楼天然地基塔吊基础施工方案.doc

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一、工程概况：

北张文化创意产业生活服务区5＃楼位于晋阳街以北，体育路以西，周围交通便利，地势平坦，本工程为框架剪力墙结构，地上16层，地下2层，一层商铺层高均为5.3m，二层商铺层高均为5m，标准层层高为3.3m，室内外高差0.05m.建筑总高度为56.2m；主楼为剪力墙结构，群楼为框架结构。

主楼地基为预应力静压砼管桩基，裙楼地基为天然地基。

地下水位埋深6m，基础筏板基础，基础设计等级为乙级，结构安全等级为二级，防水等级二级，耐火等级为一级。

抗震设防基本烈度为8度。

二、编制依据：

本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：

《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）、《地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）等编制。

三、施工方法:

根据施工现场情况，结合塔吊说明书、参数、基础图纸及本工程勘察报告，经计算，决定采用天然基础，持力层为②层粉土，承载力特征值fak=160kpa。

相关计算书如下：

（一）、TC5610塔式起重机计算书：

1、参数信息

塔吊型号：

TC5610塔吊起升高度H：

68.50m，

塔身宽度B：

1.65m，

自重F1：

450.8kN，基础承台厚度hc：

1.50m，

最大起重荷载F2：

60kN，基础承台宽度Bc：

6.0m，

混凝土强度等级：

C35（P6），钢筋级别：

II级钢，

额定起重力矩：

630kN·m，基础所受的水平力：

30kN，

标准节长度a：

2.8m，最大起重力矩M：

1325kN·m，

主弦杆材料：

角钢/方钢,宽度/直径c：

120mm，

2、塔吊计算。

考虑设置二道附墙拉杆，依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2条承载力计算。

计算简图:

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：

E=M/（F+G）=1855.00/（612.96+1620.00）=0.83m≤Bc/3=2.00m

根据《塔式起重机设计规范》（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。

式中F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重和最大起重荷载,

F=（F1+F2）×1.2=612.96kN；（恒载系数取1.2）

G──基础自重：

G=25.0×Bc×Bc×hc×1.2=1620.00kN；（恒载系数取1.2）

Bc──基础底面的宽度，取Bc=6.000m；

M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，M=1.4×1325.00=1855.00kN·m；（安全系数取1.4）

e──偏心矩，e＝M/（F+G）＝0.831m,故e≤Bc/6=1m；

经过计算得到:

有附着的压力设计值P=（612.960+1620.000）/6.0002=62.027kPa；

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范》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，按本规范第5.2.3条的原则确定；取160.000kN/m2；

ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数;

γ--基础底面以上土的重度，地下水位以下取浮重度，取20.000kN/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6.000m；

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20.000kN/m3；

d--基础埋置深度（m）取0.000m；

解得地基承载力设计值：

fa=286.000kPa；

实际计算取的地基承载力设计值为:

fa=286.000kPa；

地基承载力特征值fa大于有附着时压力设计值P=62.027kPa，满足要求！

地基承载力特征值1.2×fa大于无附着时的压力设计值Pmax=113.554kPa，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范》（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，其间按线性内插法取用；取βhp=0.94；

ft---混凝土轴心抗拉强度设计值；取ft=1.43MPa；

ho---基础冲切破坏锥体的有效高度；取ho=1.45m；

am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；

am=[2.50+（2.50+2×1.45）]/2=3.95m；

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＝1.65m；

ab---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，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=1.65+2×1.45=4.55；

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大地基土单位面积净反力；取Pj=113.55kPa；

Al---冲切验算时取用的部分基底面积；Al=6.00×（6.00-4.55）/2=4.35m2

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=113.55×4.35=493.94kN。

允许冲切力：

0.7×0.94×1.43×3950.00×1450.00=5398789.23N=5398.79kN>Fl=493.94kN；

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范》（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＝（6.00-1.65）/2=2.175m；

Pmax---相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值，取113.55kN/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=113.55×（3×1.65-2.175）/（3×1.65）=63.66kPa；

