塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算方案

1、1.塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算方案設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007 2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范DB33/1001 2003建筑機(jī)械使用安全規(guī)程JGJ33- 2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009 2002本工程巖石工程勘察報(bào)告施工圖紙 簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè) 塔吊使用說明書JGJ84- 94GB50040 2002塔吊選型本工程為框剪結(jié)構(gòu)，地下一層，總建筑面積246389m2、本標(biāo)段 72500m2。地上 1832地下室n區(qū)地面結(jié)構(gòu)標(biāo)高為-5.6m,地下室n區(qū)頂板結(jié)構(gòu)標(biāo)高為-1.20m,板厚500mm,5#-6#樓建筑物

2、高度最大為98.6m, 5#-6# 樓構(gòu)架頂標(biāo)高 105.3m,7#-9#樓建筑物高度最大為55.3m, 7#-9#樓構(gòu)架頂標(biāo)高62葉根據(jù)本工程特點(diǎn)、布局，擬選用4臺(tái)浙江凱達(dá)電梯制造有限公司制造的 QTZ63型液壓自升塔式起重機(jī)（簡(jiǎn)稱塔吊），其相關(guān)技術(shù)參數(shù)適用 于本工程垂直運(yùn)輸需要。塔吊位置的確定為最大限度的滿足施工需要，擬將塔吊位置作如下確定:塔吊基礎(chǔ)：5#塔吊設(shè)置在 5#樓E F軸/24 25軸，7#塔吊設(shè)置在 7#樓E F軸/8 6軸，8#塔吊設(shè)置在8#樓Q軸/8 9軸，9#塔吊設(shè)置在9#樓B1軸/13軸，具體詳見塔吊平面布置圖。四、塔吊基礎(chǔ)的確定Z50孔為依據(jù)），1.地質(zhì)參數(shù)以本工程巖

3、石工程勘察報(bào)告中有關(guān)資料為計(jì)算依據(jù)（以 其主要設(shè)計(jì)參數(shù)（見土層設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)表）。土層序號(hào)土層名稱土層層厚（m單樁樁側(cè)阻力特征值qsia（k pa）單樁樁端阻力特征值qp a（k pa）2-1粉質(zhì)粘土1. 2182-2粘質(zhì)粉土4. 6153-1淤泥質(zhì)粘土5. 5873-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土10. 284-1粉土夾粉砂9. 7134-2粉砂4. 1235-1粉質(zhì)粘土4. 1155-2粉質(zhì)粘土夾粉土3. 2166-1礫砂1. 5266-2圓礫4. 44025002. 塔吊基礎(chǔ)受力情況（說明書提供）荷載工況基礎(chǔ)荷載P (kN)M(kN.m)FFhMM工作狀態(tài)511 . 218. 31335269. 3非工

4、作狀態(tài)464. 173. 9155203. 所定的塔吊位根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)條件、 地質(zhì)條件以及塔吊各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)確定： 塔吊基礎(chǔ)樁采用機(jī)械鉆孔混凝土灌注樁，樁徑800,樁長(zhǎng)38M(有效樁長(zhǎng))，樁身混凝土 C25,鋼筋籠全長(zhǎng)配筋16A20, A8100/200(螺旋箍)，附加箍筋A(yù)142000樁頂3000內(nèi)A8100鋼筋伸 入承臺(tái) 800，樁數(shù)4根。樁頂標(biāo)高為 -7.10(-7.25)m, 樁位布置及基礎(chǔ)承臺(tái)平面尺寸詳見附 圖。4. 采用鋼筋混凝土承臺(tái)，尺寸為4000 X 4000 X 1000mm，內(nèi)配鋼筋雙層雙向 A20200 ,承臺(tái)混凝土強(qiáng)度C30 ,承臺(tái)頂標(biāo)高-6.15(6.30)m,基礎(chǔ)下10

5、0厚C15混凝土墊層。在塔吊承 臺(tái)位置地下室底板預(yù)留洞 4000 X 4000 ,四周設(shè)一道止水板,與基礎(chǔ)連接處用 100厚泡 沫板相隔并做防水處理。塔吊基礎(chǔ)處后澆帶處理方法同地下室后澆帶。塔身穿樓板處, 樓板預(yù)留洞四周比塔身外圍大 500mm(2600 X 2600), 該處梁板后澆帶處理方法同地下 室頂板后澆帶。五、塔吊基礎(chǔ)施工塔吊基礎(chǔ)混凝土機(jī)械鉆孔樁， 將由在現(xiàn)場(chǎng)施工工程樁的施工隊(duì)伍施工， 并按其專項(xiàng)施工 方案進(jìn)行操作。考慮到今后塔吊安裝方便， 施工中有關(guān)預(yù)埋件需同步進(jìn)行埋設(shè)， 并要確保其位置準(zhǔn)確性。塔吊基坑土方開挖時(shí)間隨同本工程地下室，并預(yù)先施工。由于塔吊基礎(chǔ)在地下室頂板以下， 故在塔

