塔吊基础资料

主要计算桩承载力，桩顶竖向力，塔吊稳定性计算。塔吊基础应：1、 混凝土强度等级采用C35；2、 基础表面平整度允许偏差1/1000；。3、 埋设件的位置、标高和垂直度以及施工工艺符合出厂说明书要求。4、 起重机的混凝土基础应验收合格后，方可使用。5、 起重机的金属结构、及所有电气设备的金属外壳，应有可靠的接地装置，接地电阻不应大于10Q。6、 按塔机说明书，核对基础施工质量关键部位。7、 检测塔机基础的几何位置尺寸误差，应在允许范围内，测定水平误差大小，以便准备垫铁。8、 机脚螺丝应严格按说明书要求的平面尺寸设置，允许偏差不得大于5mm。9、 基础砼浇筑完毕后应浇水养护，达到砼设计强度方可进行上部结构的安装作业。如提前安装必须有同条件养护砼试块试验报告，强度达到安装说明书要求。10、 塔吊基础砼浇筑后应按规定制作试块，基础内钢筋必须经质检部门、监理部门验收合格方可浇筑砼，并应作好、隐检记录。以备作塔吊验收资料。11、 钢筋、水泥、砂石集料应具有出厂合格证或试验报告。12、 塔吊基础底部土质应良好，开挖经质检部门验槽，符合设计要求及地质报告概述方可施工。13、 塔吊基础施工后，四周应排水良好，以保证基底土质承载力。14、 塔机的避雷装置宜在基础施工时首先预埋好，塔机的避雷针可用圆钢或扁钢直接与基础底板钢筋焊接相连，焊接长度不小于10d，圆钢或扁钢净面积不得小于72mm2。15、 塔吊基础的钻孔灌注桩施工严格按桩基工程施工方案进行施工质量控制。16、 基础砼拆模后应在四角设置沉降观测点，并完成初始高程测设，在上部结构安装前再测一次，以后在上部结构安装后每半月测设一次，发现沉降过大、过快、不均匀沉降等异常情况应立即停止使用，并汇报公司工程技术部门分析处理后，方可决定可断续使用.摘要：随着我国经济建设的不断发展，各大中城市高层建筑不断增多，塔式起重机的应用越来越广泛；塔吊已成为高层建筑施工垂直运输的主动脉。本文对塔吊基础类型选择、风荷载、荷载组合和附墙等设计有关问题作比较详细论述，仅供等考。关键词：塔吊设计探讨0引言随着我国经济建设的不断发展，各大中城市高层建筑不断增多，塔式起重机的应用越来越广泛；塔吊已成为高层建筑施工垂直运输的主动脉。但是，目前塔吊基础设计尚无规范可依，各种设计文献介绍塔吊基础设计有关问题的亦不多见，施工手册[1][2]也未列出塔吊基础设计章节，本文对塔吊基础类型选择、风荷载、荷载组合和附墙等设计有关问题作比较详细论述，仅供参考。1塔吊基础类型选择1.1塔吊基础类型目前国内自升式附墙塔吊基础类型主要包括砼独立基础和桩基两大类。如果自然地基条件较好，选择砼独立基础比较合理，计算比较简单，费用较低；如果自然地基较差，包括回填土或淤泥质土较厚，承载能力较低，选择桩基比较安全可靠。选择桩基时，其桩基形式最好与工程桩类型相同，在施工工程桩时，一并将塔吊桩基与工程桩一工，节起施省桩机进退场费用。1.2塔吊不均匀沉降影响在桩基选择型时应考虑基础不均匀沉降塔吊的影响，因为塔吊对基础不均匀沉降极为敏感，塔吊安装规范对塔吊倾斜度要求甚高。因此，塔吊基础计算时应着重考虑沉降计算，并考虑高压电线与邻近建筑物等阻碍对塔吊使用的影响。1.3注意事项1.3.1高层深基坑围护结构影响城市高层建筑深基坑设有围护结构，包括挡土墙、砼灌注桩、水泥搅拌桩、锚杆和土钉墙等形式，由于塔吊基础与离建筑距离受到限制，塔吊基础往往与围护结构相重叠，如塔吊两个砼桩基落在水泥搅拌桩中，另两个在自然土中，这极易造成塔基不均匀沉降；在设计时应着重考虑这一点，应尽力加长塔吊桩基长度，防止不均匀沉降影响。