塔吊基础设计计算方案

1、1.塔吊基础设计计算方案设计依据1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.建筑桩基础技术规范混凝土结构设计规范建筑地基基础设计规范GB50007 2002建筑地基基础设计规范DB33/1001 2003建筑机械使用安全规程JGJ33- 2001建筑结构荷载规范GB50009 2002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JGJ84- 94GB50040 2002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 1832地下室n区地面结构标高为-5.6m,地下室n区顶板结构标高为-1.20m,板厚500mm,5#-6#楼建筑物

2、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62叶根据本工程特点、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。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Z50孔为依据），1.地质参数以本工程岩

3、石工程勘察报告中有关资料为计算依据（以 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（k pa）单桩桩端阻力特征值qp a（k pa）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)FFhMM工作状态511 . 218. 31335269. 3非工

4、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, A8100/200(螺旋箍)，附加箍筋A142000桩顶3000内A8100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 X 4000 X 1000mm，内配钢筋双层双向 A20200 ,承台混凝土强度C30 ,承台顶标高-6.15(6.30)m,基础下10

5、0厚C15混凝土垫层。在塔吊承 台位置地下室底板预留洞 4000 X 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 X 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

6、吊基础施工前， 要对基础处挖基坑， 基坑支护围护做法如下：2M大放坡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 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

7、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 ：1.2.3.4.5.6.7.对作业人员做好安全、技术交底、每个人员分工明确。 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。 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。 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。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

8、异常，立即通知人员撤出。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。制定应急措施：CD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。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830X( 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330

9、08固定基节1020自重(包括压重)F1=50438 X 9.80665 - 1000=496.63kN,最大起重荷载F2=6X 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：n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.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

10、台顶面的竖向力 F=(F1+F2X 1.2=665.56Kn塔吊的倾覆力矩 M=1.4 X 1552=2172.80kN.m矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算计算简图:塔吊基础平面塔吊基础受力示意图M最不利方向进行验算。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F作用于桩基承台顶面的竖向力设计值,F=666.56kN ；（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22A= n r =0.5024mRa=qpA+up刀qsial i(DB33/1001 2003)(923-1)qpaAP=0upEqsial i=1.88 X(

11、5.58 X 7.00X 1.02+10.2 X 8.00X 1.02+9.723.00 X 1.02+4.1 X 15.00 X 1.02+3.2 X 16.00 X 1.02+1.5 X 26.00 X=1282.414KN 即 Fa=1282.41KNX 13.00 X 1.02+4.11.02+4.4 X 40.00 X1.02 )2） 桩身截面强度计算(J) cAp口 fc = 0.7 X 11.9 X 5.03 X 105=4189.99KN其中,（工作条件系数，取0.7混凝土轴心抗压强度设计值， fc =11.90N/mm2;Ap桩的截面面积， A=5.03X 1 05m m2。

12、2. 单桩抗拔力特征值计算Ra =Up刀 6iqsial i+GpK (DB33/1001 2003)(9.2.7 1) =1282.414+429.552=1711.966KNX 13.00 X 1.02+4.11.02+4.4 X 40.00 XUpE 6 iqsial i=1.88 X (5.88 X 7.00 X 1.02+10.2 X 8.00 X 1.02+9.723.00 X 1.02+4.1 X 15.00 X 1.02+3.2 X 16.00 X 1.02+1.5 X 26.00 X1.02)=1282.41KN20.9Gpk=0.9 XnX 0.4 X 38 X 25=42

13、9.552KN（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：=(666.56+480)/4=286.64KN2.偏心竖向力作用下:按照 M=M=2172.8+73.9 X 1.0=2246.7KN - m(DB33/1001 2003) (9.2.1-2 )= (666.56+750)/4 ± 2246.7 X 1.7 X v5/ 2 X (1.7 X V2)=354.14 ± 476.25CC" r 1.2Ra= 993.744KN821.39KN < 一 A ccLrcc",=cfcAp = 2357.39KN-122.11K

14、N< r'= 1069.87KN（单桩承载力满足要求）（单桩抗拔满足要求）3.水平作用下:Hik =n(DB33/10012003)(9.2.1 - 3)=73.9/4=18.48KN其中n单桩个数，n=4;桩基承台的自重G=1.2 X (25 X BcX BcX Hb+20X BcX BcX D)=1.2 X (25 X 4.00 X 4.00 X 1.00+20 X 4.00 X 4.00 X 0.00)=480.00k N ;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

15、力设计值（kN）。（三）矩形承台弯矩的计算Fh=73.90KN（依据建筑桩技术规范JGJ94-94的第5.6.1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)；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/m 2;经过计算得到弯矩设计值:Mx1=My1=2X 486.17 X 0.90=875.11KN.m。四、矩形承台截面主筋的计算xi= xi=Jrir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。a = 2a1 fcb

16、h 0AsMYh0fya 1取为1.0，当混凝土强度等级为 C80式中，a 1 系数，当混凝土强度不超过C50时,时，a1取为O.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 H-50.00=950.00mm;fy 钢筋受拉强度设计值，fy=3OO.OON/mm2;经过计算得:a = 875.11 X 10 心.00 X 16.70 X 4000.00 X 1000.00 )=O.O13;0.5E=i-(i-2 X O.O13)=O.O13Y=1-O.O13/2=O.994;Asx=Ay=875.00 X 106/（0.994 X

