某科技楼塔吊基础施工方案QZ

***工程QTZ63型塔吊基础设计方案一、工程概况***工程为1栋22层办公楼，其中地下室一层，建筑总高度为88.5米，结构形式为框剪结构。结合考虑建筑物高度、塔吊工作半径、起重量、附着的数量、起吊频率，***工程拟选用一台QTZ63型塔吊，QTZ63型塔吊工作半径为48m，最大起重量为6吨，端部起重量为1.19吨，可满足施工需要。根据业方提供的地质勘察报告、及深基坑支护方案以及结合考虑上部建筑、结构设计图纸，QTZ63型塔吊基础定位详见塔吊基础定位图。基础尺寸为长×宽×厚＝4200mm×4200mm×1500mm。二、基础所承受的荷载的计算、分析塔吊在独立高度状态下，所承受的风荷载等水平荷载及各种弯矩、扭矩对底座亦即对基础产生的荷载最大，因为塔吊附墙连结后，塔吊附墙装置承担风荷载等水平荷载及弯矩、扭矩，不承担自重等竖向荷载，将塔身、附墙简化为多跨连续梁受力模型，通过受力分析，可以得出结论：塔吊在独立高度状态下，所承受的风荷载等水平荷载及各种弯矩、扭矩对底座亦即对基础产生的荷载最不利,安装附墙装置以后，各种水平荷载及弯矩、扭矩等主要由附墙承担。塔吊上升到最大高度以后，对基础的荷载与独立高度相比仅多了标准节的及附墙着架的重量，而其所传递的风荷载要小得多。下面以独立高度状态计算，分工作状态和非工作状态两种工况分别进行受力分析：1、工作状态依据《QTZ63自升塔式起重机使用说明书》,该说明书提供了独立式工作时，塔机基础载荷不得低于的技术指标如下：①M—作用在基础上的弯矩，M=1220KN·m。②Fv—作用在基础上的垂直载荷（塔吊重量），Fv=473KN。③Fh—作用在基础上的水平载荷，Fh=24KN。④作用在基础上的扭矩，185KN·m起重臂回转启动、刹车或大风吹来时产生的扭矩，按塔式起重机设计规范要求，塔吊基础平面尺寸一般在4×4m以上，混凝土为C35以上，基础的开裂扭矩为T0=0.70w1·ft=0.70×1/3×b3×ftT01=1/4T0=1/4×0.70×1/3×43×1.1×106=4100KN·m一般塔吊底座所受的扭矩在1000KN·m以内，远小于1/4开裂扭矩，故设计计算中可不考虑扭矩的作用。上述技术指标均独立式塔吊工作状态时最不利受力指标，对于独立式塔吊非工作状态的相应受力指标须作相关计算，现计算如下：2、非工作状态eq\o\ac(○,1)风荷载风荷载q==q——风线荷载（N/m）Cw——风力系数，按规范GB/T13752—92取为1.3Pw2——计算工作风压值，A1——塔身前片结构迎风面积（m2）A2——塔身后片结构迎风面积（m2）A1=A2=bH=0.422×1.6H=0.675H——塔身前后片结构平均充实率，考虑安全网等面积，取为0.422，1.6m为塔身宽度。——两片桁架间前片对后片的挡风拆减系数，取为0.15H为独立高度状态下，从基础到塔吊顶的高度，取50m非工作状态时风荷载应按暴风风压取值为Pw3=1300N/m2q=1.2×1.3×1300×1.15×0.675=1574N/mFw=q·H=1574×50=78.7KNM1=1/2Fw·H=0.5×78.7×50=1968KN·m按GB/T13752—92规定，非工作工况下，风荷载是延着平衡臂及起重臂的方向进行。eq\o\ac(○,2)塔吊本身的弯矩，与工作状态相比，少了最大起重荷载弯矩M22及小车位于该处的弯矩M23大臂自重向前弯矩M21=φ1×46.63KN×24m=1.0×46.63×24m=1119.12KN·m平衡臂向后弯矩M24=φ1×26.7×7m=1.0×26.7×7m=186.9KN·m平衡重向后弯矩M25=φ1×70×14m=1.0×70×14m=980KN·mφ1——自重冲击系数：1.0～1.1M2=M21–M24–M25=980+186.9–1119.12=47.78KN·mM非=M1+M2=1968+47.78=2015.78KN·m通过以上分析、计算，塔吊在非工作状态时对基础产生的作用力如下。基础受力为eq\o\ac(○,1)竖向荷载Fv=413KNeq\o\ac(○,2)水平风荷载Fw=78.7KNeq\o\ac(○,3)水平风荷载及非工作时塔吊本身对基础产生的弯矩M非=2015.78KN·m3、综合考虑独立式及附墙状态下，塔吊基础的最不利受力荷载为eq\o\ac(○,1)竖向作用力Fv=473+175.68(增加的标准节及附着架)＝648.7KNeq\o\ac(○,2)水平作用力Fw=78.7KNeq\o\ac(○,3)塔吊对基础产生的弯矩M=2015.78KN·m4、塔吊高度的确定塔吊基础承台顶面标高为-4.0m。由于最高屋面标高为88.5m，计算得塔吊高度＝4+88.5+(吊钩至梯间屋面高度),并结合考虑该型号塔吊标准节尺寸，取塔吊高度（即吊钩至塔吊基础面）＝101m，附着设置不少于5道。