格构柱塔吊基方案

杭政储出[2009]11号地块项目
方正·荷塘月色工程
塔
吊
基
础
专
项
施
工
方
案
广源建设集团有限公司
二0一0年十一月
塔吊基础专项施工方案编制：日期：
审核：日期：
批准：日期：
目录
一、工程概况
二、编制依据
三、塔吊的选型和布置
四、塔吊基础设计
五、施工中应注意事项
六、塔吊避雷措施
七、主要安全技术措施
八、塔身与砼结构防水处理办法
九、多塔作业注意事项
十、多塔作业措施
十一、承台土方开挖技术措施
十二、塔吊的沉降、垂直度测定及偏差校正
十三、附图
一、工程概况
工程名称：方正·荷塘月色工程
建设单位：浙江柏盛置业有限公司
设计单位：浙江工业设计研究院
本工程为方正·荷塘月色工程，由1~8#共八栋二十三~二十五层的高层住宅和一幢二层会所，1#、3~5#，8#楼底部与一~两层商铺相连，1~8#楼下均设一层地下室，平时为地下车库及自行车库，战时为二等人员掩蔽所。

本工程为框
架剪力墙结构，地上建筑面积为103503㎡，地下建筑面积为32386㎡。

本工程室内设计标高士0.000相对于绝对标高2-7#楼4.50米，1#、8#楼4.70米，9#楼4.90米。

根据工程平面位置，总共布置6台塔吊作为结构施工期间是垂直运输机械，分别安装在：1#塔吊：1#楼的D-9轴/S-C北3.8米；2#塔吊：2#楼的D-V轴/D-27西4.1米：3#塔吊：3#楼的3-8轴/S-D南2.84米；4#塔吊：4#楼的4-21轴/4-Q北3.8米；5#塔吊：5#楼的S-D轴/D-7西
4.1米；6#塔吊：7#楼的D-9轴/7-J北3.3米。

二、编制依据
1、方正·荷塘月色工程施工总平面图；
2、方正·荷塘月色工程岩土工程勘察报告；
3、QTZ60、QTZ80自升式起重机使用说明书；
4、GB5144—2006《塔式起重机安全规程》；
5、GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》。

6、GB/T5031—2008《塔式起重机》；
7、JGJ196—2010《建筑施工塔式起重机安装使用拆卸安全技术规程》；
8、DB33/T1053—2008浙江省工程建设标准《固定式塔式起重机基础设计规程》；
9、建设部建质2009（87）文件。

三、塔吊的选型与布置
本工程上部由九个单体组成，地下室面积较大。

业主对工期要求紧，根据工程实际情况，采用6台自升塔式起重机，本工程计划配置浙江建机建设机械有限公司生产的塔吊，其中1#、2#、3#、4#楼附近的4台1#、2#、3#、4#塔吊采用QTZ60型，5#、7#楼附近的5#、6#塔吊采用QTZ80型自升塔式起重机，分别位于1#、4#、5#楼的北侧，2#、3#楼的南侧，7#楼的东侧，其安装高度和平面布置分别为
塔吊安装由专业的安拆队伍负责施工，具有相应资质的安拆单位，并出具搭拆专项方案，符合公司机械管理办法要求。

四、塔吊基础设计
根据工程实际情况，六台塔吊在基础土方开挖时投入使用，六台塔吊全部设置于地下室基坑内。

全部塔吊基础采用桩上格构柱承台基础，塔吊桩基础采用Φ1000钻孔灌注桩，桩中心距1600mm，桩身配置12Φ16钢筋，箍筋采用螺旋箍筋Φ8@250，加强箍采用Φ14@1500，砼强度等级为C30，四肢角钢格构柱直接埋设在桩内，格构柱长6.4米与桩搭接3.0米，格构柱与桩钢筋笼电焊焊接，格构柱伸出自然地坪与塔机连接，桩连接承台混凝土采用C35，尺寸4000×4000×400，承台底做100厚素砼垫层。

