塔吊基础设计方案.doc

中天中天建设集团有限公司 新博园2#8#楼工程项目部新博园2#8#楼工程塔吊基础专项施工方案编制人：厉玉明审核人：任祖范审批人：李克江新博园工程项目部目 录一、工程概况2二、塔吊选型及布置3三、塔吊定位3四、塔吊基础形式6五、塔吊基础验算7六、格构柱补强措施:15七、塔吊基础承台见附图:15 一、工程概况1、地理位置本工程位于天津市河北区、北临新泰路，西侧为新开路，南侧为华龙道，东侧为新博路。2、相关单位建设单位：天津振业房地长开发有限公司地质勘察单位：天津市勘察院设计单位：天津市建筑设计院 监理单位：天津建工建筑工程监理有限公司施工单位：中天建设集团有限公司3、建筑概况建筑工程概况幢号层数总高（m）地上面积()大沽标高（±0）地下室层数地下一层标高地下二层标高63397.80173723.21-5.65/53397.80173723.21-5.65/43397.80174223.22-4.9-8.832986.00153153.22-4.9-8.822986.00152653.22-4.9-8.873397.80176763.22-4.9-8.883397.80 175083.22-4.9-8.8配套公建219962.004、结构概况层数结构形式场地土类别基本地震加速度地下二层(一层)钢筋混凝土框架结构类、非液化0.15g场地标准冻深+0.000大沽高程抗浮水位（大沽高程）0.6米3.23.751.00结构设计使用年限50年建筑抗震设防类别丙类建筑结构安全等级二级建筑物抗震等级二级地基基础设计等级丙类防水等级二级人防等级战时核6级甲类二等防化等级丙级二、塔吊选型及布置塔吊布署：2#-8#楼 塔吊型号均为H5810。1#楼、2#楼、8#楼(臂长43m) ，3#楼、4#楼、5#楼、6#楼(臂长48m)、7#楼(5810臂长48m)。现场共布置塔吊7台，现场平面布置图详见后附图。三、塔吊定位各栋号塔吊定位详见图一。2#楼、3#楼、4#楼、7#楼、8#楼塔吊承台底标高距负二层结构板顶面标高1.2米，详见下图所示。5#楼、6#楼塔吊承台底标高距负一层结构板顶面标高0.5米，详见图二所示。四、塔吊基础形式本工程塔吊基础为四桩高承台基础，基础承台尺寸为3500*3500*1250，混凝土强度等级为C35，塔吊桩基为800的钢筋混凝土灌注桩，桩体入土深度为24米，为了加快工程进度，在土方开挖前提将进行塔吊安装，桩基与承台间采用钢格构柱连接，格构柱的截面尺寸为0.45×0.45m；主肢选用:12.5号125×12×14；缀板选用(m×m):0.40×0.400.45（甲方已施工）。五、塔吊基础验算塔吊四桩基础的计算书 依据塔式起重机混凝土基础工程技术规程(JGJ/T 187-2009)。一. 参数信息 塔吊型号: QTZ60 塔机自重标准值:Fk1=670.00kN 起重荷载标准值:Fqk=60.00kN 塔吊最大起重力矩:M=800.00kN.m 塔吊计算高度: H=130m 塔身宽度: B=1.60m 非工作状态下塔身弯矩:M1=-200kN.m 桩混凝土等级: C30 承台混凝土等级:C35 保护层厚度: 50mm 矩形承台边长: 3.50m 承台厚度: Hc=1.250m 承台箍筋间距: S=200mm 承台钢筋级别: HRB335 承台顶面埋深: D=0.000m 桩直径: d=0.800m 桩间距: a=2.500m 桩钢筋级别: HRB335 桩入土深度: 24.00m 桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩 计算简图如下： 二. 荷载计算 1. 自重荷载及起重荷载 1) 塔机自重标准值 Fk1=670kN 2) 基础以及覆土自重标准值 Gk=3.5×3.5×1.25×25=382.8125kN 承台受浮力：Flk=3.5×3.5×1.25×10=153.125kN 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) =0.8×1.77×1.95×.99×0.2=0.55kN/m2 =1.2×0.55×0.35×1.6=0.37kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.37×130.00=47.76kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值 Msk=0.5Fvk×H=0.5×47.76×130.00=3104.48kN.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=0.50kN/m2) =0.8×1.85×1.95×.99×0.50=1.43kN/m2 =1.2×1.43×0.35×1.60=0.96kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.96×130.00=124.80kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值 Msk=0.5Fvk×H=0.5×124.80×130.00=8111.99kN.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=-200+0.9×(800+3104.48)=3314.03kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-200+8111.99=7911.99kN.m三. 