塔吊基础施工方案.docx
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塔吊基础施工方案
德胜商业大厦工程塔吊基础施工方案
一、工程概况
德胜商业大厦工程北临德胜路，东临上塘河，总建筑面积38396㎡，其中地下二层，建筑面积11224㎡，地上裙房3层。
主楼20层，总高77.20m,建筑面积27172㎡。
钻孔灌注桩基础，框剪结构。
二、塔吊基础所涉及土层及物理力学计算指标如下：
土层
序号
地基土名称
厚度（m）
钻孔桩周土摩擦力特征值（kpa）
桩端土承载力特征值（kpa）
①-1
杂填土
2.6
②
粉质粘土
1.7
15
③
淤泥质粉质粘土
13.8
7
④
粉质粘土
5.8
14
⑤
淤泥质粉质粘土
8.6
10
⑥
粉质粘土
10.7
26
⑦-1
粘质粉土
5.2
20
⑦-2
中沙
4.1
35
⑧
圆砾
2.9
50
1800
三、塔吊选型与平面位置
根据本工程的地下、地上建筑的平面形状及尺寸、建筑总高度和施工总平面布置图、合同工期，本工程选用1台浙江省建设机械集团有限公司生产的QTZ80（ZJ5710）型自升塔式起重机，起吊高度为85m。
塔吊的具体位置详见附图。
QTZ80（ZJ5710）型塔吊在独立高度40m的情况下，基础能承受的荷载为最大，即：
基础承受的垂直力：
P=434KN
基础承受的水平力：
H=73.5KN
基础承受的倾翻力矩：
M=1796KN.m
四、塔吊基础设计
本工程塔吊采用钻孔灌注桩格构柱基础。
1、钻孔灌注桩直径¢=800㎜，桩顶标高为-11.60m，有效桩长分别为L=35.0m，C30水下混凝土。
桩身纵向钢筋为1020，通长设置，钢筋保护层厚度为50㎜，箍筋、加密箍筋、加强筋及桩孔沉渣厚度等与本工程的¢800㎜工程桩相同。
2、格构柱以L125角钢为肢件，用间距为700㎜、10×250×400缀板呈格构形电焊连接组成，柱横截面450×450。
格构柱长度均为7.55m，柱顶面标高-6.125m。
4根格构柱之间，自上而下每隔2.10m均用[16b槽钢作水平连接杆和斜撑焊接。
格构柱底部埋入塔吊桩顶面以下长度2.075m。
格构柱构造详见附图。
五、塔吊基础施工
1、制作格构柱所用型钢，应有产品合格证，不能弯折、扭曲变形、有裂纹、油渍或严重锈蚀。
下料、焊接尺寸应准确。
2、格构柱的四根角钢接头应错开600㎜，采用剖口熔透焊。
缀板、缀条、柱顶板、加劲肋采用Q235钢，E4323焊条焊接。
每根格构柱在全部角钢、缀板点焊组合成型、形状尺寸无误差后，再采取对称电焊焊接，以保证角钢、格构柱不弯曲变形。
缀板与角钢、槽钢与缀板的焊接均为围焊，角焊缝高度hf=8㎜。
柱顶部¢650厚25钢板应在塔吊安装前焊接。
电焊后均应自然冷却。
3、桩主筋均应与格构柱焊接，焊接长度：
单面焊10d,双面焊5d（d为主筋直径）。
格构柱放入桩孔中及在浇筑混凝土过程中应始终保持垂直，且相邻的两根桩及格构柱的中心距均应控制在1465㎜，桩、柱的中心对角线均应控制在2121㎜，柱顶标高一致。
4、为保证格构柱放入桩孔后柱的中心距、对角线尺寸和柱顶标高准确，以及相邻的格构柱截面同边边线在同一直线上，格构柱上部均垂直焊接长6m的定位钢筋桁架（见附图），在格构柱缓缓入孔时轻轻转动钢筋桁架调正钢柱的角度、间距。
定位钢筋桁架不得作为桩钢筋笼及格构柱的吊筋使用。
5、塔吊桩应采取跳打，即后一根桩的钻孔开始时间应在前一根桩的混凝土浇注完成的48小时后。
6、塔吊基础连接：
塔吊与格构柱基础有两种连接方式：
（1）、由塔吊生产厂家提供标准的单肢底架，采用围焊将单肢底架焊接在单肢格构柱顶部¢650㎜、25㎜厚钢板上，焊缝高度hf=12㎜。
然后利用标准节螺栓将塔身标准节连接在单肢底架上。
（2）、由塔吊生产厂家提供预埋基础节的上半段，在其主弦杆（135×135×10方管）的底部四周焊接上8块12㎜厚加劲肋后，再与格构柱顶部钢板焊接。
加劲肋与塔吊主弦杆及柱顶板的焊缝高度hf均=10㎜。
然后将塔身标准节与基础节螺栓连接。
连接时，单肢底架或基础节的主弦杆均应与格构柱轴心线对称，焊接质量可靠。
7、塔吊安装完成后，在基坑土方开挖过程中，自格构柱顶部开始，塔吊周边土方每次开挖深度不得超过格构柱下道槽钢水平连接杆500㎜，在槽钢水平连接杆或斜撑焊接完成后方可进行下部土方开挖。
挖土时严禁挖机碰撞、勾挂格构柱及塔身。
8、塔吊桩桩顶标高以上，格构柱外面的混凝土须轻轻剔除，防止格构柱受力过大变形。
格构柱型钢上不得擅自开孔割槽、搭设支模架等。
9、塔吊在使用过程中应定时检查塔身垂直度、格构柱各部位的焊缝情况，发现异常应立即停止使用，采取措施校正、加固。
六、塔吊基础计算
（一）、塔吊桩竖向承载力计算：
1、单桩桩顶竖向力计算：
单桩竖向力设计值按下式计算：
Qik=（P+G）/n±M/a
式中：
Qik—相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第i根桩的
竖向力；
P—塔吊桩基础承受的垂直力，P=434KN；
G—桩承台自重，G=0;
n—桩根数，n=4；
M—桩基础承受的倾翻力矩，M=1796KN.m；
a—塔身宽度，a=1.60m。