桩上格构柱承台基础位于地下室基坑内，地下室底板以下，与基坑的位置关系具体位置详见附图。

塔身穿越底板及顶板时，应和设计取得联系，征得设计同意后，方可实施。

1、1#塔吊基础计算
1#塔吊位于1#楼北面，采用桩上格构柱承台基础，桩顶标高为-6.3m，根据地质资料和工程实际情况，本塔基采用Φ1000钻孔灌注桩，桩有效长度约19.5m，桩端支撑于粉质粘土，桩端嵌入该层深度2m。

1#塔基参考地质资料2-2剖Z15。

（1）参数信息
塔吊型号: QTZ60 自重(包括压重):F1=440.02kN
最大起重荷载: F2=60.00kN
塔吊倾覆力距: M=1310.64kN.m 塔吊起重高度: H=85.00m
塔身宽度: B=1.60m
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: 4.00m 承台厚度: Hc=0.400m
承台箍筋间距: S=250mm
承台钢筋级别: Ⅱ级承台预埋件埋深:h=0.50m
承台顶面埋深: D=0.000m
桩直径: d=1.000m 桩间距: a=1.600m
桩钢筋级别: Ⅱ级
桩入土深度: 19.70 桩型与工艺:泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩塔吊最大起重力矩: 600.00kN.m 塔吊总高度: H=85.00m
基本风压: Wk=0.45kPa
塔吊主弦杆截面宽度: b=0.15m 塔身最大水平力:Vh=0kN
水平力作用高度: h=85.00m
标准节数: n=5
（2）塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
1. 塔吊自重(包括压重)F1=440.020kN
2. 塔吊最大起重荷载F2=60.000kN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=500.020kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1310.640=1834.896kN.m
（3）矩形承台弯矩的计算
计算简图：
图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。

1. 桩顶竖向力的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第
其中n──单桩个数，n=4；
Fk──作用于承台顶面的竖向力，Fk=520.020kN；
Gk──桩基承台和承台上土自重标准值，Gk=25.0×Bc×Bc×
Hc+20.0×Bc×Bc×D=160.000kN；
Mxk,Myk──荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y 轴的力矩
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；
Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力(kN)。

经计算得到:
桩顶竖向力设计值:
最大压力：
N=1.2×(520.020+160.000)/4+1834.896×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=1015.046kN
最大拔力：
N=(520.020+160.000)/4-1834.896×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=-641.035kN
桩顶竖向力标准值:
最大压力：
N=(520.020+160.000)/4+1310.640×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=749.319kN
最大拔力：
N=(520.020+160.000)/4-1834.896×(1.600×1.414/2)/[2×
(1.600×1.414/2)2]=-409.309kN
2. 矩形承台弯矩的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第
其中Mx,My──分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值(kN.m)；
xi,yi──垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离(m)；
Ni──在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力，Ni=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：
压力产生的承台弯矩：
N=1.2×(520.020+160.000)/4+1834.896×(1.600/2)/[4×(1.600/2)2]=777.411kN
Mx1=My1=2×777.411×(0.800-0.800)=0.000kN.m 拔力产生的承台弯矩：
N=(520.020+160.000)/4-1834.896×(1.600/2)/[4×
(1.600/2)2]=-403.400kN
Mx2=My2=-2×403.4×(0.800-0.800)=0.000kN.m
（5）矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计
算。

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。

承台底面配筋:
s=0.000×106/(1.000×1.570×4000.000×
350.0002)=0.0000
=1-(1-2×0.0000)0.5=0.0000
s=1-0.0000/2=1.0000
Asx= Asy=0.000×106/(1.0000×350.000×
300.000)=0.000mm2
承台顶面配筋:
s=0×106/(1.000×1.570×4000.000×350.0002)=0.0000
=1-(1-2×0.0000)0.5=0.0000
s=1-0.0000/2=1.0000
Asx= Asy=0×106/(1.0000×350.000×
300.000)=0.000mm2。

满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!
（6）矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，
记为V=2030.091kN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：
其中──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──承台计算截面处的计算宽度，b=4000mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=-150mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/mm2；
S──箍筋的间距，S=250mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
（7）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
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=1015.046kN
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0.750
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.700N/mm2；
Aps──桩身截面面积，Aps=0.7854m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,受压钢筋只需构造配筋!
桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第
受拉承载力计算，最大拉力N=641.035kN
经过计算得到受拉钢筋截面面积As=2136.782mm2。