三、塔吊基础设计1、承台设计承台基础采用C35混凝土，承台的高度H=1.50m，桩伸入承台100mm，承台的有效高度h0=1400mm，承台的构造尺寸如下图所示：塔吊基础预埋螺栓布置如下2、桩设计桩采用人工挖孔桩，其强度等级为C30混凝土，其桩径为900MM，桩长为10M，桩护壁采用混凝土护壁，其强度等级为C20，桩持力层位于3-2Q2al+pl粉质粘土上，桩详图如下图所示：四、基础平面定位塔吊基础位于主楼南侧具体位置见下图，由于塔吊基础的顶面标高位于自然地面以下较多，四周采用370砖砌体砌筑作挡墙，高出地面200,砖砌体内侧采用1:2水泥砂浆抹面30厚。五、塔吊基础计算书考虑到不可预见各种不利因素的作用(侧面土压力)，对作用在基础上弯距荷载X1.2倍的富余系数。其荷载值如下：eq\o\ac(○,1)竖向作用力Fv=648.7KNeq\o\ac(○,2)塔吊对基础产生的弯矩M=2419KN·m计算书详见附页附页：塔吊基础计算书本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）、《地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）等编制。一、塔吊的基本参数信息塔吊型号：QTZ63，塔吊起升高度H：101.000m，塔身宽度B：1.6m，基础埋深D：2.500m，自重F1：648.7kN，基础承台厚度Hc：1.500m，最大起重荷载F2：60kN，基础承台宽度Bc：4.200m，桩钢筋级别:HRB335，桩直径：0.900m，桩间距a：2.25m，承台箍筋间距S：300.000mm，承台混凝土的保护层厚度：50mm，承台混凝土强度等级：C35；二、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=648.70kN，塔吊最大起重荷载F2=60.00kN，作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=850.44kN，塔吊基础产生的弯矩计算：Mkmax＝2419kN·m；三、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》（JGJ94-94）的第条，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=850.44kN；G──桩基承台的自重：G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(25×4.20×4.20×1.50)=793.80kN；Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取3386.60kN·m；xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=1.59m；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=(850.44+793.80)/4+3386.60×1.59/(2×1.592)=1475.37kN。最小压力：Nmin=(850.44+793.80)/4-3386.60×1.59/(2×1.592)=-653.25kN。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》（JGJ94-94）的第条。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=0.32m；Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=1276.92kN；经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×1276.92×0.32=830.00kN·m。四、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=1450.00mm；fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；经过计算得：αs=830.00×106/(1.00×16.70×4200.00×1450.002)=0.006；ξ=1-(1-2×0.006)0.5=0.006；γs=1-0.006/2=0.997；Asx=Asy=830.00×106/(0.997×1450.00×300.00)=1913.43mm2。由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:4200.00×1500.00×0.15%=9450.00mm2。