢筋混凝土桩，EI＝×Ec×Io　

EI＝×30000×1000×＝m　

（5）、桩的水平变形系数α按下式确信：

α＝（m×bo/EI）1/5（桩基标准）　

关于圆形桩，当直径d≤1m时，bo＝××d+　

bo＝××+＝　

α＝（8000×1/5＝（1/m）　

（6）、桩顶（身）最大弯矩系数νm：

桩的换算埋深αh＝×＝　

查桩基标准表得：

νm＝　

（7）、其余参数：

桩截面模量塑性系数γm＝（圆形截面）　

桩顶竖向力阻碍系数ζN＝（竖向压力）　

（8）、单桩水平承载力设计值Rh：

关于桩身配筋率ρg＜%的灌注桩，可按以下公式计算单桩水平承载力设计值

Rh＝α×γm×ft×Wo/νm×+22×ρg）×（1±ζN×N/γm/ft/An）（桩基标准-1）　

＝×2×1500××+22×%）×（1+×2/1500/＝　

四桩水平承载力

＝4×＝kN>62KN

1一、QTZ80B塔式起重机基础计算表

符号

意义

公式

单位

计算值

钻孔灌注桩计算

G

桩上部钢支架总重

KN

m

标准节重

KN

b

标准节边长

M

N

标准节数量

节

F1

塔吊自重（包括平衡重）

KN

F2

最大起吊重量

KN

F3

标准节总重

KN

Mn

基础承受扭矩

F3=m×N

M

倾覆力矩

F4

水平荷载

KN

钻孔灌注桩桩顶标高

m

ξ1

桩安全系数

取

d

桩直径

m

D

桩间距

D=9d/4

m

l

取桩有效长度（最大开挖深度至桩底）

m

23

Ni

单桩承力设计值

KN

N拔

抗拔力设计值

KN

R

单桩轴向承力安全值

KN

Up∑qsili

桩侧总极限摩擦阻力

KN

qpAp

桩端点极限承载力

KN

Rk实际

取桩长度后实际承载力

Rk实际=fpAp+Up∑fsli

KN

符合

Qk

取桩长度后实际抗拔力

Qk＝λRk

KN

满足

桩配筋计算

根据桩径按内插法计算工程桩桩身配筋率%～%）

取

%

As

截面钢筋面积

m2

Φ

竖筋直径

mm

n

竖筋数量

n=4As/（πΦ2）

根

箍筋取

Φ8@200mm的螺旋箍筋

桩上部钢立柱计算

H型钢规格

350×350×12×19

30

H

桩顶到钢构件上端长度

m

A

横截面面积

㎡

I合

四根立柱组合极惯性距

外部参照CAD自动计算

m4

I单柱

单柱极惯性矩

外部参照CAD自动计算

m4

i合

四根立柱组合回转半径

i=（I/4A）

M

i单柱

单柱回转半径

i=（I/A）

λ合

四根立柱组合长细比

λ＝H/i

φ＝

λ单柱

单柱长细比

λ＝H/i

φ＝

σ合

最大应力

σ＝Ni/Aφ

N/mm2

满足

σ单柱

最大应力

σ＝Ni/Aφ

N/mm2

满足

钢构件插入桩深度（不计钢柱顶端阻力）

τ

钢筋和混凝土的粘结应力（光面钢筋取～）

kN/m2

+03

d

型钢等截面圆钢直径

m

h

插入桩长度

h=Ni/（τ×π×d）

m

型钢上部水平钢板焊接强度验算

σ

焊接强度

N/mm2

满足

N

塔吊拔力

N

lw

焊缝长度

mm

t

焊缝高度，等于6

mm

缀条计验算

规格

C12槽钢

面积（A）

mm2

1570

V1

塔吊水平力引起剪力

V1＝F4/2

KN

V2

扭矩引起的剪力

V2＝Mn/2（D×）

KN

V

水平力和扭矩组合作用剪力

V＝V1+V2

KN

fv

槽钢抗剪强度

fv>V/A

N/mm2

满足

螺栓计算

塔吊每肢螺栓数

颗

3

d

螺栓直径

mm

30

A

螺栓截面积

m㎡

2121

σ

螺栓应力

σ＝N拔/A

N/mm2

297

满足

τ

剪力

τ＝Mn/（2×D×）/A

N/mm2

满足

1二、QTZ80A塔式起重机基础计算表

符号

意义

公式

单位

计算值

钻孔灌注桩计算

G

桩上部钢支架总重

KN

m

标准节重

KN

b

标准节边长

M

N

标准节数量

节

F1