有的深基坑有水平支撑，当其水平支撑拆除时，基坑围护桩及顶圈梁将产生很大位移，这对塔吊基础影响很大，会导致塔吊瞬时间严重倾斜，如某工程深基坑钢筋砼水平支撑拆除时，塔吊桩基承台发生较大水平位移，其桩基上部（大约长15m）与地基产生空隙，桩基承载能力瞬时急速下降，塔基平台产生倾斜，塔吊顶部倾斜值大大超过规范允许值。因此，塔吊基础设计时应考虑该因素的影响。1.3.2利用工程桩作塔吊桩基由于受到各种条件限制，可以利用工程桩来作为塔吊桩基（或利用一部份），此时应考虑工程桩承载力是否允许。由于高层建筑主体施工时，室内地面墙体等装饰未施工，楼面活荷载也未加上，故工程桩承载力有一定的富余系数可满足塔吊基础传来荷载，必要时应与设计单位商讨。我公司施工的哈市联通大厦塔吊利用建筑物大雨蓬处四个工程桩，在4个桩顶部设置十字交叉砼大梁作为塔吊承台，施工过程中，塔吊使用良好，顺利地完成施工任务。1.3.3软弱地基上独立基础设计我公司施工的哈尔滨一个工程，设置一台塔吊，由于各种原因无法采用桩基作塔吊基础，只能采用砼独立基础，而其地质条件极差，持力层是淤泥质土，承载能力很低。我们采用扩大砼独立基础底面积办法进行设计，在施工期间使用情况良好，未发生不均匀沉降现象。通过该实例，我们认为在砼独立基面设计时，只要进行沉降计算，严格控制塔基沉降量，即使是承载能力很低的淤泥质土，也可以保证塔吊安全运行。2风荷载2.1倾覆力矩与风荷载国内生产的塔吊产品说明书中提供了塔吊自重，水平力和倾覆力矩等参数，但其中倾覆力矩是否包括风荷载，未加以说明，建议生产厂家的产品说明书应具体注明是否包括风荷载。（一般限塔机所受最大荷载的工况都应该包括风荷载）2.2风荷载计算根据《建筑结构荷载规范》（GJ9—87）的有关规定，风荷载值按下式计算：Wk邛z・us・uE・Wo式中Wk——风荷载标准值，kN/m2；Bz z高度处的风振系数；Ms——风荷载体型系数；pE——风压高度变化系数；Wo 基本风压。kN/m2。哈市地区的基本风压值取Wo=0.45kN/m2。当塔吊附墙前高度为40m时，市区高度变化系数Wz=1.24。风载体型系数按桁架公式计算。其中桁架的档风系数午£AC/Af・AcW为珩架投影面积。计算风振系数儿先计算塔吊立柱钢构架杆件自振周期T,当塔吊高取40m时，根据经验公式T=0.01H=0.01x40=0.4秒。按规范公式PZ=1+&・VwZ/UZ计算风振系数pz设塔吊钢两立柱距离为B,则塔吊立柱线荷载为：W=WKxB风荷载对塔吊基础产生的力矩为：M风=0.5WxH23荷载分项系数与组合系数3.1荷载分项系数采用建筑结构设计规定，静荷载取1.2,活荷载取1.4。3.2荷载组合系数参考建筑结构框架剪力墙计算，取值如下：静荷载取1.0；塔吊产品说明书中规定倾覆力矩取1.0，风荷载取0.8〜1.0。4塔吊基础计算4.1砼独立基础由于塔吊主要荷载为倾覆力矩，且值较大，基础必须按下列公式计算。4.1.1防基础倾覆，偏心率e应满足：e=M/(G1+G2)<A/3上式中M包括塔吊产品说明书中列出倾覆力矩、水平力产生弯矩和风荷载组合产生弯矩，G1与G2分别表示塔吊自重与砼基础自重，A为基础塔吊边长。4.1.2地基容许承载力①偏心距e<A/6时，Pmax=(G1+G2)/(AxB)+M/W<1.2f②偏心距e<A/6时，Pmax=2(G1+G2)/(AxB)+M/W<1.2f上式中，A与B为独立基础边长。W为独立基础截面系数，f为基础承载力标准值。计算时应分别按塔吊工作与非工作状态考虑，在塔吊安装与使用过程中几种不同结构形式分别进行计算。