桩竖向力计算 非工作状态下： Qk=(Fk+Gk)/n=(670+382.81)/4=263.20kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L =(670+382.8125)/4+(7911.99+124.80×1.25)/3.54=2545.52kN Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L =(670+382.8125-153.125)/4-(7911.99+124.80×1.25)/3.54=-2057.40kN 工作状态下： Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(670+382.81+60)/4=278.20kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L =(670+382.8125+60)/4+(3314.03+47.76×1.25)/3.54=1232.58kN Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L =(670+382.8125+60-153.125)/4-(3314.03+47.76×1.25)/3.54=-714.46kN四. 承台受弯计算 1. 荷载计算 不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值： 工作状态下： 最大压力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(670+60)/4+1.35×(3314.03+47.76×1.25)/3.54=1534.79kN 最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(670+60)/4-1.35×(3314.03+47.76×1.25)/3.54=-1042.04kN 非工作状态下： 最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×670/4+1.35×(7911.99+124.80×1.25)/3.54=3307.25kN 最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×670/4-1.35×(7911.99+124.80×1.25)/3.54=-2855.00kN 2. 弯矩的计算依据塔式起重机混凝土基础工程技术规程第6.4.2条 其中 Mx,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(m)； Ni不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值(kN)。 由于非工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×3307.25×0.45=2976.53kN.m 承台最大负弯矩: Mx=My=2×-2855.00×0.45=-2569.50kN.m 3. 配筋计算 根据混凝土结构设计规程GB50010-2002第7.2.1条 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； fy钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。 底部配筋计算: s=2976.53×106/(1.000×16.700×3500.000×12002)=0.0354 =1-(1-2×0.0354)0.5=0.0360 s=1-0.0360/2=0.9820 As=2976.53×106/(0.9820×1200.0×300.0)=8419.7mm2 顶部配筋计算: s=2569.50×106/(1.000×16.700×3500.000×12002)=0.0305 =1-(1-2×0.0305)0.5=0.0310 s=1-0.0310/2=0.9820 As=2569.50×106/(0.9845×1200.0×300.0)=7249.9mm2五. 承台剪切计算 最大剪力设计值： Vmax=3307.25kN 依据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)的第7.5.7条。 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： 式中 计算截面的剪跨比,=1.500 ft混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2； b承台的计算宽度，b=3500mm； h0承台计算截面处的计算高度，h0=1200mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2； S箍筋的间距，S=200mm。 经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!六. 承台受冲切验算 角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩 冲切承载力验算七.桩身承载力验算 桩身承载力计算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-2008)的第5.8.2条 根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1.35×2545.52=3436.45kN 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中 c基桩成桩工艺系数，取0.75 fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.3N/mm2； Aps桩身截面面积，Aps=502655mm2。 桩身受拉计算，依据建筑桩基技术规范JGJ94-2008 第5.8.7条 受拉承载力计算，最大拉力 N=1.35×Qkmin=-2777.48kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=9258.280mm2。 