塔吊基础设计方案

中国建筑第七工程局股份有限公司CHINACONSTRUCTIONSEVENTHENGINEERINGBUREAU第1页共15页清远凯景·中央首座一期塔吊基础设计方案1工程概况工程位于位于清远市北江北岸，凤城大桥西北侧，一期工程由2栋32层～44层超高层住宅和附属2层商业中心、整体2层地下室组成。一期总建筑面积为147459.71平方米，其中地上面积为115094.67平方米，地下面积为32365.04。高层建筑高度为110.7米～135.3米。建筑用地为32379.68平方米。1#楼由三个单元组成，层数分别为41～44层；2#楼由三个单元组成，层数为32～39层；基地西侧沿路设小区康体中心。基础结构型式为预制管桩桩基础，主体结构型式高层为混凝土框剪结构，多层为混凝土框架结构。综合考虑现场布置，决定在施工现场内布置二台TC7013-10D型塔吊以及一台TC5013型塔吊以满足现场施工要求。2塔吊基础设计2.1塔吊部署1．塔吊有效半径的计算根据现场实际情况，1#、2#楼各设置一台TC7013-10D型塔吊，具体情况如下：1#塔吊设置于1#楼B单元1BX-4至1BX-6轴之间，塔吊中心距1BX-A轴7.5m。2#塔吊设置于2#楼B单元2B-9至2B-12轴之间，距2B-A轴7.2m。3#塔吊设置于5#楼D-5至D-6轴之间，横向D-N至D-M轴之间。两台高塔工作面可覆盖1#、2#楼全部，并且互相之间有部分重叠，进行立体运输作业。TC7013型塔吊最大工作幅度为70米，最大附着起升高度200米，最大起重量为10t。一台低塔覆盖5#楼全部及地下室部分，并且与1#高塔之间有部分重叠，进行立体运输作业。TC5013型塔吊最大工作幅度为50米，最大独立起升高度40米，最大起重量为6t。塔吊基础平面位置见附图。2．塔吊有效起吊高度的计算塔吊的有效起吊高度H≥H建+h1+h2+h3其中：H建为塔吊基础面至建筑檐口的总高度；h1为塔吊基础顶至±0.000的距离；h2为吊装物体至吊钩的距离；h3为操作面的高度。中国建筑第七工程局股份有限公司CHINACONSTRUCTIONSEVENTHENGINEERINGBUREAU第2页共15页清远凯景·中央首座一期塔吊基础设计方案1#塔吊：H≥146.3+8.8+2+2=159.1（m）2#塔吊：H≥128.6+8.8+2+2=141.4（m）3#塔吊：H≥11.3+8.8+0.4+2+2=24.5（m）综上，确定两台塔吊的安装高度为：1#塔吊：H=165m；2#塔吊：H=150m；3#塔吊：H=40m。塔吊平面布置详见附图，基础剖面如下图所示：2.2塔吊选型根据本工程的特点，两台高塔租用长沙中联重工科技发展股份有限公司生产的TC7013-10D型塔吊，其主要技术参数有：起重半径：65m无斜撑独立起升高度：60m最大起重量：10t（15m处）最大工作幅度的起重量：1.61t每个标准节为：2.00×2.00×3.00m额定功率：60kVA附着上方允许最大悬臂高度为37m一台低塔租用荆州江汉建筑工程机械有限公司生产的TC5013型塔吊，其主要技术参数有：起重半径：50m无斜撑独立起升高度：40m最大起重量：6t（14.1m处）最大工作幅度的起重量：1.307t每个标准节为：1.60×1.60×2.50m额定功率：31kVA中国建筑第七工程局股份有限公司CHINACONSTRUCTIONSEVENTHENGINEERINGBUREAU第3页共15页清远凯景·中央首座一期塔吊基础设计方案2.3塔吊基础的结构设计2.3.1TC7013-10D塔吊基础采用φ500预应力管桩，单桩承载力设计值R=2000KN、单桩抗拔力设计值Rv=500KN。承台混凝土采用C35商品混凝土。在混凝土轴心抗拉强度值应达到C30时，即可进行安装工作（实际安装进入时间以留设的同条件养护混凝土试件抗压强度为准）。钢筋采用Ⅱ级，初步确定平面尺寸6500×6500mm，承台高度1500mm，表中数据为满足塔吊稳定性的最小值。塔吊自重（KN）最大起重荷载（KN）承台厚度（mm）最大倾覆力矩M（KN.m）最大基础水平力F（KN）1137．4110015005535.7161133.56500500500550050050065005500NFM中国建筑第七工程局股份有限公司CHINACONSTRUCTIONSEVENTHENGINEERINGBUREAU第4页共15页清远凯景·中央首座一期塔吊基础设计方案2.3.1TC5013塔吊基础采用承台天然基础。承台混凝土采用C35商品混凝土。在混凝土轴心抗拉强度值应达到C30时，即可进行安装工作（实际安装进入时间以留设的同条件养护混凝土试件抗压强度为准）。钢筋采用Ⅱ级，初步确定平面尺寸5000×5000mm，承台高度1350mm，承台顶面为基础底板底面标高。表中数据为满足塔吊稳定性的最小值。塔吊自重（KN）最大起重荷载（KN）承台厚度（mm）最大倾覆力矩M（KN.m）最大基础水平力F（KN）495601350125969.2133.550005000NFM中国建筑第七工程局股份有限公司CHINACONSTRUCTIONSEVENTHENGINEERINGBUREAU第5页共15页清远凯景·中央首座一期塔吊基础设计方案2.4塔吊基础计算2.4.1TC7013-10D1．塔吊的基本参数信息塔吊型号：TC7013-10D，塔吊起升高度H：165.000m，塔身宽度B：2m，基础埋深D：1.500m，自重F1：1137.41kN，基础承台厚度Hc：1.000m，最大起重荷载F2：100kN，基础承台宽度Bc：6.000m，桩钢筋级别:RRB400，桩直径：0.500m，桩间距a：5m，承台箍筋间距S：200.000mm，承台混凝土的保护层厚度：50mm，空心桩的空心直径：0.25m。2．塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算塔吊自重（包括压重）F1=1137.41kN，塔吊最大起重荷载F2=100.00kN，作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=1484.89kN，风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：Mkmax＝5535.7kN·m；3．承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算1）桩顶竖向力的计算依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。