综上所述,全部纵向钢筋采用构造配筋且配筋面积不能小于2136.782mm2构造规定：灌注桩主筋采用6～12根直径12mm～14mm,配筋率不小于0.2%!
（8）桩抗压承载力计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第
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=1015.046kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：
最大压力:
其中R──基桩竖向承载力特征值；
Ra──单桩竖向承载力特征值；
K──安全系数，取2.0；
fak──承台下土的地基承载力特征值加权平均值；
c──承台效应系数，当不考虑承台效应系数时，其值取0；
qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；
qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=3.1416m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.785m2；
Ac──计算桩基所对应的承台净面积，去Ac=3.215m2；
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) 极限侧阻力标准值(kPa) 极限端阻力标准值(kPa)
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 2 6 0
5 4.2 22 0
6 2.5 18 0
7 3.5 8 0
8 2.5 20 700
9 5 22 700
由于桩的入土深度为19.7m,所以桩端是在第9层土层。

最大压力验算:
Ra=3.142×(0×0+0×0+0×0+2×6+4.2×22+2.5×18+3.5×8+2.5×20+5×22)+700.000×0.785=1609.752kN
R=1609.752/2.0+0.000×105.000×3.215=804.876kN 上式计算的R值大于等于最大压力749.319kN,所以满足要求!
（9）桩抗拔承载力计算
桩抗拔承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第
桩抗拔承载力应满足下列要求:
其中:
式中Tuk──基桩抗拔极限承载力标准值；
i──抗拔系数；
解得:
Tgk=10.4×(0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×2×
6+0.750×4.2×22+0.750×2.5×18+0.750×3.5×8+0.750×2.5×20+0.750×5×22)/4=656.370kN
Ggp=10.4×19.7×22/4=1126.840kN
Tuk=3.142×(0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×2×
6+0.750×4.2×22+0.750×2.5×18+0.750×3.5×8+0.750×2.5×20+0.750×5×22)=793.095kN
Gp=3.142×19.7×25=1547.234kN
由于: 656.370/2.0+1126.840>=409.309满足要求!
由于: 793.095/2.0+1547.234>=409.309满足要求! （10）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=125×10×14mm；
缀板选用(m×m):0.10×0.25
主肢的截面力学参数为A0=24.37cm2，Z0=3.45cm，
Ix0=361.67cm4，Iy0=361.67cm4；
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×[361.67+24.37×(45/2-3.45)2]=36826.77cm4；
Iy=4×[361.67+24.37×(45/2-3.45)2]=36826.77cm4；
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6.40m；
I ──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=36826.77cm4，
Iy=36826.77cm4；
A0 ──一个主肢的截面面积，取24.37cm2。

经过计算得到x=32.93,y=32.93。

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=0.10m。

h ──缀板长度，取h=0.25m。

a1──格构架截面长，取a1=0.45m。

经过计算得i1=[(0.102+0.252)/48+5×0.452/8]0.5=0.36m。

1=6.40/0.36=17.88。

换算长细比计算公式：
经过计算得到kx=37.47,ky=37.47。

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=1015.05kN；
A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×24.37cm2；
──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=37.47,0y=37.47,查《钢结构设计规范》得到x=0.91,y=0.91。

经过计算得到X方向的强度值为114.4N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
Y方向的强度值为114.4N/mm2，不大于设计强度
215N/mm2,所以满足要求!
2、2#塔吊基础计算
2#塔吊位于2#楼南面，采用桩上格构柱承台基础，桩顶标高为-6.3m，根据地质资料和工程实际情况，本塔基采用Φ1000钻孔灌注桩，桩有效长度约19.9m，桩端支撑于粉质粘土，桩端嵌入该层深度5m。

