塔 吊 基 础 专 项 方 案
浙江振丰建设有限公司
二〇一二年十二月
目 录
1.工程简介 .................................................. 1 2.编制依据 .................................................. 1 3.塔吊基础方案 ............................................... 1 3.1塔吊布置及基础概况 ....................................... 1 3.2塔吊专用基础桩涉及土层参数（引自地质勘查报告） ............ 2 3.3格构柱、格构式塔吊基础施工要求 ............................ 2 4.格构式塔吊基础计算书 ....................................... 3 4.1基本参数 ................................................. 3 4.1.1塔吊基本参数 ........................................... 3 4.1.2格构柱基本参数 ......................................... 3 4.1.3基础参数 .............................................. 3 4.1.4塔吊计算状态参数 ...................................... 3 4.2塔吊荷载计算 ............................................ 4 4.2.1塔吊受力计算 .......................................... 4 4.2.2塔吊与承台连接的螺栓验算 .............................. 7 4.2.3单肢格构柱截面验算 .................................... 7 4.2.5整体格构柱基础验算 .................................... 8 4.2.6桩承载力验算 .......................................... 9 4.2.7桩竖向极限承载力验算 ................................. 10 4.2.8桩基础抗拔验算 ....................................... 11 4.2.9桩配筋计算 ........................................... 12 5.塔吊基础施工图纸 .......................................... 12
塔吊基础专项方案
1.工程简介
工程名称：杭政储出（2009）4号地块公共设施用房（勾山里B地块）工程； 工程建设地点：杭州市南山路196号（南山路东侧，河坊街北面）； 结构类型：框架结构；地上4层；地下2-3层；建筑高度14.45m。
工程建设主要参与方：本工程由杭州涌金置业投资有限公司投资建设，由上海爱建建筑设计院有限公司设计、基坑围护由浙江省建筑设计研究院设计，地质勘察为浙江城建勘察研究院有限公司，由杭州三方建设有限公司监理，由浙江振丰建设有限公司组织施工。
2.编制依据
本工程地质勘察报告，塔吊安装使用说明书、《钢结构设计规范》（GB50017－2003）、《钢结构设计手册》（第三版）、《建筑结构静力计算手册》（第二版）、《结构荷载规范》（GB5009－2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）等。
3.塔吊基础方案 3.1塔吊布置及基础概况
本工程使用两台浙江建机QTZ63型塔吊，1#塔吊位置为C1-A轴~C4-G轴/C4-3轴~C4-8轴，2#塔吊位置为A12-C轴~A13-D轴/A13-9轴~A14-1轴；由于建筑高度最高位14.45m，结构基础底面为-14.45 m，合计28.9m（考虑基础最深位置的一台），故塔吊最终高度为自由起升高度32m，足以避开周边已有建筑物以及市政高压电线。塔吊基础采用钻孔灌注桩内放入格构柱并与塔吊基础连接的基础型式，钻孔灌注桩采用直径800mm，1#塔吊桩有效长度19.6m，2#塔吊桩有效长度15m，桩端进入本工程地质勘察报告所述⑩-c中等风化安山玢岩1.5m。格构柱均采用L140×14角钢作为主材，进入桩顶2.4m，详见相应图纸。塔吊承台采用C35混凝土配筋，厚度1.2m，长×宽=3.5m×3.5m，1#塔吊桩顶标高-9.750m，承台底标高-4.500m，,2#塔吊桩顶标高-14.350m，承台底标高-4.500m。详见后附塔吊基础施工图纸。
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3.2塔吊专用基础桩涉及土层参数（引自地质勘查报告）