Ni=(F+G)/n±Mxyi/∑yi2±Myxi/∑xi2中国建筑第七工程局股份有限公司CHINACONSTRUCTIONSEVENTHENGINEERINGBUREAU第6页共15页清远凯景·中央首座一期塔吊基础设计方案其中n──单桩个数，n=4；F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1484.89kN；G──桩基承台的自重：G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(25×6.00×6.00×1.00)=1080.00kN；Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取7749.98kN·m；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=3.54m；Ni──单桩桩顶竖向力设计值；经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，最大压力：Nmax=(1484.89+1080.00)/4+7749.98×3.54/(2×3.542)=1737.24kN。最小压力：Nmin=(1484.89+1080.00)/4-7749.98×3.54/(2×3.542)=-454.79kN。需要验算桩的抗拔2）承台弯矩的计算依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.6.1条。Mx=∑NiyiMy=∑Nixi其中Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=1.50m；Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=1467.24kN；经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×1467.24×1.50=4401.71kN·m。4．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。αs=M/(α1fcbh02)ζ=1-(1-2αs)1/2γs=1-ζ/2As=M/(γsh0fy)式中，αl──系数，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，α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；ho──承台的计算高度：Hc-50.00=950.00mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；中国建筑第七工程局股份有限公司CHINACONSTRUCTIONSEVENTHENGINEERINGBUREAU第7页共15页清远凯景·中央首座一期塔吊基础设计方案经过计算得：αs=4401.71×106/(1.00×16.70×6000.00×950.002)=0.049；ξ=1-(1-2×0.049)0.5=0.050；γs=1-0.050/2=0.975；Asx=Asy=4401.71×106/(0.975×950.00×300.00)=15839.96mm2。由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:6000.00×1000.00×0.15%=9000.00mm2。建议配筋值：HRB335钢筋，25@175。承台底面单向根数33根。实际配筋值16199.7mm2。5．承台斜截面抗剪切计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.6.8条和第5.6.11条，斜截面受剪承载力满足下面公式：γ0V≤βfcb0h0其中，γ0──建筑桩基重要性系数，取1.00；b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=6000mm；h0──承台计算截面处的计算高度，h0=950mm；λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0此处，a=(5000.00-2000.00)/2=1500.00mm；当λ0.3时，取λ=0.3；当λ3时,取λ=3，得λ=1.58；β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，得β=0.06；fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；则，1.00×1737.24=1737.236kN≤0.06×16.70×6000×950/1000=5711.4kN；经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！6．桩竖向极限承载力验算单桩竖向承载力验算:R=2000kN＞N=1737.236kN；单桩承载力设计值R的值大于最大压力1737.24kN,所以满足要求!7．桩基础抗拔验算单桩抗拔承载力验算:Rv=500kN＞N=454.79kN；中国建筑第七工程局股份有限公司CHINACONSTRUCTIONSEVENTHENGINEERINGBUREAU第8页共15页清远凯景·中央首座一期塔吊基础设计方案单桩抗拔承载力设计值Rv的值大于最大抗拔力454.79kN,所以满足要求!8．基础设计综合考虑风险因素，TC7013-10D型塔吊承台平面尺寸加大为6500×6500，高度1500，垫层为100厚C15混凝土，承台混凝土强度等级为C35，底筋、面筋的纵横方向均为φ25@175；竖主筋为φ20@350梅花形布置。基础剖面图附后：（桩芯钢筋按工程结施图施工）桩基采用高强预制φ500—125AB型抗拔管桩。2.4.2TC50131．参数信息塔吊型号：TC5013，塔吊起升高度H：40.00m，塔身宽度B：1.6m，基础埋深d：1.00m，自重G：495kN，基础承台厚度hc：1.35m，最大起重荷载Q：60kN，基础承台宽度Bc：5.00m，混凝土强度等级：C35，钢筋级别：HRB335，基础底面配筋直径：25mm2．塔吊对交叉梁中心作用力的计算1）塔吊竖向力计算塔吊自重：G=495kN；塔吊最大起重荷载：Q=60kN；作用于塔吊的竖向力：Fk＝G＋Q＝495＋60＝555kN；2）塔吊弯矩计