塔吊自重（包括平衡重）

KN

F2

最大起吊重量

KN

F3

标准节总重

KN

Mn

基础承受扭矩

F3=m×N

M

倾覆力矩

F4

水平荷载

KN

钻孔灌注桩桩顶标高

m

ξ1

桩安全系数

取

d

桩直径

m

D

桩间距

D=2d

m

l

取桩有效长度（最大开挖深度至桩底）

m

23

Ni

单桩承力设计值

KN

N拔

抗拔力设计值

KN

R

单桩轴向承力安全值

KN

Up∑qsili

桩侧总极限摩擦阻力

KN

qpAp

桩端点极限承载力

KN

Rk实际

取桩长度后实际承载力

Rk实际=fpAp+Up∑fsli

KN

符合

Qk

取桩长度后实际抗拔力

Qk＝λRk

KN

满足

桩配筋计算

根据桩径按内插法计算工程桩桩身配筋率%～%）

取

%

As

截面钢筋面积

m2

Φ

竖筋直径

mm

n

竖筋数量

n=4As/（πΦ2）

根

箍筋取

Φ8@200mm的螺旋箍筋

桩上部钢立柱计算

H型钢规格

350×350×12×19

30

H

桩顶到钢构件上端长度

m

A

横截面面积

㎡

I合

四根立柱组合极惯性距

外部参照CAD自动计算

m4

I单柱

单柱极惯性矩

外部参照CAD自动计算

m4

i合

四根立柱组合回转半径

i=（I/4A）

M

i单柱

单柱回转半径

i=（I/A）

λ合

四根立柱组合长细比

λ＝H/i

φ＝

λ单柱

单柱长细比

λ＝H/i

φ＝

σ合

最大应力

σ＝Ni/Aφ

N/mm2

满足

σ单柱

最大应力

σ＝Ni/Aφ

N/mm2

满足

钢构件插入桩深度（不计钢柱顶端阻力）

τ

钢筋和混凝土的粘结应力（光面钢筋取～）

kN/m2

+03

d

型钢等截面圆钢直径

m

h

插入桩长度

h=Ni/（τ×π×d）

m

型钢上部水平钢板焊接强度验算

σ

焊接强度

N/mm2

满足

N

塔吊拔力

N

lw

焊缝长度

mm

t

焊缝高度，等于6

mm

缀条计验算

规格

C12槽钢

面积（A）

mm2

1570

V1

塔吊水平力引起剪力

V1＝F4/2

KN

V2

扭矩引起的剪力

V2＝Mn/2（D×）

KN

V

水平力和扭矩组合作用剪力

V＝V1+V2

KN

fv

槽钢抗剪强度

fv>V/A

N/mm2

满足

螺栓计算

塔吊每肢螺栓数

颗

3

d

螺栓直径

mm

30

A

螺栓截面积

m㎡

2121

σ

螺栓应力

σ＝N拔/A

N/mm2

236

满足

τ

剪力

τ＝Mn/（2×D×）/A

N/mm2

满足

五、材料选用及施工方式

依照计算塔吊基础选用

一、桩基选用C30水下混凝土Φ800钻孔灌注桩，桩长（自桩顶垫层面以上100至桩底）为23米，桩身配12Φ22主筋，φ8@200螺旋箍筋，桩顶以下3000采纳φ8@100螺旋箍筋。

2Φ12@2000焊接增强箍筋。

QTZ80B（工作幅度60M，额定起重力矩）2台，桩间距同标准节宽度为1800。

QTZ80A（工作幅度55M，额定起重力矩）4台，桩间距同标准节宽度为1600。

二、格构立柱采纳Q235H型钢350×350×12×19，锚入桩身≥2500，长度详附图。

缀条选用12#槽钢，上下各设双拼12#槽钢，每隔1500设12#槽钢水平撑及缀条斜撑。

以增强其稳固性。

3、塔身标准节与格构采纳螺栓连接，为避免因H型钢立柱安装偏位，而造成塔身与格构产生较大剪力且安装困难，在格构顶部采纳Q235H型钢350×350×12×19十字水平梁。

水平梁连接处用550×350×20增强板，与立柱处用牛腿焊接连接，立柱顶部用500×500×20钢板与标准节连接，采纳2-M30螺栓及焊接固定。

详附图

4、塔吊标准节安装之前应付立柱格构标高进行复核，并用气割割平后再焊接连接板，确保顶部水平，保证塔身垂直。

五、型钢格构立柱缀条随挖土进度焊接，以确保格构的稳固性。

挖土完成后应尽快将露明铁件除锈，并刷防锈漆及与塔吊同色的爱惜漆。

六、格构立柱应与灌注桩钢筋焊接接地。

五、附图:

详见平面布置图