序号 1 2 3 4 5 6 7 土层号 ①-1 ①-3 ⑤ ⑦ ⑦ ⑩-a ⑩-c 土层名称 杂填土 淤填土 含砾粉质粘土 粘性土混卵石 漂石 全风化安山玢岩 中等风化安山玢岩 厚度(m) 0.50~4.20 0.90~1.40 1.20~9.50 3.00~28.00 1.9~7.9 2.80~12.20 2.00~9.00 fk(kPa) 500 280 500 220 2500 3.3格构柱、格构式塔吊基础施工要求
1、格构柱端锚入混凝土承台长度不小于450mm和1/3承台厚度；混凝土强度等级不小于C35。
2、格构柱锚入桩基中的长度不小于2400mm，并需增加箍筋和主筋数量，确保焊接质量桩混凝土等级不小于C30；本工程格构柱锚入桩基中的长度3000mm，桩采用水下C30混凝土。
3、吊（插）入桩孔时，应控制钢构柱的垂直与水平二个方向的偏位。特别需防止浇捣混凝土后钢构柱的偏位，必须有防偏位措施（采用模具等定位方法）。
4、钢构柱焊接必须保证焊接质量，必须持有焊接上岗证，按照图纸和技术交底严格控制质量。
5、单肢钢构柱内部需留有足够空间，浇捣混凝土中应采取有效手段保证混凝土的填充率达到95%以上。
6、开挖土方时，塔机钢构柱周围的土方应分层开挖，钢构柱之间的水平与斜撑杆（或柱间支撑）等构件，必须跟随挖土深度而及时设置并焊接。
7、塔机使用中，要经常观察钢筋混凝土连接块的变形情况；经常观察地脚螺栓松动情况，随时拧紧；经常观察塔机的垂直度，发现超差及时纠正。
8、塔吊专用桩不均匀沉降，考虑塔吊专用桩桩端进入本工程地质勘察报告所述⑩-c中等风化安山玢岩1.5m，达到塔吊的地基承载力要求，从塔吊开始使用到基坑底板浇筑完成时间段约4个月，初期不均匀沉降量可估算为<4‰，满足要求。在地下室大底板完成浇筑前应加强观测。
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4.格构式塔吊基础计算书 4.1基本参数 4.1.1塔吊基本参数
塔吊型号：QZT63； 标准节长度b：2.5m； 塔吊自重Gt：330kN（在起升40m时自重）；
最大起重荷载Q：30kN（限用两倍率） 塔吊地脚螺栓的直径d：按塔吊说明书设置； 塔吊起升高度H：40m； 塔吊地脚螺栓数目n：按塔吊说明书设置； 塔身宽度B: 1.6m； 塔吊地脚螺栓性能等级：按塔吊说明书设置； 工作风压：≤0.25kPa 非工作风压：≤0.80kPa（初次起升）
4.1.2格构柱基本参数
格构柱计算长度lo：9.95m； 格构柱缀件类型：缀板； 格构柱缀件节间长度a1：0.6m； 格构柱分肢材料类型：L140x14； 格构柱基础缀件节间长度a2：2.4m； 格构柱钢板缀件参数:宽420mm，厚10mm； 格构柱截面宽度b1：0.47m； 格构柱基础缀件材料类型：L70x8； 单根格构柱计算自重：2.7t
4.1.3基础参数
桩中心距S2×S1：1.6m×1.6m； 桩入土深度20m（桩端进入本工程地质勘察报告所述⑩-c中等风化安山玢岩1.5m）；
桩直径d：0.8m；
桩混凝土等级：水下C30； 桩型与工艺：泥浆护壁钻孔灌注桩； 桩钢筋直径：20mm； 桩钢筋型号：HRB335； 承台宽度L2× L1：3.5m×3.5m； 承台厚度h：1.2m； 承台混凝土等级为：C35； 承台钢筋等级：HRB335； 承台钢筋直径：20； 承台保护层厚度:25mm； 承台箍筋间距：250mm；
4.1.4塔吊计算状态参数
地面粗糙类别：D类密集建筑群，房屋较高；风荷载高度变化系数：0.73； 主弦杆材料：Q235钢； 主弦杆宽度c：250mm； 非工作状态：
所处城市:杭州， 最大允许风压ω0：0.8 kN/m2；
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额定起重力矩M：892kN·m； 基础所受水平力P：30kN；
塔吊倾覆力矩M：552.37kN·m（非工作状态下，起重力矩不发生）； 工作状态：
所处城市 杭州， 最大允许风压ω0：0.25 kN/m2， 额定起重力矩Me：892kN·m； 基础所受水平力P：30kN； 塔吊倾覆力矩M：1089.49kN·m；
4.2塔吊荷载计算 4.2.1塔吊受力计算
1、塔吊竖向力计算
承台自重：Gc=25×Bc×Bc×h×1.2=25×3.50×3.50×1.20×1.2=441kN 格构柱系统自重：Gz=4×27×1.2=129.60 kN 作用在基础桩上的垂直力：N=1.2×(Gt+Gc+Gz)=1.2×
(330+441.00+129.60)=1080.72kN（全高40m）
2、塔吊风荷载计算
2.1 塔吊非工作状态风荷载计算（初升40m） 地处杭州，最大允许风压ω0=0.8 kN/m2 挡风系数计算：
φ = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb) 挡风系数Φ=0.87 体型系数μs=1.14
查表得：荷载高度变化系数μz=0.73 高度z处的风振系数取：βz=1.0 所以风荷载设计值为：
ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×1.14×0.73×0.80=0.47kN/m2 2．2 塔吊工作状态风荷载计算 地处 杭州，允许风压ω0=0.25 kN/m2 挡风系数计算：
φ = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb) 挡风系数Φ=0.87 体型系数μs=1.14
查表得：荷载高度变化系数μz=0.73
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高度z处的风振系数取：βz=1.0 所以风荷载设计值为：
ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×1.14×0.73×0.25=0.15kN/m2 3、塔吊弯矩计算 3.1 塔吊非工作弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mω=ω×Φ×B×H×H×0.5=0.47×0.87×1.60×40.00×40.00×0.5=516.77kN·m 总的最大弯矩值：
Mmax=1.4×(Me+Mω+P×h)=1.4×(516.77+30.00×1.20)=552.37kN·m(承台顶) 桩顶面处最大弯矩值： Mmax=1.4×(Me+Mω+P×h)
=1.4×(516.77+30.00×1.20+52.63×11.8)=1643.33kN·m 3.2 塔吊工作弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mω=ω×Φ×B×H×H×0.5=0.15×0.87×1.60×40.00×40.00×0.5=161.49kN·m 总的最大弯矩值：
Mmax=1.4×(Me+Mω+P×h)=1.4×(892.00+161.49+30.00×1.20)=1089.49kN·m(承台顶) 桩顶面处最大弯矩值： Mmax=1.4×(Me+Mω+P×h)
=1.4×(892.00+161.49+30.00×1.20+52.63×11.8)=1970.23kN·m 故选择工作状态时的最大弯矩Mmax=1970.23kN·m进行验算。 4、塔吊水平力计算
非工作状态水平力：V=1.2×(ω×B×H×Φ+P)
=1.2×(0.80×1.60×40.00×0.87+30.00)=89.23kN
工作状态水平力：V=1.2×(ω×B×H×Φ+P)
=1.2×(0.25×1.60×40.00×0.87+30.00)=52.63kN
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5、每根格构柱的受力计算
作用于格构柱顶面的重力作用：N=1.2×(Gt+Gc)=1.2×(330+441.00)=925.2kN。 作用于承台顶面最大弯矩 ：Mmax=1089.49kN·m(承台顶)
V=89.23kN
作用在基础桩上的垂直力：N=1080.72kN（全高40m） 作用在桩面弯矩Mmax=1970.23kN·m kN·m
图中x轴的方向是随时变化的，计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。 （1）、桩顶竖向力的计算（取下述工况中的大者）
1最终高度40m时，竖向压力验算 ○
Ni=(F+G)/4±Mxyi/Σyi2±Myxi/Σxi2； 式中：N－单桩个数，n=4；
F－作用于桩基承台顶面的竖向力设计值； G－桩基承台加上格构柱的自重； Mx,My－承台底面的弯矩设计值；
xi,yi－单桩相对承台中心轴的XY方向距离； Ni－单桩桩顶竖向力设计值；
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设短边方向为x方向，长边方向为y方向。
确定最不利弯矩方向：设与x方向夹角为а，则单桩受力N=M×sinа/（1.6×1.6）+M×cosа/（1.6×1.6）；
N对а求导，则得出N’=M×cosа/（1.6×1.6）- M×sinа/（1.6×1.6），当N’=0时可以得出其极值，则可得tgа=1.6/1.6时出现最不利工况。即sinа=0.707，cosа=0.707。
则有：Mx= Mmax×cosа=1970.23×0.707=1392.95 kN·m ，My= Mmax×sinа=1970.23×0.707=1358.4kN·m
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值
最大压力：Nmax=1080.72/4+(1392.95×1.6)/( 1.6×1.62) + (1392.95×1.6)/1.6
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=1358.42kN
最小压力：Nmin=1080.72/4-(1392.95×1.6)/( 1.6×1.62)-(1392.95×1.6)/( 1.6
