塔吊基础计算

塔吊基础方案
一、工程概况
1、本工程位于松江区九亭镇，地块南临蒲汇塘河，东临沪亭路，西临横泾河，北临沪松公路并与地铁9#线车站一墙之隔，与9#线车站物业开发管理为一个整体。

地块面积41162㎡，由3#、4#、5#、6#、7#、8#公寓楼及9#酒店、10#办公楼组成。

2、因地块面积巨大，根据塔吊平面布置应最大程度满足施工区域吊装需要，尽可能减少吊装盲区的原则，以及地下室工程施工中能充分利用塔吊来满足施工需要，按照施工组织总设计要求拟搭设6台附墙式塔吊，其中QTZ80B（工作幅度60M，额定起重力矩800KN.M）2台，QTZ80A（工作幅度55M，额定起重力矩800KN.M）4台，平面位置详附图。

3、拟建建筑物高度及层数
4、根据建筑物高度，1#塔吊位于3#楼西北侧位置，搭设高度为86M；2#塔吊位于9#楼南侧位置，搭设高度为114M；3#塔吊位于5#楼西北侧位置，搭设高度为77M，设水平限位装置；4#塔吊位于10#楼东南侧位置，搭设高度为114M；5#塔吊位于6#楼西北侧位置，搭设高度为100M，6#塔吊位于8#楼西北侧位置，搭设高度为100M。

其中5#、6#塔吊为QTZ80B，其余4台为QTZ80A。

5、塔吊应在土方开挖前安装完毕，故采用型钢格构式非塔吊标准节插入钻孔灌注桩内，以保障塔吊安全、稳定和牢固可靠，且不妨碍地下室顶板混凝土的
整体浇筑施工，有利于加快施工进度和确保工程质量。

6、本工程采用钻孔灌注桩筏板基础，基坑底标高为-8.000、-8.800、-9.100，本工程±0.000相当于绝对标高6.150M，自然地坪标高相对于绝对标高-1.45M。

7、根据本工程地质勘察报告，各土层极限摩阻力、端阻力标准值指标见下表：
8、塔式起重机主要技术性能表
二、塔吊布置原则
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、房屋结构设计、经济性比较后，作出以下布置原则。

1.塔吊布置在基坑内
2.塔吊共6台，55m臂4台，60m臂2台
3.塔吊选型：市沪淞建筑机械厂有限公司生产的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使用。

6.塔吊桩基础采用钻孔灌注桩
7.桩上部钢支柱采用H型钢，上端标高-0.50m
8.塔吊基础采用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.《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999
2.《建筑桩技术规范》JGJ94-94
3.《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
4.《建筑结构焊接规程》JGJ80-91
5.《建筑结构设计荷载规范》GB50009-2001
6.沪淞建筑机械厂有限公司的QTZ80A、80B塔式起重机的《使用说明书》
7.本工程平面图、结构图、围檩支撑图
四、塔吊分项参数计算
塔吊是施工场地最重要的施工机械之一，其使用贯穿了整个工程。

在这过程中间隔时间长，不可预见性因素多，为确保塔吊的安全，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
凝土灌注桩连接按光滑面锚固。

（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《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条)
（“+”计算结果为抗压，“-”为抗拔）
其中N
i
——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kN.m
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kN.m
3.桩长以及桩径计算
桩采用钻孔灌注桩
R
k实际=f
p
A
p
+U
p
∑f
s
l
i
>R＝N
i
×ξ
1
U
P
＝Πd
其中R
k实际
——实际钻孔灌注桩承载能力KN
f p A
p
——桩端面承载能力KN
Up∑fsli——桩侧摩擦阻力总和KN R——单桩轴向承力安全值KN
ξ1——桩安全系数取2 d ——桩直径m 4. 桩抗拔验算 Qk ＝λR k 实际 5. 桩配筋计算
桩身配筋率可取0.20%～0.65%（计算取上限0.65％）,抗压主筋不应少于6Φ10，箍筋采用不少于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
钢支柱采用h ×b ×tw ×t ＝350×350×12×19，H 型钢。

A ＝hb-（b-tw ）（h-2t ）＝0.017㎡ 1) 四柱整体验算 A 总=4A 截面惯性矩Iz
回转半径i ＝（Iz/A 总）0.5 构架长细比
A
Iz H
4=
λ 235
fy
λ
查Φ
215=≤=
f A N
φ
σ 2) 单柱验算 Iz
i ＝（Iz/A ）0.5 井架长细比
A
Iz H
4=
λ查Φ 215=≤=
f A N
φ
σ 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用500×500厚20，Q235钢板，采用电焊与下部H 型钢焊接，焊接高度不小于6mm 。