由于桩的最小配筋率为0.25%，计算得最小配筋面积为1257mm2 综上所述，全部纵向钢筋面积1257mm2八.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/T 187-2009)的第6.3.3和6.3.4条 轴心竖向力作用下，Qk=278.20kN；偏向竖向力作用下，Qkmax=2545.52kN.m 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=2.51m； Ap桩端面积,取Ap=0.50m2； 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 1 1.2 44 0 粉土或砂土 2 2.5 32 0 粉土或砂土 3 1.5 42 0 粉土或砂土 4 0.15 48 0 粉土或砂土 5 2 50 0 粉土或砂土 6 1.5 65 0 粉土或砂土 7 4 48 0 粉土或砂土 8 7.5 66 0 粉土或砂土 9 0.5 54 0 粉土或砂土 10 3.25 58 650 粉土或砂土 由于桩的入土深度为24m,所以桩端是在第10层土层。 最大压力验算: Ra=2.51×(1.2×44+2.5×32+1.5×42+.15×48+2×50+1.5×65+4×48+7.5×66+.5×54+3.15×58)+650×0.50=3586.95kN 由于: Ra = 3586.95 > Qk = 278.20,所以满足要求! 由于: 1.2Ra = 4304.34 > Qkmax = 2545.52,所以满足要求!九.桩的抗拔承载力验算 依据塔式起重机混凝土基础工程技术规程(JGJ/T 187-2009)的第6.3.5条 偏向竖向力作用下，Qkmin=-2057.40kN.m 桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式： 式中 Gp桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计； i抗拔系数； Ra=2.51×(0.700×1.2×44+0.700×2.5×32+0.700×1.5×42+0.700×.15×48+0.700×2×50+0.700×1.5×65+0.700×4×48+0.700×7.5×66+0.700×.5×54+0.700×3.15×58)=2342.725kN Gp=0.503×(24×25-24×10)=180.956kN 由于: 2342.73+180.96 >= 2057.4 满足要求!十.桩式基础格构柱计算 依据钢结构设计规范(GB50017-2003)。 1. 格构柱截面的力学特性： 格构柱的截面尺寸为0.45×0.45m； 主肢选用:12.5号角钢b×d×r=125×12×14mm； 缀板选用(m×m):0.01×0.20 主肢的截面力学参数为 A0=28.91cm2，Z0=3.53cm，Ix0=423.16cm4，Iy0=423.16cm4； 格构柱截面示意图 格构柱的y-y轴截面总惯性矩： 格构柱的x-x轴截面总惯性矩： 经过计算得到： Ix=4×423.16+28.91×(45/2-3.53)2=43309.83cm4； Iy=4×423.16+28.91×(45/2-3.53)2=43309.83cm4； 2. 格构柱的长细比计算： 格构柱主肢的长细比计算公式： 其中 H 格构柱的总高度，取6.00m； I 格构柱的截面惯性矩，取,Ix=43309.83cm4，Iy=43309.83cm4； A0 一个主肢的截面面积，取28.91cm2。 经过计算得到x=31.00,y=31.00。 格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式: 其中 b 缀板厚度，取 b=0.01m。 h 缀板长度，取 h=0.20m。 a1 格构架截面长，取 a1=0.45m。 经过计算得 i1=(0.012+0.202)/48+5×0.452/80.5=0.36m。 1=6.00/0.36=16.81。 换算长细比计算公式： 经过计算得到kx=35.27,ky=35.27。 3. 格构柱的整体稳定性计算： 格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式： 其中 N 轴心压力的计算值(kN)；取 N=1.35Qkmax=3436.45kN； A 格构柱横截面的毛截面面积，取4×28.91cm2； 轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数； 根据换算长细比 0x=35.27,0y=35.27150 满足要求! 查钢结构设计规范得到x=0.92,y=0.92。 X方向： N/A=3436453/(0.92×11564.8)=324>215.00 N/mm2 不满足要求! Y方向： N/A=3436453/(0.92×11564.8)=324>215.00 N/mm2 不满足要求! 4. 格构分肢的长细比验算： 由于格构形式采用角钢+缀板，分肢选取12.5号角钢b×d×r=125×12×14mm，其回转半径i=24.6mm。 1=L/i=200/24.6=8.130.5×0x=17.63 且小于等于40 满足要求! 六、格构柱补强措施:1、桩式基础格构柱计算：3. 格构柱的整体稳定性计算(按甲方提供资料，实际已施工格构柱，不满足要求!) 2、在格构柱竖向间距450mm中间，加一道宽400mm高200mm，厚度不小于10 mm周边满焊。3、底板面至塔吊承台底格构柱部份，采用支模C30砼灌实（注：格构柱砼浇灌，必须在基础底板砼完成后浇灌，顶板部位格构柱砼同结构同时浇灌）。七、塔吊基础承台见附图: 第 15 页 塔吊基础专项施工方案