一般情况下，塔吊最为不利情况为塔吊未附墙时，塔吊实际高度，非工作状态情况。4.2桩基4.2.1荷载①塔吊自重？。②塔吊基础自重@。③塔基力矩M，包括产品说明书中塔吊倾覆力矩，塔吊水平力作用产生的力矩和风荷载以及地震荷载产生力矩之和。若不考虑桩承台复合地基来进行计算，则桩基竖向承载荷重为N=(P+Q)/n±MX-Yi/IYi2±MX-Xi/JXi2上式中，MX、MY为X与Y方向总力矩，Xi、Yi为第i桩至X或Y轴距离，n为桩的数量。4.2.2桩基竖向承载力按《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)中公式进行计算桩基竖向承载力R，桩基荷载效应满足：roN<RroNmax<1.2Rro为桩基重要性系数，取1.0或1.1。塔吊桩基与承台梁设计谢建民刘悦(浙江广厦三建，浙江东阳322100)提要：对塔基和承台梁计算进行详细论述，建立完整三个数学模型A、B、C及计算公式，并实例加以说明。关键词：塔吊桩基承台梁数学模型DesigningonLift,PegandGirderXieJianminLiuYue(No.3Branch,GuangshaGroup,Dongyang322100,Zhejiang)Abstract:Itelaboratesthecalculationoflift,pegandgirder,setsup3completemathmodelA,B,Candcalculatingformula,andgivesexamplestoexplainit.KeyWords:lift;peg;mathmodel城市高层建筑施工竖直运输大量采用塔吊，当地基为软弱地基时，大部分采用桩基和十字交叉承台梁形式作为塔吊基础。本文在文献［1］、［2］、［3］基础上，对塔吊基础计算方法进行详细介绍，并用实例加以说明。1设计计算方法1.1塔基承台设计计算模型A塔式起重机十字交叉承台桩基础通常由十字交叉承台和四根桩共同构成，如图1所示。图1中：M——作用在基础上的倾覆力矩；F——作用在基础上的垂直荷载，包括塔吊自重F1和承台自重F2；N——作用在基础上水平力；。C——塔式起重机塔身截面主弦杆中心线对角长度；L—一桩与桩中心线之间沿X轴方向的距离。U1+字又形承台桩基础在建立塔机十字形承台桩基础计算模型时，提出如下三个假定：不考虑地基土的分担荷载作用，作为塔基强度安全储备；不考虑十字叉梁基础之间的相互约束作用；承台与桩以及承台与塔机的连接简化为铰接；通过简单的力学分析可知，对于塔式起重机十字叉形承台桩基础，桩的最大竖向力亦应按“M为对角线方向”计算，即如图1所示的x轴方向。从而可得到塔机十字叉形承台桩基础的计算模型如图2所示。由图2所示塔机桩基础计算模型可推导如下计算公式:（1）桩基竖向力为： 41（1）承台梁承受的弯矩M包括跨中集中荷载产生弯矩承台梁承受的弯矩M包括跨中集中荷载产生弯矩（见图2a）和跨中倾覆力矩荷载对梁产生弯矩（见图2b）：FI(2-1)Jf2=±(2-2)梁跨中弯矩由图2a与图2b迭加可得（见图2c）：(2)mM=雄斗结=等士孕(2)Mu出IJ| | L |囹&图M承台梁受到的剪力为:（3）承台梁受到的剪力为:（3）1.2塔基承台设计计算模型B在计算模型A中，将塔吊作为一个作用点直接作用在承台梁上。实际上，每一根承台梁有二根塔吊立柱，并直接作用在梁上，故图2可修改为图3。闩lv-1TOC\o"1-5"\h\zMl了涧 | ,a z\ 辿m\o"CurrentDocument"■I 1——£ 1 J ]旬 ]——=__J a]