2#塔基参考地质资料
层序岩土名称桩在此土
层平均厚
度(m)
土层顶绝
对标高
(m)
桩周土摩
擦力特征
值
q sa(Kpa)
地基土承
载力特征
值
f ak(Kpa)
桩端阻力
特征值
q pa(Kpa)
①-1 杂填土 1.5 3.3 0 0
③淤泥质粘
土
3.0 1.8 6 60
④-1 粘土 2.2 -1.2 13 130 ④-2 粉质粘土 2.5 -3.4 22 180
（1）参数信息
塔吊型号: QTZ60 自重(包括压重):F1=440.02kN 最大起重荷载: F2=60.00kN
塔吊倾覆力距: M=1323.55kN.m 塔吊起重高度: H=85.00m
塔身宽度: B=1.60m
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: 4.00m 承台厚度: Hc=0.400m
承台箍筋间距: S=250mm
承台钢筋级别: Ⅱ级承台预埋件埋深:h=0.50m
承台顶面埋深: D=0.000m
桩直径: d=1.000m 桩间距: a=1.600m
桩钢筋级别: Ⅱ级
桩入土深度: 19.90 桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩
塔吊最大起重力矩: 600.00kN.m 塔吊总高度: H=85.00m
基本风压: Wk=0.45kPa
塔吊主弦杆截面宽度: b=0.15m 塔身最大水平力:Vh=0kN
水平力作用高度: h=85.00m
标准节数: n=5
（2）塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
塔吊自重(包括压重)F1=440.020kN
塔吊最大起重荷载F2=60.000kN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=500.020kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1323.550=1852.970kN.m
（3）矩形承台弯矩的计算
计算简图：
图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。

1. 桩顶竖向力的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第
其中n──单桩个数，n=4；
Fk──作用于承台顶面的竖向力，Fk=520.020kN；
Gk──桩基承台和承台上土自重标准值，Gk=25.0×Bc×Bc×
Hc+20.0×Bc×Bc×D=160.000kN；
Mxk,Myk──荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y 轴的力矩
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；
Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的
竖向力(kN)。

经计算得到:
桩顶竖向力设计值:
最大压力：
N=1.2×(520.020+160.000)/4+1852.970×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=1023.034kN
最大拔力：
N=(520.020+160.000)/4-1852.970×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=-649.023kN
桩顶竖向力标准值:
最大压力：
N=(520.020+160.000)/4+1323.550×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=755.025kN
最大拔力：
N=(520.020+160.000)/4-1852.970×(1.600×1.414/2)/[2×
(1.600×1.414/2)2]=-415.015kN
2. 矩形承台弯矩的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第
其中Mx,My──分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值(kN.m)；
xi,yi──垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离(m)；
Ni──在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力，Ni=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：
压力产生的承台弯矩：
N=1.2×(520.020+160.000)/4+1852.970×(1.600/2)/[4×(1.600/2)2]=783.059kN
Mx1=My1=2×783.059×(0.800-0.800)=0.000kN.m 拔力产生的承台弯矩：
N=(520.020+160.000)/4-1852.970×(1.600/2)/[4×
(1.600/2)2]=-409.048kN
Mx2=My2=-2×409.048×(0.800-0.800)=0.000kN.m
（4）矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。

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。

承台底面配筋:
s=0.000×106/(1.000×1.570×4000.000×
350.0002)=0.0000
=1-(1-2×0.0000)0.5=0.0000
s=1-0.0000/2=1.0000
Asx= Asy=0.000×106/(1.0000×350.000×
300.000)=0.000mm2
承台顶面配筋:
s=0×106/(1.000×1.570×4000.000×350.0002)=0.0000
=1-(1-2×0.0000)0.5=0.0000
s=1-0.0000/2=1.0000
Asx= Asy=0×106/(1.0000×350.000×
300.000)=0.000mm2。

满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!
（5）矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，
记为V=2046.069kN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：
其中──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──承台计算截面处的计算宽度，b=4000mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=-150mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/mm2；
S──箍筋的间距，S=250mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
（6）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
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=1023.034kN
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0.750
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.700N/mm2；
Aps──桩身截面面积，Aps=0.7854m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,受压钢筋只需构造配筋!
桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第
受拉承载力计算，最大拉力N=649.023kN
经过计算得到受拉钢筋截面面积As=2163.412mm2。