Qik=434/4±1796/1.6
单桩最大压力：
Q压=108.5+793.8=902.3KN
单桩最大拔力：
Q拔=108.5-793.8=-685.3KN
2、桩承载力计算：
（1）、单桩竖向承载力特征值按下式计算：
Ra=qpaAP+uP∑λiqsiaLi
式中：
Ra—单桩竖向承载力特征值；
qpa、qsia—桩端阻力，桩侧阻力特征值；
AP—桩底端横截面面积；
uP—桩身周边长度；
Li—第i层岩土层的厚度。
Ra=0+0.8×3.14×（7×8+14×5.8+10×8.6+26×10.7+20×1.9）
=2.512×（56+81.2+86+278.2+38）
=1355KN
1355KN>902.3KN
满足要求
（2）、单桩抗拔承载力特性值按下式计算：
Ra'=uP∑λiqsia+Gpk
式中：
Ra'—单桩抗拔承载力特性值；
λi—桩周第i层土抗拔系数，取平均值λi=0.8；
Gpk—单桩自重标准值（扣除地下水浮力）。
Ra'=0.8×3.14×（7×8+14×5.8+10×8.6+26×10.7+20×1.9）
×0.8+0.42×3.14×35×（25-10）
=1084+263.8
=1347.8KN
1347.8KN>685.3KN
满足要求
3、桩身抗压强度计算:
桩身混凝土抗压强度按下式计算：
Q≤Apfcψc
式中：
Q—相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值；
Ap—桩身横截面面积，Ap=3.14×（0.4-0.05）2㎡
fc—混凝土轴心抗压强度设计值，fc=15N/㎜2；
ψc—工作条件系数，水下灌注桩ψc=0.6。
Apfcψc=0.3846×106×15×0.6
=3461.4KN
3461.4KN>902.3KN
满足要求
4、桩身配筋抗拉强度计算：
桩身配筋抗拉强度按下式计算：
N≤fyAs
式中：
N—桩身竖向拉拔力设计值；
fy—桩身主筋抗拉强度设计值，fy=310N/㎜2
As—桩身主筋截面积。
fyAs=310×314.2×10=974KN
N=685.3KN<974KN
满足要求
（二）、格构柱基础承载力计算：
1、格构柱角钢轴心受压稳定性计算：
（1）、每个格构柱由4根L125×10角钢组成，其截面几何特性如下：
A=24.37cm2i=3.85cmI=361.7cm4Z0=3.45cm
（2）、角钢稳定性按下式计算：
σ=N/ψA≤f
式中：
N—作用于角钢上的轴心力，N=902.3KN/4=225.6KN；
A—角钢的净截面面积；
f—角钢的强度设计值，f=215N/㎜2;
ψ—轴心受压构件的整体稳定系数。
oy=u
=0.65×0.7=0.455m
b/t=125/10
=12.5>0.54
oy/b=1.97
λyz=4.78
（1+
oy2t2/13.5b4）
式中：
oy—构件对y轴的计算长度；
u—轴心受压构件计算长度系数，u=0.65；
b、t—角钢肢宽度和厚度；
λyz—角钢的换算长细比。
λyz=4.78×12.5×（1+0.0063）
=60.13
查表：
ψ=0.807
σ=225.6×103/0.807×24.37×102
=114.71N/㎜2
114.71N/㎜2满足要求
2、单肢格构柱计算：
（1）、单肢格构柱截面几何特性如下：
Ix1=[Ix+A×（b1/2-Z0）2]×4
=[361.7+24.37×（45/2-3.45）2]×4
=36822.4cm4
An1=A×4=24.37×4=97.48cm2
W1=Ix1/（b1/2-Z0）
=36822.4/（22.5-3.45）
=1933cm3
=19.44cm
（2）、格构柱的整体强度按下式计算：
σ=N/An≤f
式中：
N—单肢格构柱的轴心压力；
An—格构柱的净截面面积。
σ=902.3×103/24.37×102×4
=92.56N/㎜2
92.56N/㎜2满足要求
（3）、单肢格构柱整体稳定性按下式计算：
N/（ψXA）≤f
式中：
ψX—单肢格构柱的整体稳定系数。
格构柱
0=
=7.55-1.975=5.575m,缀板净间距
a1=0.7-0.25=0.45m，格构柱的换算长细比为：
λox=
式中：
λox—格构柱的换算长细比；
λx—格构柱对x轴的长细比;
λ1—格构柱分肢的长细比。
λx=
0/ix1=5.575×102/19.44=28.68
λ1=
01/iy0=0.45×102/2.48=18.15
λox=
=33.94
查表：
ψ=0.921
N/ψXA=902.3×103/0.921×97.48×102
=100.50N/㎜2
100.50N/㎜2满足要求
（4）单肢格构柱缀板计算：
缀板尺寸：
d=250㎜tb=10㎜
单肢格构柱的剪力按下式计算：
V=Af/85
=24.37×102×4×215×1/85
=24656.71N
V1=V2=V/2=12328.35N
缀板刚度之和与分肢刚度比值：
（ΣIb/a）/（I1/
1）
式中：
Ib—缀板的惯性矩；
a—分肢轴线间距，a=450-34.5×2=381㎜；
I1—角钢x轴的惯性矩；
1—相邻缀板的中心距，
1=700㎜.