M、=竺由图3a得：4(4-1)图3中倾覆弯矩M°可分解为一对力组（图3b）。M、=竺由图3a得：4(4-1)图3中倾覆弯矩M°可分解为一对力组（图3b）。P=M~/c（4-2）=图3b-1与图3b-2中得：（4-3）（4-4）图3b-1与图3b-2进行迭加后得(见图3b-3)：（4-4）,,u“ P曲福 、PacMacaJfp=Mr= — =——(p-a)= =—x =M'I' 'c'I(4-5)将图3a与图3b-3进行迭加可得（见图4）：1.3塔吊承台设计计算模型C塔吊承台设计计算模型A和B中，倾覆力矩吉只考虑单根承台梁来承担，实际上，由于承台梁的截面很大，十字交叉梁中，两根梁相互有较强约束，故去消1.1节中第2个约束我们假定此约束为刚性约束，本文1.1节中其他二个假定仍采用，且假定图5中，A、B、C、D四个桩受力作用相同，在倾覆力矩M°作用下，三根A、B、C桩对D桩倾覆力矩的分配按力臂长度进行分配，得：上式表明位于桩A、D的承台梁承担M°/2的倾覆力矩，B、C桩的承台梁也承担M°/2的倾覆力矩。求得每根梁承担倾覆力矩之后，可按A型或B型计算模型进行内力计算，计算方法相同。1.4桩基计算1.4.1桩基竖向力N'）上）由（1）可得：1.4.2桩基竖向力承载力计算

(9)根据JGJ94-94《建筑桩基技术规范》第5.2.8条，和1.1节中桩基计算模型第一个假定，不考虑地基土的承载作用，单桩竖向极限承载力标准值按下式:(9)Q*二+山n工总4+联AJ式中参数含义同JGJ94-94相应条款（以下公式亦同）。'上） 根据JGJ94-94第5.2.2.2条，桩基的竖向承载力设计值为：1.4.3桩基砼抗压强度验算「° 根据JGJ94-94第5.1条1.4桩基抗拔验算当桩基Nmin<0时，应进行抗拔验算，根据JGJ94-94第5.2.17，基桩抗拔承载力计算公式如下：（U）"Ng斗F*%上式中Gp为桩基自重，基桩的抗拔承载力标准值Uk，根据JGJ94-94第5.2.18.2条按下式计算：（13） 珏=£&4迁+码2计算实例竖直运输采用QTZ5012塔式起重机，塔基采用桩基和十字交叉砼承台梁。塔机安装高度设计为50m，塔身截面为1.6X1.6m。2.1基础计算有关数据由于场区素填土仅为1.4m厚，且其下又存在5.8m的淤泥层，是典型的软弱地基。塔机基础采用4根350X350mm静压预制方桩。桩长设计为20m，桩中心距为3.6m，沿对角线方向桩中心距l=5.09lm。塔机承台设计为十字交叉梁式，混凝土强度等级为C25,厚1400mm，桩中心线至十字叉形承台边缘之间的距离为1m。根据现场实践经验最不利为非工作状态，依据QTZ5012塔机技术文件说明书提供，塔基设计荷载如下：垂直力（塔机自重）E=434KN；倾覆力矩M°=1796KN.m；水平力N=73.5KN；混凝土基础自重G=395KN；单桩自重Gp=61.25KN。2.2塔基承台梁计算2.2.1按塔基设计模型A计算作用在承台梁上荷载如下：F=£+（7=434+395=829KWAf=AT+i/xjy=17*W+73^x14=1899.83^上式中H为承台梁高。按（1）式可得:y=孕翳皿y=孕翳皿-w=5WKNM削W由（2—1）和（2—2）式得承台梁弯矩:=527J+949J=1477£VjwJf.=-S49j5♦527j5=TZLCVm由式（4）得承台梁的最大剪力:=527J+949J=1477£VjwJf.=-S49j5♦527j5=TZLCVm由式（4）得承台梁的最大剪力:2.2.2按