塔吊基础设计计算方案

1.塔吊基础设计计算方案一、设计依据1.《建筑桩基础技术规范》JGJ84—942.《混凝土结构设计规范》GB50040—20023.《建筑地基基础设计规范》GB50007—20024.《建筑地基基础设计规范》DB33/1001—20035.《建筑机械使用安全规程》JGJ33—20016.《建筑结构荷载规范》GB50009—20027.本工程《岩石工程勘察报告》8.施工图纸9.简明施工计算手册10.塔吊使用说明书二、塔吊选型本工程为框剪结构，地下一层，总建筑面积246389m2、本标段72500m2。地上18~32层，地下室Ⅱ区地面结构标高为-5.6m,地下室Ⅱ区顶板结构标高为-1.20m,板厚500mm,5#--6#楼建筑物高度最大为98.6m,5#--6#楼构架顶标高105.3m,7#--9#楼建筑物高度最大为55.3m,7#--9#楼构架顶标高62m。根据本工程特点、布局，拟选用4台浙江凯达电梯制造有限公司制造的QTZ63型液压自升塔式起重机（简称塔吊），其相关技术参数适用于本工程垂直运输需要。三、塔吊位置的确定为最大限度的满足施工需要，拟将塔吊位置作如下确定：塔吊基础：5#塔吊设置在5#楼E—F轴/24—25轴，7#塔吊设置在7#楼E—F轴/8—6轴，8#塔吊设置在8#楼Q轴/8—9轴，9#塔吊设置在9#楼B1轴/13轴，具体详见塔吊平面布置图。四、塔吊基础的确定1.地质参数以本工程《岩石工程勘察报告》中有关资料为计算依据（以Z50孔为依据），其主要设计参数（见土层设计计算参数表）。土层序号土层名称土层层厚（m）单桩桩侧阻力特征值qsia(kpa)单桩桩端阻力特征值qpa(kpa)2-1粉质粘土1．2182-2粘质粉土4．6153-1淤泥质粘土5．5873-2淤泥质粉质粘土10．284-1粉土夹粉砂9．7134-2粉砂4．1235-1粉质粘土4．1155-2粉质粘土夹粉土3．2166-1砾砂1．5266-2圆砾4．44025002.塔吊基础受力情况（说明书提供）荷载工况基础荷载P（kN）M(kN.m)FFhMMZ工作状态511．218．31335269．3非工作状态464．173．9155203.所定的塔吊位根据建筑结构条件、地质条件以及塔吊各项技术参数确定：塔吊基础桩采用机械钻孔混凝土灌注桩，桩径800，桩长38M（有效桩长），桩身混凝土C25，钢筋笼全长配筋16A20，A8@100/200（螺旋箍），附加箍筋A14@2000，桩顶3000内A8@100，钢筋伸入承台800，桩数4根。桩顶标高为-7.10(-7.25)m,桩位布置及基础承台平面尺寸详见附图。4.采用钢筋混凝土承台，尺寸为4000×4000×1000mm，内配钢筋双层双向A20@200，承台混凝土强度C30，承台顶标高-6.15(6.30)m,基础下100厚C15混凝土垫层。在塔吊承台位置地下室底板预留洞4000×4000，四周设一道止水板，与基础连接处用100厚泡沫板相隔并做防水处理。塔吊基础处后浇带处理方法同地下室后浇带。塔身穿楼板处，楼板预留洞四周比塔身外围大500mm(2600×2600),该处梁板后浇带处理方法同地下室顶板后浇带。五、塔吊基础施工塔吊基础混凝土机械钻孔桩，将由在现场施工工程桩的施工队伍施工，并按其专项施工方案进行操作。考虑到今后塔吊安装方便，施工中有关预埋件需同步进行埋设，并要确保其位置准确性。塔吊基坑土方开挖时间随同本工程地下室，并预先施工。由于塔吊基础在地下室顶板以下，故在塔吊基础施工前，要对基础处挖基坑，基坑支护围护做法如下：鉴于现场自然地坪标高为-1.6900M,塔吊基坑底标高为-6.55M，实际挖深-4.95M,属深基坑挖设。场地土质查地质勘察报告为淤泥质土层，难以支护，经比较，选定上层2M大放坡开挖，下层3.4M用钢板桩支护，此支护方法为温州市淤泥质土比较成熟方法。钢板桩材料选用国标16#槽钢，长度9M，从-4.00M平台处打入土中，外露20cm，四边角加料撑部分用单排槽钢并排打入，中间3M用正反扣连接方式打入，钢板桩内侧加两道水平梁支撑，水平梁用双槽钢扣成方管焊接而成，接头处450拼角，四角斜撑与水平梁接触处除焊接外，另加焊槽钢，以防水平梁受力时斜撑焊缝破坏，造成梁突然破坏，水平梁布置两道，第一道距钢板桩上口500处布置，第二道距第一道1500布置，保证钢板受力均匀，不发生变形。开挖时注意事项：1.对作业人员做好安全、技术交底、每个人员分工明确。2.基坑开挖时由施工人员指挥人、机作业、安全员现场协调安全工作。3.划定作业范围、存土、转土地点、挖机行走路线，作业半径内严禁人员行走。4.在土方边坡顶，钢板桩顶设置沉降观测点，开挖中与开挖后定时观测，发现异常，立即采取措施。5.基坑设置专用扶梯，以供人员上下，工人在基坑内作业时，设专人在上面指挥，以免上面物体落入坑内，同时一且发现支护异常，立即通知人员撤出。6.基坑周边设立警戒线，围护设置，防止与基坑施工无关人员误伤，同时保护基坑内作业人员安全。7.制定应急措施：○1挖掘机随时待命，一旦沉降异常难以控制，即用挖机将支护周围土方挖低御载。○2准备工字钢、松木（6M）、钢板桩发生鼓肚变形时，进行水平加固。2.第一部分：QTZ63C（5709）型塔吊桩基础计算书一．参数信息塔吊型号:QTZ63C（5709）主要部件重量如下表：序号名称重量（kg）序号名称重量1塔顶23009回转总成32002平衡臂总成450010塔身830×（60÷2。8）=174303司机室5004起重臂总成62505平衡重117006载重小车2387爬升架33008固定基节1020自重(包括压重)F1=50438×9.80665÷1000=496.63kN,最大起重荷载F2=6×9.80665=58.84kN塔吊倾覆力距M=1552.00kN.m,塔吊起重高度H=58.8m,塔身宽度B=1.60m混凝土强度:C30,钢筋级别:Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=4.00m桩直径d=0.80m,桩间距a=2.40m,承台厚度Hc=1.00m基础埋深D=1.00m,承台箍筋间距S=200mm,保护层厚度:50mm二．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=496.63kN2.