×1.62)=-818.06kN
需要验算桩基础抗拔力。
2桩顶剪力的计算 ○
V0=V/4=89.23/4=22.31kN
4.2.2塔吊与承台连接的螺栓验算
按照塔吊说明书要求设置，不再计算。
4.2.3单肢格构柱截面验算（下述验算荷载取数均大于设计值）
1、格构柱力学参数 L140x14
A =37.57cm2 i =4.28cm I =688.81cm4 z0 =3.98cm 每个格构柱由4根角钢L140x14组成，格构柱力学参数如下： Ix1=[I+A×（b1/2－z0）2] ×4=[688.81+37.57×(47.00/2-3.98)2]×4=60016.49cm4；
An1=A×4=37.57×4=150.28cm2；
W1=Ix1/(b1/2-z0)=60016.49/(47.00/2-3.98)=3074.62cm3； ix1=(Ix1/An1)0.5=(60016.49/150.28)0.5=19.98cm； 2、格构柱平面内整体强度
Nmax/An1=1358.42×103/(150.28×102)=90.39N/mm2 3、格构柱整体稳定性验算 L0x1=lo=9.95m； λx1=L0x1×102/ix1=9.95×102/19.98=49.8； 单肢缀板节间长度：a1=0.60m； λ1=L1/iv=60.00/2.75=21.82； λ0x1=(λx12+λ12)0.5=(49.82+21.822)0.5=54.37； 查表：Φx=0.80； Nmax/(ΦxA)= 1358.42×103/(0.80×150.28×102)=112.99N/mm2 单肢长细比：λ1=l01/i1=60.00/4.28=14.02<0.7λmax=0.7×60.50=42.35； 因截面无削弱，不必验算截面强度。 单肢稳定满足要求。 4.2.5整体格构柱基础验算（下述验算荷载取数均大于设计值） 1、格构柱基础力学参数 单肢格构柱力学参数： Ix1=60016.49cm4 An1=150.28cm2 W1=3074.62cm3 ix1=19.98cm 格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数： Ix2=[Ix1+An1×(b2×102/2-b1×102/2)2]×4=[60016.49+150.28×(1.6 ×102/2-0.47×102/2)2]×4=2158991.28cm4； An2=An1×4=150.28×4=601.12cm2； W2=Ix2/(b2/2-b1/2)= 2158991.28/(1.6×102/2-0.47×102/2)=38212.23cm3； ix2=(Ix2/An2)0.5=(4737796.07/601.12)0.5=88.78cm； 2、格构柱基础平面内整体强度 N/An+Mx/(γx×W)=1080.72×103/(601.12×102)+1392.95×106/(1.0×38212.23×103)=83.54.43N/mm2 8 3、格构柱基础整体稳定性验算 L0x2=lo=9.95m； λx2=L0x2/ix2=9.95×102/88.78=11.21； An2=601.12cm2； Ady2=2×10.67=21.34cm2； λ0x2=(λx22+40×An2/Ady2)0.5=(11.212+40×601.12/21.34)0.5=35.38； 查表：φx=0.92； NEX' = π2EAn2/1.1λ0x22=87532.35N； N/(φxA) + βmxMx/(Wlx(1-φxN/NEX)) ≤f N/(φxA)+βmxMx/(Wlx(1-φxN/NEX))=83.77N/mm2≤f=300N/mm2； 格构式基础整体稳定性满足要求。 4、刚度验算 λmax=λ0x2=35.38<[λ]=150 满足； 单肢计算长度：l02=a2=200.00cm； 单肢回转半径：ix1=19.98cm； 单肢长细比：λ1=l02/ix1=200.00/19.98=10.01<0.7λmax=0.7×35.63=24.94；因截面无削弱，不必验算截面强度。 刚度满足要求。 4.2.6桩承载力验算 桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第4.1.1条。根据以上的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值； N=1080.72kN； 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： γ0N≤fcA 其中，γo－建筑桩基重要性系数，γo=1.00； fc－混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2； A－桩的截面面积，A=πd2/4=0.50 m2； 则，1.00×1080.72=1080.72kN<14.30×0.50×103=7150.00kN； 经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！ 