17、 950.00 X 300.00）=3088.59mm 2。基础承台配筋为 A2020双向双层（As=3849mm >3088.59口卅,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:其中丫 0建筑桩基重要性系数，取1.0 ;bO承台计算截面处的计算宽度,b0=4000mmh0承台计算截面处的计算高度,h0=1000mm3剪切系数当 0.3 < ?<1.4

18、 时，B = 0.12（入+0.3）;得B =0.10;当 1.4 < 入<3.0 时，B= 0.12（廿1.5）,fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2;fy 钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2 ;箍筋的间距，S=200mm则，1.00 X 673.67=6.74 X 105N< 0.10 X 300.00 X 4000X 1000=7.63 X 106N;经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋六、抗倾覆验算GV /O占小 覆 倾R -根据上图所示，可得:倾覆力矩 Mb=M+FX H=2172.80+73.9 X 1=2246.7KN.m

19、抗倾覆力矩 M抗=(Fk+G )X 0.5 a +2Rta X bi=(666.56+750)X (0.5 X 4.5)+2 X 1069.87 X 3.7=11104.3KN.m故由上述计算结果，得M抗/Mb =11104.3/2246.7=4.97>1.6 (抗倾覆满足要求)七、桩配筋计算根据DB33/1001 2003中的9.1.10的要求，本方案设计中的桩不属于抗拔桩及承受水平力为 主的桩，所以桩身配筋按最小配筋率计算。灌注桩桩身按最小配筋率 0.65%计算。2 2As= p A=0.65%XnX 400 =3267.25mm所以桩身按最小配筋率配筋，桩身配筋为16A20,A s

20、i=254.5 X 16=4072mm>AsiB1220008B18I“:,i A820螺旋箍' i* 'M主筋保护层第二部分：塔吊附着计算塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定，需要增长附着杆或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，需要进行附着的计算。主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固环 计算。、支座力计算塔机按照说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁，其内力及支座反力计算如下：风荷载标准值应按照以下公式计算：2W=WX uzX UsX3 z=0

21、.600 X 1.170 X 1.350 X 0.700=0.633KN/M ;其中W基本风压(KN/m),按照建筑结构荷载规范(GBJ9的规定采用：2W=0.600KN/m：(GBJ9)的规定采用：Uz=1.350;UsUz风压高度变化系数，按照建筑结构荷载规范3 z高度Z处的风振系数，B z=0.700;风荷载的水平作用力：Q=WX BX Ks=0.663 X 1.600其中W风荷载水平压力，B 塔吊作用宽度，S-迎风面积折减系数，风荷载体型系数：Us=1.170;X 0.200=0.212KN/m;WK=0.663KN/m2;B=1.600m;K s迎风面积折减系数，Ks=0.200;实

22、际取风荷载的水平作用力q=0.212KN/m;塔吊的最大倾覆力矩：M=882.00KN/m;n匚7弯矩图变形图剪力图计算结果:N=77.7189KN/c u山二:：;f”X11.-.二、附着杆内力计算计算简图:上r- ai气a2计算单元的平衡方程:2 Fx=0Ticosa i+T2COsa 2-tcos(x 3=-nwdos)2 Fy=0T1Sin a1+T2sin a 2+T3sin a 3=-Nvsin 02 M0=0T1(b 1+c/2)cos a1-( a i+c/2)sina 1+T 2(b 1+c/2)cos a 2-( a 1+c/2)sin 2+T3-(b i+c/2)cosa

23、 3+( a 2- a 1-c/2)sina 3=Mw其中:a 1 = a rctgb 1/ a1a 2= a rctgb1/( a 1+c)a 3= a rctgb 1/( a 2- a 1 -c)第一种工况的计算塔机满载工作，风向垂直于起重重臂,考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合风荷载扭矩。将上面的方程组求解，其中0从0 36O循环，分别取正负两种情况，求得各附着最大的。塔机满载工作，风向垂直于起重臂，考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合。杆1的最大轴向压力为:88.29KN;杆2的最大轴向压力为:1.47KN;杆3的最大轴向压力为:75.87KN;杆 1 的最大轴向拉力

24、为：43.37KN;杆 2 的最大轴向拉力为：43.62KN;杆 3 的最大轴向拉力为：85.08KN;第二种工况的计算：塔机非工作状态，风向顺着着起重臂，不考虑扭矩的影响。将上面的方程组求解，其中0=45, 135, 225, 315, M=0，分别求得各附着最大的轴压和轴拉力。杆 1 的最大轴向压力为：65.83KN;杆 2 的最大轴向压力为：15.94KN;杆 3 的最大轴向压力为：79.34KN;杆 1 的最大轴向拉力为：65.83KN;杆 2 的最大轴向拉力为：15.94KN;杆 3 的最大轴向拉力为：79.34KN;附着杆强度验算1. 杆件轴心受拉强度难验算验算公式：b =N/An

25、W f其中：b 为杆件的受拉应力;为杆件的最大轴向拉力，取N=85.084KN;为杆件的截面面积，本工程选取的是钢管A159X 6mm2 2 2n=n /4 X 159 - ( 159-2 X 6) 2=2883.982mm2。2经计算，杆件的最大受拉应力b=85083.744/2883.98=29.502N/mm最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2, 满足要求。2. 杆件轴心受压强度验算 验算公式：b =N/ 0 An<f其中：b为杆件的受拉应力;N为杆件的最大轴向拉力,杆 1：取 N=88.29KN;杆 2：取 N=15.942KN;杆 3 ：取 N=79.337KN;An为杆件的截面面积，本工程选取的是钢管A159X