塔吊基础设计计算方案（桩基础）.docx

塔吊基础专项施工方案编制人： 审核人： 施工单位：日 期：2011年3月25日一、工程概况1、地理位置2、设计概况 本工程结构形式为框架剪力墙结构，人工挖孔桩承重，建筑高度为： 楼54.15m 一、二层为地下室，正负零以上为住房，层高3.00m。为： 楼18层、建筑等级：一级，耐火等级为地下室一级，主体二级，安全等级二级，抗震设防烈度小于六度。主体结构设计使用年限为50年。二、塔吊选型和位置确定 根据施工现场条件及周围环境条件和工程结构情况，该项目采用一台TC5510塔式起重机，臂长55米，用于 栋施工，塔高安装高度72m。（塔吊安装位置见塔吊定位平面布置图）塔吊在此位置可满足塔臂就位与拆除以及工程施工的需要。三、塔吊基础设计方案本工程 栋0.00相当于绝对高程57.6m，负二层地下室基础顶面标高-11.9m，则相等于绝对标高45.70m，塔吊按保用说明书基础为高度1.42m，则塔吊基础底绝对标高为44.28m，按照塔吊定位图在确定其基础附近最近地勘钻孔为ZK165，根据ZK165钻孔柱状图显示塔吊基础底板下为回填土，一直至第岩土层（强风化岩体）方可作为持力层，基第岩土层底绝对标高为35.80m，相差8.48m，故需采用桩基础方可用于塔吊基础持力。拟采用人工挖孔桩灌注桩，桩径800mm共4根用于塔吊基础持力。由于第岩土层风化程度高，强度较低且厚度小，所以以第中风化层作为持力层，有效桩长按8.5m计算，桩身及承台混凝土强度等级C30，承台按塔吊基础原图尺寸5.0m5.0m1.42m进行设计，配筋根据受力情况进行计算。四、塔吊桩基础计算书1、设计依据.建筑桩基技术规范JGJ942008.混凝土结构设计规范GB500102002.建筑地基基础设计规范GB500072002.建筑机械使用安全规程JGJ332001.建筑结构荷载规范GB500092001. 本工程岩石工程勘察报告. 施工图纸. 简明施工计算手册. 塔吊使用说明书2、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ZK175孔为依据），其主要设计参数（见土层设计计算参数表）。 指 标岩土层天然地基承载力特征值（KPa）压缩模量（MPa）土层厚度（m）凝聚力（KPa）桩的侧阻力特征值qsia（KPa）桩端端阻力特征值qpa（KPa）填土/5.3/-10/耕植土80/-8/淤泥质粘土803.80.711.88/粉质粘土22012.1/42.7（三轴）35/全风化岩2209.70.848.7（三轴）40/全风化岩-21405.8/16.320/强风化岩体40040（变形模量）1.7/601000中等风化岩体粉砂质泥岩-R900/1200泥质粉砂岩22002740（变形模量）/2800细砂岩3000/40003、塔吊基础受力情况（说明书提供）本工程地下2层，地上18层，地上建筑高度54.15m，标准层层高3m，地下室从基础顶向至0.00高度为11.9m，塔吊安装使用高度为66.05m，则安装高度72m，塔吊使用说明书提供的基础荷载如下表：荷载工况基础荷载P（kN）M(kN.m)FFhMMZ工作状态7002613502004、 塔吊基础布置及受力简图5、桩基承载力验算5.1单桩桩顶作用力的计算和承载力验算5.1.1单桩竖向承载力特征值计算按地基土物理力学指标与承载力参数计算AP=r2= 0.42= 0.5024 m2Ra=qpaAp+upqsiali (GB50072002)(8.5.5-1)qpaAp 2800KPa0.5024 m21406.72KNupqsiali =2.51（601.7+400.8+80.7+5.3-10 ）= 86.6KN Ra=qpaAp+upqsiali = 1406.72+86.6 = 1493.32KN5.1.2单桩竖向作用力作用下验算（1）轴心竖向力作用下：Qk=(FK+GK)/n （GB50007-2002）(8.5.3-1)=(910.61+887.5)/4=450KN FK=（700+69.80665）1.2 = 910.61KN式中：69.80665为塔吊最大起重荷载。GK=551.4225=887.5KNQk=(FK+GK)/n = (748.36+843.75)/4=398KN 根据计算GK=450KN Ra = 1493.32KN （GB50007-2002）(8.5.4-1) 所以中心向力作用力满足承载力要求（2）偏心竖向力作用下：由于本桩基为对称布置，且当MxK为最大时其MXK为0，反正MyK为最大时其MxK为0，故取：MxK = My K= 1.41350 = 1890 KN.m (GB5007-2002)(8.5.3-2)Qik = 450 (18901.71.414)/2(1.71.414)2= 450 393.12(KN)Qik max = 450 + 393.12 = 843.12 KN 1.2Ra = 1.21493.32 = 1792 KN （GB50007-2002）(8.5.4-2) 所以偏心竖向力作用力满足承载力要求。