1) 焊接强度验算
1801=≤=
w
w f t
l N σ160 σ——焊接强度
N ——轴心最大拔力,等于塔吊拔力
w l ——焊缝长度等于4478MM
w
f 1——焊缝的抗拉抗压强度设计值，Q235等于160
8. 缀条计算
缀条采用12#槽钢截面面积A ＝0.0015700㎡ V ＝V1+V2
V1——塔吊水平力引起应力 V1＝F 4/2
F 4——塔吊水平力
V2——塔吊扭矩引起应力
V2＝M N/2（D×1.414）
M N——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
采用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/1.414）<fv=170KN/m㎡
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试验，采用规范提供的经验值如下表所示。

取8MN/m4。

1)基本资料：
桩类型：桩身配筋率ρg＜0.65%的灌注桩桩顶约束情况：铰接、自由截面类型：圆形截面桩身直径d＝800mm
混凝土强度等级C30Ft＝1.50N/mm Ec＝30000N/mm
桩身纵筋As＝3267mm 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＝1000.0kN
设计时执行的规范：
《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）以下简称桩基规范
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)＝0.65%
(2)、桩身换算截面受拉边缘的表面模量Wo：
扣除保护层的桩直径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＝6.667
Wo＝π×d/32×[d2+2×(αE-1)×ρg×do2]
＝π×0.800/32×[0.8002+2×(6.667-1)×0.65%×0.7002]＝0.053m (3)、桩身换算截面积An：
An＝π×d2/4×[1+(αE-1)×ρg]
＝π×0.8002/4×[1+(6.667-1)×0.65%]＝0.52m
(4)、桩身抗弯刚度EI：
桩身换算截面惯性距Io＝Wo×d/2＝0.053×0.800/2＝0.0212m4
对于钢筋混凝土桩，EI＝0.85×Ec×Io
EI＝0.85×30000×1000×0.0212＝541622.927kN/m
(5)、桩的水平变形系数α按下式确定：
α＝(m×bo/EI)1/5（桩基规范5.4.5）
对于圆形桩，当直径d≤1m时，bo＝0.9×(1.5×d+0.5)
bo＝0.9×(1.5×0.800+0.5)＝1.530m
α＝(8000×1.530/541622.927)1/5＝0.4686（1/m）
(6)、桩顶（身）最大弯矩系数νm：
桩的换算埋深αh＝0.4686×25.000＝11.715
查桩基规范表5.4.2得：νm＝0.768
(7)、其余参数：
桩截面模量塑性系数γm＝2.00（圆形截面）
桩顶竖向力影响系数ζN＝0.5（竖向压力）
(8)、单桩水平承载力设计值Rh：
对于桩身配筋率ρg＜0.65%的灌注桩，可按下列公式计算单桩水平承载力设计值
Rh＝α×γm×ft×Wo/νm×(1.25+22×ρg)×(1±ζN×N/γm/ft/An)（桩基规范5.4.2-1）
＝0.469×2×1500×0.053/0.768×(1.25+22×0.65%)×(1+0.5×
1000.0/2/1500/0.52)＝178.7kN
四桩水平承载力
＝4×178.7kN＝714.8kN>62KN
11、QTZ80B塔式起重机基础计算表
12、QTZ80A塔式起重机基础计算表
五、材料选用及施工方法
根据计算塔吊基础选用
1、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采用φ8@100螺旋箍筋。

2Φ12@2000焊接加强箍筋。

QTZ80B（工作幅度60M，额定起重力矩800KN.M）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800KN.M）4台，桩间距同标准节宽度为1600。

2、格构立柱采用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。

以加强其稳定性。

3、塔身标准节与格构采用螺栓连接，为防止因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，在格构顶部采用Q235H型钢350×350×12×19十字水平梁。

水平梁连接处用550×350×20加强板，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，采用2-M30螺栓及焊接固定。

详附图
4、塔吊标准节安装之前应对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。

5、型钢格构立柱缀条随挖土进度焊接，以确保格构的稳定性。

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保护漆。

6、格构立柱应与灌注桩钢筋焊接接地。

五、附图
说明。