9 4.2.7桩竖向极限承载力验算 1.桩的极限承载力计算 桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.3.5条 各土层厚度及阻力标准值如下表: 序号 1 2 3 4 5 6 土层号 ①-1 ①-3 ⑤ ⑦ ⑩-a ⑩-c 土层名称 杂填土 淤填土 含砾粉质粘土 粘性土混卵石 全风化安山玢岩 中等风化安山玢岩 厚度(m) 0.50~4.20 0.90~1.40 5.5 14.5 10.1 1.5 fk(kPa) 500 280 220 2500 由于桩的入土深度为35.60m,所以桩端是在第⑩-c中等风化安山玢岩层,并入岩1.5m以上。 根据土的物理指标与承载力参数之间的关系，确定大直径桩(d≥800mm)单桩竖向极限承载力时，按下式计算: 式中 Quk──最大极限承载力标准值 Qsk──单桩总极限侧阻力标准值 Qpk──单桩总极限端阻力标准值 qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值 qpk──极限端阻力标准值 ψsi、ψp──大直径桩的侧阻，端阻尺寸效应系数 Ap──桩端面积,取 Ap=0.503m 2 u──桩身周长，取 u=2.513m li──第i层土的厚度 最大极限承载力： Qsk=2.51×(1.00×280×3.4+1.00×220×10.1+1.00×2500×1.5) =17379.24kN Qpk=1.00×2500×0.50=1250kN 10 Quk=Qsk+Qpk=17379.24+1250=18629.24kN 2.桩的竖向承载力特征值 桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.2条 Ra=Quk/K=18629.24/2.00=9314.62kN R=9314.62kN> Nmax=1358.42kN，桩的竖向极限承载力满足要求! 4.2.8桩基础抗拔验算 桩抗拔承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.4.5条 1.单桩抗拔承载力设计值按下式计算 R=Uk/2+Gp 式中 Uk──群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值: Gp──基桩自重，地下水位以下取浮重度 Ui──破坏表面周长，等直径桩，所以取2.51m λi──抗拔系数 Uk=0.6×20.00×2.51×4.00+0.6×20.00×2.51×7.45 +0.6×35.00×2.51×8.00+0.6×55.00×2.51×2.55 =977.77kN Gp=2.51×22.00×15.00=829.38kN R=977.77/2.00+829.38=1318.27kN 2.考虑群桩呈整体破坏，桩群抗拔承载力设计值按下式计算 R=Ugk/2+Ggp 式中 Ugk──群桩呈整体破坏时桩基的抗拔极限承载力标准值 Ggp──群桩基础所包围体积的桩土总自重设计值除以总桩数，地下水位以下取浮重度 11 Ul──桩群外围周长 Ugk=10.48×(0.6×20.00×4.00+0.6×20.00×7.45 +0.6×35.00×8.001.00×55.00×2.55)/4 =1020.62kN Ggp=10.48×22.00×18.00=4150.08kN R=1020.62/2.00+4150.08=4660.39kN 3.抗拔承载力设计值： 取上面两式中的较小者： R=1318.27kN R=1318.27kN > 1.0×210.40kN 桩抗拔满足要求。 4.2.9桩配筋计算 1、桩构造配筋计算 按照构造要求配筋。 As=πd2/4×0.65%=3.14×8002/4×0.65%=3267mm2 2、桩抗压钢筋计算 经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！ 3、桩受拉钢筋计算 经过计算得到桩抗拔满足要求，只需构造配筋！ 建议配筋值：HRB335钢筋，11根20二级钢。实际配筋值3456.2 mm2。 依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008)， 箍筋采用 6－8@200-300mm，宜采用螺旋式箍筋；受水平荷载较大的桩基和抗震 桩基，桩顶3-5d范围内箍筋应适当加密；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m左右设一道12-18焊接加劲箍筋。 5.塔吊基础施工图纸 后附：《图一：地下室阶段塔吊平面位置图》、《图二：塔吊基础位置定位图》、《图三：塔吊格构柱基础及承台施工图》。 说明：塔吊基座采用基础节预埋，基础节为塔吊生产厂家制作，埋置按厂家要求施工。 12 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容