（ΣIb/a）/（I1/
1）
=（2×10×2503/12/381）/（361.7×104/700）
=68350.83/5167.14
=13.23>6
满足要求
缀板强度计算：
Mb=V1
1/2
=12328.35×700/2
=4314923.2N.㎜
Vb=V1
1/a
=8629845/381
=22650.51N
σ=6Mb/tbd2
=6×4314923.2/10×2502
=41.42N/㎜2
41.42N/㎜2满足要求
τ=1.5Vb/tbd
=1.5×22650.51/10×250
=13.59N/㎜2
13.59N/㎜2满足要求
缀板焊缝计算：
缀板采用三面围焊，仅计算端部焊缝，
w=250㎜
缀板焊缝按下式计算：
式中：
σf—按焊缝有效截面（he
w）计算，垂直于焊缝长度
方向的应力；
τf—按焊缝有效截面（he
w）计算，沿焊缝长度方向的
剪应力；
he—角焊缝的计算厚度，he=0.7hf;
βf—正面角焊缝的强度设计增大系数，取βf=1.2；
—角焊缝的强度设计值。
=
=
=
≤
=160N/㎜2
hf≥2.3㎜实际取hf=8㎜
满足要求
3、格构柱基础计算：
（1）、格构柱基础的截面几何特性如下：
Ix2=[Ix1+An1×（b2×102/2-b1×102/2）2]×4
=[36822.4+97.48×（1.6×102/2-0.45×102/2）2]×4
=1436462.6cm4
An2=An1×4
=97.48×4=389.92cm2
W2=Ix2/（b2/2-b1/2）
=24981.96cm3
ix2=
=60.70cm
（2）、格构柱基础平面内的整体强度按下式计算：
σ=N/An2+Mx/rxW2
=434×103/389.92+1796×106/1.0×24981.96×103
=83.02N/㎜2
83.02N/㎜2满足要求
（3）、格构柱基础整体稳定性计算：
格构柱
ox2=u
式中：
u—计算长度系数，取u=2.1（按悬臂构件）
ox2=2.1×5.575=11.71m
λx2=
ox2/ix2
=11.71×102/60.7
=19.29
λox2
=26.31
查表：
ψx=0.949
格构柱基础整体稳定按下式计算：
σ=N/（ψxA）+βmxMX/[WEX（1-ψxN/NEX'）]
式中：
βmx—弯矩作用平面内等效弯矩系数，βmx=1.0；
NEX'—欧拉临界力参数。
NEX'=π2EAn2/1.1λox22
=3.142×206×103×389.92×102/1.1×26.312
=1040.08×105N
σ=434×103/0.94×389.92×102+1796×106/［24981.96
×103×（1-0.94×434×103/1040.08×105）]
=11.84+72.18=84.02N/㎜2
84.02N/㎜2满足要求
（4）、格构柱基础缀条计算：
缀条［16b槽钢截面的几何特性：
A=25.15cm2
格构柱基础的剪力：
=97.48×102×4×215×1/85
=98.6KN
V1=V2=V/2=49.3KN
缀条（水平）焊缝强度验算：
侧面角焊缝：
=2×0.7×8×（125-25）×1×160
=179.2KN
179.2KN>49.3KN
满足要求
斜缀条稳定性计算：
斜缀条长度：
2560.5㎜
斜缀条轴心压力：
Nd1=49.3/sinθ
=49.3/0.82=61.12KN
查表:
ψ=0.340
σ=Nd1/ψA
=60.12×103/0.34×2515
=70.31N/㎜2
70.31N/㎜2满足要求
七、编制依据
1、本工程结施图；
2、本工程地质勘测报告；
3、QTZ80（ZJ5710）塔吊使用说明书；
4、《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）；
5、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；
6、《建筑地基基础设计规范》（DB33/1001-2003）；
7、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
浙江众立建筑工程有限公司
德胜商业大厦工程项目部
2009年8月18号
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