综上所述,全部纵向钢筋采用构造配筋且配筋面积不能小于2163.412mm2构造规定：灌注桩主筋采用6～12根直径12mm～14mm,配筋率不小于0.2%!
（7）桩抗压承载力计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第
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=1023.034kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：
最大压力:
其中R──基桩竖向承载力特征值；
Ra──单桩竖向承载力特征值；
K──安全系数，取2.0；
fak──承台下土的地基承载力特征值加权平均值；
c──承台效应系数，当不考虑承台效应系数时，其值取0；
qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；
qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=3.1416m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.785m2；
Ac──计算桩基所对应的承台净面积，去Ac=3.215m2；
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) 极限侧阻力标准值(kPa) 极限端阻力标准值(kPa)
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0.
4 13 0
4 2.
5 22 0
5 5.7 18 0
6 3.2 8 0
7 3.1 20 700
8 5.0 22 700
由于桩的入土深度为19.9m,所以桩端是在第8层土层。

最大压力验算:
Ra=3.142×(0×0+0×0+.4×13+2.5×22+5.7×18+3.2×8+3.1×
20+5×22)+700.000×0.785=1682.009kN
R=1682.009/2.0+0.000×105.000×3.215=841.004kN 上式计算的R值大于等于最大压力755.025kN,所以满足要求!
（8）桩抗拔承载力计算
桩抗拔承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第
桩抗拔承载力应满足下列要求:
其中:
式中Tuk──基桩抗拔极限承载力标准值；
i──抗拔系数；
解得:
Tgk=10.4×(0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×.4×13+0.700×2.5×22+0.750×5.7×18+0.750×3.2×8+0.750×3.1×20+0.750×5×
22)/4=694.954kN
Ggp=10.4×19.9×22/4=1138.280kN
Tuk=3.142×(0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×.4×13+0.700×2.5×22+0.750×5.7×18+0.750×3.2×8+0.750×3.1×20+0.750×5×
22)=839.716kN
Gp=3.142×19.9×25=1562.942kN
由于: 694.954/2.0+1138.280>=415.015满足要求!
由于: 839.716/2.0+1562.942>=415.015满足要求! （9）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=125×10×14mm；
缀板选用(m×m):0.10×0.25
主肢的截面力学参数为A0=24.37cm2，Z0=3.45cm，
Ix0=361.67cm4，Iy0=361.67cm4；
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×[361.67+24.37×(45/2-3.45)2]=36826.77cm4；
Iy=4×[361.67+24.37×(45/2-3.45)2]=36826.77cm4；
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6.40m；
I ──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=36826.77cm4，
Iy=36826.77cm4；
A0 ──一个主肢的截面面积，取24.37cm2。

经过计算得到x=32.93,y=32.93。

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=0.10m。

h ──缀板长度，取h=0.25m。

a1──格构架截面长，取a1=0.45m。

经过计算得i1=[(0.102+0.252)/48+5×0.452/8]0.5=0.36m。

1=6.40/0.36=17.88。

换算长细比计算公式：
经过计算得到kx=37.47,ky=37.47。

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=1023.03kN；
A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×24.37cm2；
──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=37.47,0y=37.47,查《钢结构设计规范》得到x=0.91,y=0.91。

经过计算得到X方向的强度值为115.3N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
Y方向的强度值为115.3N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
3、3#塔吊基础计算
3#塔吊位于3#楼南面，采用桩上格构柱承台基础，桩顶标高为-6.0m，根据地质资料和工程实际情况，本塔基采用Φ1000钻孔灌注桩，桩有效长度约19.7m，桩端支撑于粉质粘土，桩端嵌入该层深度5m。

3#塔基参考地质资料6-6剖Z45。

（1）参数信息
塔吊型号: QTZ60 自重(包括压重):F1=440.02kN 最大起重荷载: F2=60.00kN
塔吊倾覆力距: M=1323.55kN.m 塔吊起重高度: H=85.00m 塔身宽度: B=1.60m
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: 4.00m 承台厚度: Hc=0.400m
承台箍筋间距: S=250mm
承台钢筋级别: Ⅱ级承台预埋件埋深:h=0.50m
承台顶面埋深: D=0.000m
桩直径: d=1.000m 桩间距: a=1.600m
桩钢筋级别: Ⅱ级
桩入土深度: 19.60 桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩
塔吊最大起重力矩: 600.00kN.m 塔吊总高度: H=85.00m
基本风压: Wk=0.45kPa
塔吊主弦杆截面宽度: b=0.15m 塔身最大水平力:Vh=0kN
水平力作用高度: h=85.00m
标准节数: n=5
（2）塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
塔吊自重(包括压重)F1=440.020kN
塔吊最大起重荷载F2=60.000kN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=500.020kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1323.550=1852.970kN.m
（3）矩形承台弯矩的计算
计算简图：
图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进
行验算。