5.1.3水平力作用下验算：Hik=Hkn (GB5007-2002)(8.5.3-3)=26/4 = 6.5KN根据（GB5007 2002）第8.5.7条之规定，本桩基作用外力主要为竖向力，其水平力作用很小，故无需验算小平力作用下的桩基承载力。5.2 抗拔力验算单桩抗拔力特征值计算：Tuk = iqsikuili （JGJ94 - 2008）(5.4.6 - 1) = 86.6 0.7 =60.62 KN (按0.7平均取值)Gp = 0.428.525 = 108.8 KNNk = Qik min = 450 - 393.12 = 56.88 KN Qik min为正值表示本桩基单桩在最不利荷载下无拔力，则Nk相对于拔力而言为负值。即：Nk = -56.88 KN Tuk+ Gp = 169.42 KN （JGJ94 - 2008）(5.4.5- 2)所以本桩其抗拔力满足要求。6、桩身截面强度计算c APfc=0.714.35.03105 = 5035KN 其中：c工作条件系数，取0.7 fc 混凝土轴心抗压强度设计值，fc =14.3N/mm2; （GB50010-2002）（表4.1.4） AP 桩的截面面积，A=5.03105mm2。本桩基为组合桩，则：Q = Qik max = 843.12 KNQ = 843.12 KN c APfc = 5035KN （GB5007-2002）（8.5.9）所以桩身截面混凝土强度满足要求。7、抗倾覆验算由于塔吊自身设计时已进行抗倾覆验算，而本桩基承台对原设计塔吊基础尺寸未作改动，并且在桩基已进行抗拔力验算，故无需进行抗倾覆验算。8、钢筋配筋计算8.1承台配筋计算8.1.1、矩形承台弯矩计算、(依据建筑桩技术规范JGJ94-2008的第5.9.2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/2B/2 = 0.90(m)； Ni1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1 = Ni-G/n = 1493.32-887.5/4 = 1271.45 KN/m2;经过计算得到弯矩设计值： Mx=My=21271.450.9 = 2288.6 KN.m。8.1.2、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。s=M1fcbh02=1-1-25s=1-/2As=M5h0fy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,期间按线性内插法得1.00；fc混凝土抗压强度设计值查表得14.30 N/mm2;h0承台的计算高度Hc-50.00 = 1420-50 = 1370.00mm;fy钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2;经过计算得：s=2288.6106/(1.0014.305000.001370.002)=0.017;=1-(1-20.017)0.5= 0.0171s=1-0.0171/2=0.9915Asx= Asy = 2288.6106/(0.99151370.00300.00) = 5616mm2。参照原塔吊基础图配筋设计，基础承台配筋上、下排纵筋为A20165双向双层,现修改为B20165（As= 9740mm）5516 mm2,能满足要求。，除其上、下排纵筋按上式验算结果由A20165改为B20165外，其余配筋均按原塔吊基础图不变。8.1.3、矩形承台截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2008)的第5.9.1条。V hsaftb0h0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，V = (910.61/4+393.12)2 = 462.572 = 1242 KNhsaftb0h0 = 0.8741.0561.4350001370 = 9.04106 N 式中 ： b0承台计算截面处的计算宽度，b0 = 5000mm； h0承台计算截面处的计算高度，h0 = 1300mm；hs = （800/ h0）1/4 = （800/ 1370）1/4 = 0.874 = 900/1370 = 0.657a = 1.75/(+1) = 1.75/(0.657 + 1) =1.056 ft混凝土轴心抗拉强度设计值，ft = 1.430N/mm2；则，V = 1242KN