塔吊最大起重荷载F2=58.84kN作用于桩基承台顶面的竖向力F=(F1+F2)×1.2=665.56Kn塔吊的倾覆力矩M=1.4×1552=2172.80kN.m三.矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算计算简图：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。桩塔吊基础平面承台塔吊基础受力示意图F－－－基础顶面所受垂直力Fh－－－基础顶面所受水平力Ｍ－－－基础所受倾翻力矩Ｍz－－－基础所受扭矩(一)单桩允许承载力特征值计算1.单桩竖向承载力特征值计算1)按地基土物理力学指标与承载力参数计算AP=πr2=0.5024m2Ra=qpaAp+up∑qsiali(DB33/1001—2003)(9.2.3-1)qpaAP=0up∑qsiali=1.88×（5.58×7.00×1.02+10.2×8.00×1.02+9.7×13.00×1.02+4.1×23.00×1.02+4.1×15.00×1.02+3.2×16.00×1.02+1.5×26.00×1.02+4.4×40.00×1.02）=1282.414KN即Ra=1282.41KN2)桩身截面强度计算φc□AP□fc=0.7×11.9×5.03×105=4189.99KN其中,φc——工作条件系数，取0.7fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc=11.90N/mm2;Ap——桩的截面面积，A=5.03×105mm2。2.单桩抗拔力特征值计算Ra’=up∑6iqsiali+GPK(DB33/1001—2003)(9.2.7—1)=1282.414+429.552=1711.966KNup∑6iqsiali=1.88×(5.88×7.00×1.02+10.2×8.00×1.02+9.7×13.00×1.02+4.1×23.00×1.02+4.1×15.00×1.02+3.2×16.00×1.02+1.5×26.00×1.02+4.4×40.00×1.02)=1282.41KN0.9Gpk=0.9×π×0.42×38×25=429.552KN(二)单桩桩顶作用力的计算和承载力验算1.轴心竖向力作用下：Qk=(FK+GK)/n（DB33/1001—2003）(9.2.1-1)=(666.56+480)/4=286.64KN2.偏心竖向力作用下：按照Mx=Mk=2172.8+73.9×1.0=2246.7KN·m（DB33/1001—2003）（9.2.1-2）={(666.56+750)/4}±{2246.7×1.7×√2}/{2×（1.7×√2）2}=354.14±476.25={821.39KN{1.2Ra=993.744KNψcfcAP=2357.39KN（单桩承载力满足要求）−122.11KNR′=1069.87KN（单桩抗拔满足要求）3.水平作用下：Hik=Hkn(DB33/1001—2003)(9.2.1−3)xi'=73.9/4=18.48KN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=666.56kN；G——桩基承台的自重G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc+20×Bc×Bc×D)=1.2×(25×4.00×4.00×1.00+20×4.00×4.00×0.00)=480.00kN；Mx,My——承台底面的弯矩设计值(kN.m)；取2172.80KN.m;xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.70m;Ni——单桩桩顶竖向力设计值(kN)。(三)矩形承台弯矩的计算(依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条)其中Mx1,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方向距离取a/2—B/2=0.90(m)；Fh=73.90KNF=666.56KN=1552KN.Ni1——扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=486.17KN/m2;经过计算得到弯矩设计值：Mx1=My1=2×486.17×0.90=875.11KN.m。四、矩形承台截面主筋的计算依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2102)第7.2条受弯构件承载力计算。αs=Mα1fcbh02ξ=1−√1−2α5γs=1−ξ/2As=Mγ5h0fy式中，α1——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;h0——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;经过计算得：xi=xi=αs=875.11×106/(1.00×16.70×4000.00×1000.002)=0.013;ξ=1-(1-2×0.013)0.5=0.013γs=1-0.013/2=0.994;Asx=Asy=875.00×106/(0.994×950.00×300.00)=3088.59mm2。基础承台配筋为A20@200双向双层（As=3849mm）3088.59mm2,满足要求。五、矩形承台截面抗剪切计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条。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=673.67kN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γ0——建筑桩基重要性系数，取1.0；b0——承台计算截面处的计算宽度，b0=4000mm；h0——承台计算截面处的计算高度，h0=1000mm；β——剪切系数当0.3≤λ1.4时，β=0.12(λ+0.3);当1.4≤λ≤