1. 桩顶竖向力的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第
其中n──单桩个数，n=4；
Fk──作用于承台顶面的竖向力，Fk=520.020kN；
Gk──桩基承台和承台上土自重标准值，Gk=25.0×Bc×Bc×
Hc+20.0×Bc×Bc×D=160.000kN；
Mxk,Myk──荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y 轴的力矩
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；
Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力(kN)。

经计算得到:
桩顶竖向力设计值:
最大压力：
N=1.2×(520.020+160.000)/4+1852.970×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=1023.034kN
最大拔力：
N=(520.020+160.000)/4-1852.970×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=-649.023kN
桩顶竖向力标准值:
最大压力：
N=(520.020+160.000)/4+1323.550×(1.600×1.414/2)/[2×
(1.600×1.414/2)2]=755.025kN
最大拔力：
N=(520.020+160.000)/4-1852.970×(1.600×1.414/2)/[2×
(1.600×1.414/2)2]=-415.015kN
2. 矩形承台弯矩的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第
其中Mx,My──分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值(kN.m)；
xi,yi──垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离(m)；
Ni──在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力，Ni=Ni-G/n。

经过计算得到弯矩设计值：
压力产生的承台弯矩：
N=1.2×(520.020+160.000)/4+1852.970×(1.600/2)/[4×(1.600/2)2]=783.059kN
Mx1=My1=2×783.059×(0.800-0.800)=0.000kN.m 拔力产生的承台弯矩：
N=(520.020+160.000)/4-1852.970×(1.600/2)/[4×
(1.600/2)2]=-409.048kN
Mx2=My2=-2×409.048×(0.800-0.800)=0.000kN.m
（4）矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。

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。

承台底面配筋:
s=0.000×106/(1.000×1.570×4000.000×
350.0002)=0.0000
=1-(1-2×0.0000)0.5=0.0000
s=1-0.0000/2=1.0000
Asx= Asy=0.000×106/(1.0000×350.000×
300.000)=0.000mm2
承台顶面配筋:
s=0×106/(1.000×1.570×4000.000×350.0002)=0.0000
=1-(1-2×0.0000)0.5=0.0000
s=1-0.0000/2=1.0000
Asx= Asy=0×106/(1.0000×350.000×
300.000)=0.000mm2。

满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!
（5）矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对
称性，
记为V=2046.069kN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：
其中──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──承台计算截面处的计算宽度，b=4000mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=-150mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/mm2；
S──箍筋的间距，S=250mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
（6）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
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=1023.034kN
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0.750
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.700N/mm2；
Aps──桩身截面面积，Aps=0.7854m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,受压钢筋只需构造配筋!
桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第
受拉承载力计算，最大拉力N=649.023kN
经过计算得到受拉钢筋截面面积As=2163.412mm2。

综上所述,全部纵向钢筋采用构造配筋且配筋面积不能小于2163.412mm2构造规定：灌注桩主筋采用6～12根直径12mm～14mm,配筋率不小于0.2%!
（7）桩抗压承载力计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第
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=1023.034kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：
最大压力:
其中R──基桩竖向承载力特征值；
Ra──单桩竖向承载力特征值；
K──安全系数，取2.0；
fak──承台下土的地基承载力特征值加权平均值；
c──承台效应系数，当不考虑承台效应系数时，其值取0；
qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；
qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=3.1416m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.785m2；
Ac──计算桩基所对应的承台净面积，去Ac=3.215m2；
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) 极限侧阻力标准值(kPa) 极限端阻力标准值(kPa)
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 2.3 22 0
5 6.
6 18 0
6 3.
7
8 0
7 2.1 20 700
8 5 22 700
由于桩的入土深度为19.6m,所以桩端是在第8层土层。