配筋值：HRB335钢筋，20@100。承台底面单向根数42根。五、承台斜截面抗剪切计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第条和第条，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=4200mm；h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1450mm；λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0此处，a=(2250.00-1600.00)/2=325.00mm；当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，得λ=0.30；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=0.20；fc───混凝土轴心心抗压强度设设计值，fc=16.770N/mmm2；则，1.00×11475.337=14775.3666kN≤0.20×16.700×4200×1450//1000==203400.6kN；；经过计算承台已满满足抗剪要求求，只需构造造配箍筋！六、桩顶轴向压力力验算依据《建筑桩技术术规范》(JGJ944-94)的的第条，桩顶顶轴向压力设设计值应满足足下面的公式式：γ0N≤fcA其中，γ0──建建筑桩基重要要性系数，取取1.00；fc───混凝土轴心心抗压强度设设计值，fc=14.330N/mmm2；A───桩的截面面面积，A=66.36×105mm2。则，1.00×114753665.70==1.48××106N≤14.300×6.36×105=9.100×106N；经过计算得到桩顶顶轴向压力设设计值满足要要求,只需构造配配筋！七、桩竖向极限承承载力验算依据《建筑桩基技技术规范》((JGJ944-94)的的第条，单桩桩竖向承载力力设计值按下下面的公式计计算：R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γpQsk=u∑qqsikliQpk=qpkkAp其中R──复复合桩基的竖竖向承载力设设计值；Qssk──单桩总极限限侧阻力标准准值；Qppk──单桩总极限限端阻力标准准值；ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩桩效应系数，桩桩端阻群桩效效应系数；γs,γp──分别为桩侧阻抗力力分项系数，桩桩端阻抗力分分项系数；qssik──桩侧第i层土的极限限侧阻力标准准值；qppk──极限端阻力力标准值；u───桩身的周长长，u=2..827m；；App──桩端面积,AAp=0.6336m2；lii──第i层土层的厚厚度；各土层厚度及阻力力标准值如下下表:序号土厚度(m))土侧阻力力标准值(kPa)土端阻力标标准值(kPa)抗拔系数土土名称144.0081..0017700.0000.880粘性土277.0081..0017700.0000.880粘性土由于桩的入土深度度为10.000m,所以以桩端是在第第2层土层。单桩竖向承载力验验算:R=2..827×(4.00×81.000×0.80++6.00××81.000×0.80))/1.655+1.688×1700..00×0.6366/1.655=2.211×103kN>N==1475..366kNN；上式计算的R的值值大于最大压压力14755.37kNN,所以满足足要求!八、桩基础抗拔验验算非整体破坏时，桩桩基的抗拔极极限承载力标标准值：Uk=Σλiqsikuuili其中：Uk──桩桩基抗拔极限限承载力标准准值；uii──破坏表面周周长，取ui=πd=3.1142×00.9=2..827m；；qssik──桩侧表面第第i层土的抗压压极限侧阻力力标准值；λi──抗拔系数，砂土取取0.50～0.70，粘粘性土、粉土土取0.700～0.80，桩桩长l与桩径d之比小于200时，λ取小值；lii──第i层土层的厚厚度。经过计算得到：UUk=Σλiqsikuili=18322.18kNN；整体破坏时，桩基基的抗拔极限限承载力标准准值：Ugk=（ulΣλλiqsikli）/3=22721.660kNul──桩群外围周长，uul=4×（2.25++0.9)==12.600m；桩基抗拔承载力公公式：γ0N≤Ugk/2+GGgpγ0N≤Uuk/2+GGp其中N-桩桩基上拔力设设计值，Nk=653..25kN；；Ggpp-群桩基基础所包围体体积的桩土总总自重设计值值除以总桩数数，Ggp=4996.13kkN；