G---考虑荷载分项系数的基础自重，取G=1.35×25×Bc×Bc×hc=1.35×25×6.00×6.00×1.50=1822.50kN/m2；

l---基础宽度，取l=6.00m；

a---塔身宽度，取a=1.65m；

a'---截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.65m。

经过计算得MI=2.1752×[（2×6.00+1.65）×（113.55+63.66-2×1822.50/6.002）+（113.55-63.66）×6.00]/12=526.68kN.m。

2.配筋面积计算

依据《建筑地基基础设计规范》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,期间按线性内插法确定，取αl=1.00；

fc---混凝土抗压强度设计值，查表得fc=14.30kN/m2；

ho---承台的计算高度，ho=1.45m。

经过计算得：

αs=408.27×106/（1.00×14.30×6.00×103×（1.45×103）2）=0.002；

ξ=1-（1-2×0.002）0.5=0.002；

γs=1-0.002/2=0.999；

As=408.27×106/（0.999×1.45×300.00）=939.61mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:

6000.00×1500.00×0.15%=13500.00mm2。

故取As=13500.00mm2。

配筋：

II级钢筋，Φ20@140mm。

承台底面单向根数43根。

实际配筋值13510mm2。

6、塔吊附着计算

（1）、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=0.850×1.170×2.190×0.700=1.525kN/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=0.850kN/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=2.190；

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=1.525×1.600×0.200=0.488kN/m；

其中Wk──风荷载水平压力，Wk=1.525kN/m2；

B──塔吊作用宽度，B=1.600m；

Ks──迎风面积折减系数，Ks=0.200；

实际取风荷载的水平作用力q=0.488kN/m；

塔吊的最大倾覆力矩：

M=1325.000kN.m；

弯矩图

变形图

剪力图

计算结果:

Nw=112.2917kN；

（2）、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和风荷载扭矩。

将上面的方程组求解，其中θ从0-360循环,分别取正负两种情况，求得各附着最大的轴压力和轴拉力。

杆1的最大轴向压力为:

107.70kN；

杆2的最大轴向压力为:

47.14kN；

杆3的最大轴向压力为:

130.13kN；

杆1的最大轴向拉力为:

66.55kN；

杆2的最大轴向拉力为:

82.91kN；

杆3的最大轴向拉力为:

139.27kN；

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θ=45，135，225，315，Mw=0，分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力。

杆1的最大轴向压力为:

87.12kN；

杆2的最大轴向压力为:

45.98kN；

杆3的最大轴向压力为:

128.27kN；

杆1的最大轴向拉力为:

87.12kN；

杆2的最大轴向拉力为:

45.98kN；

杆3的最大轴向拉力为:

128.27kN；

（3）、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=139.274kN；

An---为杆件的截面面积，本工程选取的是16号槽钢；

查表可知An=2515.00mm2。

经计算，杆件的最大受拉应力σ=139273.530/2515.00=55.377N/mm2，

最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/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=107.697kN；

杆2:

取N=47.140kN；

杆3:

取N=130.130kN；

An---为杆件的截面面积,本工程选取的是16号槽钢；

查表可知An=2515.00mm2。

λ---杆件长细比，杆1:

取λ=112，杆2:

取λ=125，杆3:

取λ=112

φ---为杆件的受压稳定系数，是根据λ查表计算得：

杆1:

取φ=0.481，杆2:

取φ=0.411，杆3:

取φ=0.481；

经计算，杆件的最大受压应力σ=107.571N/mm2，

最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2，满足要求。

（4）、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3.5N/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。

（二）、塔吊基础施工

1、土方开挖前，根据总平面图，定位出周边建筑物外轮廓线，根据塔吊参数，确定吊臂范围内的楼层，确保能正常满足相关楼层吊运材料的施工需要，并考虑好塔吊拆除时吊臂和平衡臂的位置及方向，确保塔吊拆除安全方便，然后根据塔吊附着建筑的定位控制线定位出塔吊的四个角点，并放出基础开挖灰线。

2、土方开挖时，塔吊和附着楼层一起开挖，根据施工图纸及现场自然地坪高程测量结果，塔吊基坑底工作面为50cm，按1:

1放坡，由于1:

1放坡是自然坡度，可不进行边坡稳定性计算。

3、塔吊基础垫层采用C15商品砼，基础模板采用240厚蒸压灰砂砖M5水泥砂浆砌筑，内外侧用1:

2水泥砂浆抹灰。

塔吊基础尺寸为6米*6米*1.5米，采用C35商品砼,配筋按照厂家提供的基础图纸（见附图）。

钢筋绑扎完成后，根据塔吊的四个角点，拉出对角线，再根据厂家提供的基础图,放置好预埋螺栓和垫块。

三、注意事项:

1、基坑挖土完成后，应尽快进行垫层施工，如不能及时进行施工，应预留150mm厚土层，在进行下道工序前挖去以避免基底土遭受扰动，降低承载力。

2、预埋螺栓必须按照厂家提供的基础图准确定位后放置好，并用钢筋和承台主筋焊接牢固，确保施工中不会发生移位，对角线误差不大于2mm。

3、塔吊基础混凝土浇捣时，应制作同条件养护试块，并按照厂家要求，养护15天且试块试验强度达到厂家提供的基础图纸要求后，才可进行塔吊安装。

四、应急抢救预案

为了有效预防、及时控制和消除本工程施工中突发性安全事故的危害，建立紧急情况下快速、有效额事故抢险、救援和应急处理机制，最大限度的减少事故造成的损失，保证社会稳定和民工生命财产安全及业主经济安全，并确保工程顺利进行而制定本预案。

事故应急处理工作，应当贯彻统一领导、分级负责、反应及时、措施果断、依靠科学、加强合作的原则。

1、根据事故应急处理的需要，应急救援指挥部有权紧急调集人员、储备的物资、交通工具以及相关设施、设备；必要时，对人员进行疏散或者隔离。

2、事故应急救援指挥部的主要职责是：

①、组织制定本项目事故应急处理预案；负责事故现场应急处置和抢险救援的组织指挥工作。

②、根据事故发生情况，由应急救援指挥部总指挥启动事故应急处理预案，制定具体救援处置措施，指挥项目部各部门按照应急预案迅速开展抢险、救灾及处置突发性事故的应急处理工作，控制事故蔓延和扩大。

③、迅速了解、掌握事故发生的时间、地点、原因、现场人员伤亡和损失情况,及时向公司事故应急救援指挥中心领导汇报抢险救援工作及事故应急处理的进展情况。

④、配合上级部门进行事故调查处理工作。

⑤、做好稳定社会秩序和伤亡人员的善后处理及安抚工作。

⑥、组织项目部预案的演练，根据情况的变化，及时对预案进行调整、修订和补充。

报告程序和现场保护

1、事故发生后，现场施工人员必须以最快捷的方法报告项目指挥部。

2、项目指挥部接到事故报告后，立即报请项目总指挥启动事故应急救援预案，通知应急救援各小组的相关成员迅速进入战备状态。

3、事故发生后，项目部必须严格保护事故现场，并迅速采取必要措施抢救人员和财产。

因抢救伤员、防止事故扩大以及疏通交通等原因需要移动现场物件时，必须做出标志、拍照、详细记录和绘制事故现场图，并妥善保存现场重要痕迹、物证等。

安全事故应急救援处置程序

1、决定是否启动本预案。

2、启动本预案后，项目部应急救援指挥部立即启动并投入运作。

3、应急救援指挥部总指挥接到报告后应组织相关成员单位的负责人迅速到位履行职责，赶赴事故现场按照各自的职责组织实施应急救援工作，并随时将事故应急处理情况报上级主管部门有关领导。

4、事故发生初期，事故责任单位主要负责人或现场人员应当积极采取有效的抢救措施,进行全方位的抢险救援和应急处理，防止事故的扩大。

5、指挥部要立即召集有关成员，对事故情况进行分析，根据事故性质、发生地点、波及范围、人员分布以及抢险救灾的人力、物力，研究制定严密的抢救方案和应急处理措施，实施抢险救援。

6、各成员单位赶到现场后，成立应急救援组、医疗救护组、安全保卫组、后勤保障组、综合协调联络组、事故调查组，并按照指挥部的安排和各自的职责，明确分工，相互协调，密切配合，提高效率，迅速有序地展开救援工作。

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