最大压力验算:
Ra=3.142×(0×0+0×0+0×0+2.3×22+6.6×18+3.7×8+2.1×20+4.000001×22)+700.000×0.785=1645.566kN
R=1645.566/2.0+0.000×105.000×3.215=822.783kN 上式计算的R值大于等于最大压力755.025kN,所以满足要求!
（8）桩抗拔承载力计算
桩抗拔承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第
桩抗拔承载力应满足下列要求:
其中:
式中Tuk──基桩抗拔极限承载力标准值；
i──抗拔系数；
解得:
Tgk=10.4×(0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×2.3×
22+0.750×6.6×18+0.750×3.7×8+0.750×2.1×20+0.750×4.000001×22)/4=673.582kN
Ggp=10.4×19.6×22/4=1121.120kN
Tuk=3.142×(0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×2.3×22+0.750×6.6×18+0.750×3.7×8+0.750×2.1×20+0.750×4.000001×22)=813.892kN
Gp=3.142×19.6×25=1539.380kN
由于: 673.582/2.0+1121.120>=415.015满足要求!
由于: 813.892/2.0+1539.380>=415.015满足要求! （9）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=125×10×14mm；
缀板选用(m×m):0.10×0.25
主肢的截面力学参数为A0=24.37cm2，Z0=3.45cm，
Ix0=361.67cm4，Iy0=361.67cm4；
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×[361.67+24.37×(45/2-3.45)2]=36826.77cm4；
Iy=4×[361.67+24.37×(45/2-3.45)2]=36826.77cm4；
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6.40m；
I ──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=36826.77cm4，
Iy=36826.77cm4；
A0 ──一个主肢的截面面积，取24.37cm2。

经过计算得到x=32.93,y=32.93。

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=0.10m。

h ──缀板长度，取h=0.25m。

a1──格构架截面长，取a1=0.45m。

经过计算得i1=[(0.102+0.252)/48+5×0.452/8]0.5=0.36m。

1=6.40/0.36=17.88。

换算长细比计算公式：
经过计算得到kx=37.47,ky=37.47。

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=1023.03kN；
A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×24.37cm2；
──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=37.47,0y=37.47,查《钢结构设计规范》得到x=0.91,y=0.91。

经过计算得到X方向的强度值为115.3N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
Y方向的强度值为115.3N/mm2，不大于设计强度
215N/mm2,所以满足要求!
4、4#塔吊基础计算
4#塔吊位于4#楼北面，采用桩上格构柱承台基础，桩顶标高为-6.8m，根据地质资料和工程实际情况，本塔基采用Φ1000钻孔灌注桩，桩有效长度约19.7m，桩端支撑于粉质粘土，桩端嵌入该层深度2m。

4#塔基参考地质资料
层序岩土名称桩在此土
层平均厚
度(m)
土层顶绝
对标高
(m)
桩周土摩
擦力特征
值
q sa(Kpa)
地基土承
载力特征
值
f ak(Kpa)
桩端阻力
特征值
q pa(Kpa)
①-1 杂填土 1.5 3.73
①-2 素填土 1.3 2.28
②粘土0.7 0.98 9 90
③淤泥质粘
土
5.0 0.28 6 60
④-2 粉质粘土
夹粉土
4.2 -4.72 22 180
④-3 粉质粘土 2.5 -8.92 18 140
（1）参数信息
塔吊型号: QTZ60 自重(包括压重):F1=440.02kN 最大起重荷载: F2=60.00kN
塔吊倾覆力距: M=1310.64kN.m 塔吊起重高度: H=85.00m
塔身宽度: B=1.60m
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: 4.00m 承台厚度: Hc=0.400m
承台箍筋间距: S=250mm
承台钢筋级别: Ⅱ级承台预埋件埋深:h=0.50m
承台顶面埋深: D=0.000m
桩直径: d=1.000m 桩间距: a=1.600m
桩钢筋级别: Ⅱ级
桩入土深度: 19.70 桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩
塔吊最大起重力矩: 600.00kN.m 塔吊总高度: H=85.00m
基本风压: Wk=0.45kPa。