6、吊基礎(chǔ)施工前， 要對(duì)基礎(chǔ)處挖基坑， 基坑支護(hù)圍護(hù)做法如下：2M大放坡鑒于現(xiàn)場(chǎng)自然地坪標(biāo)高為 -1.6900M, 塔吊基坑底標(biāo)高為 -6.55M ，實(shí)際挖深 -4.95M, 屬深基 坑挖設(shè)。場(chǎng)地土質(zhì)查地質(zhì)勘察報(bào)告為淤泥質(zhì)土層，難以支護(hù)，經(jīng)比較，選定上層 開挖，下層 3.4M 用鋼板樁支護(hù)，此支護(hù)方法為溫州市淤泥質(zhì)土比較成熟方法。鋼板樁材料選用國(guó)標(biāo)16#槽鋼，長(zhǎng)度9M從-4.00M平臺(tái)處打入土中，外露20cm四邊角加料撐部分用單排槽鋼并排打入，中間 3M用正反扣連接方式打入，鋼板樁內(nèi)側(cè)加兩道水平梁支撐，水平梁用雙槽鋼扣成方管焊接而成， 接頭處450 拼角， 四角斜撐與水平梁接觸處除焊接外， 另加焊

7、槽鋼，以防水平梁受力時(shí)斜撐焊縫破壞，造成梁突然破壞，水平梁布置兩道，第一道距鋼板樁上口 500 處布置，第二道距第一道1500 布置，保證鋼板受力均勻，不發(fā)生變形。開挖時(shí)注意事項(xiàng) ：1.2.3.4.5.6.7.對(duì)作業(yè)人員做好安全、技術(shù)交底、每個(gè)人員分工明確。 基坑開挖時(shí)由施工人員指揮人、機(jī)作業(yè)、安全員現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)安全工作。 劃定作業(yè)范圍、存土、轉(zhuǎn)土地點(diǎn)、挖機(jī)行走路線，作業(yè)半徑內(nèi)嚴(yán)禁人員行走。 在土方邊坡頂， 鋼板樁頂設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，開挖中與開挖后定時(shí)觀測(cè)， 發(fā)現(xiàn)異常， 立即 采取措施?；釉O(shè)置專用扶梯， 以供人員上下， 工人在基坑內(nèi)作業(yè)時(shí)，設(shè)專人在上面指揮，以免上 面物體落入坑內(nèi)，同時(shí)一且發(fā)現(xiàn)支護(hù)

8、異常，立即通知人員撤出?；又苓呍O(shè)立警戒線， 圍護(hù)設(shè)置， 防止與基坑施工無關(guān)人員誤傷， 同時(shí)保護(hù)基坑內(nèi)作業(yè) 人員安全。制定應(yīng)急措施：CD挖掘機(jī)隨時(shí)待命，一旦沉降異常難以控制，即用挖機(jī)將支護(hù)周圍土方挖低御載。準(zhǔn)備工字鋼、松木（6M）、鋼板樁發(fā)生鼓肚變形時(shí)，進(jìn)行水平加固。2.第一部分：QTZ63C (5709)型塔吊樁基礎(chǔ)計(jì)算書塔吊型號(hào)：QTZ63C (5709)主要部件重量如下表:序號(hào)名稱重量(kg)序號(hào)名稱重量1塔頂23009回轉(zhuǎn)總成32002平衡臂總成450010塔身830X( 60 - 2。8) =174303司機(jī)室5004起重臂總成62505平衡重117006載重小車2387爬升架330

9、08固定基節(jié)1020自重(包括壓重)F1=50438 X 9.80665 - 1000=496.63kN,最大起重荷載F2=6X 9.80665=58.84kN塔吊傾覆力距 M=1552.00kN.m,塔吊起重高度H=58.8m,塔身寬度B=1.60m混凝土強(qiáng)度:C30,鋼筋級(jí)別：n級(jí)，承臺(tái)長(zhǎng)度Lc或?qū)挾菳c=4.00m樁直徑d=0.80m,樁間距a=2.40m,承臺(tái)厚度Hc=1.00m基礎(chǔ)埋深D=1.00m,承臺(tái)箍筋間距S=200mm保護(hù)層厚度:50mm.塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)頂面的豎向力與彎矩計(jì)算1. 塔吊自重(包括壓重)F1=496.63kN2. 塔吊最大起重荷載F2=58.84kN 作用于樁基承

10、臺(tái)頂面的豎向力 F=(F1+F2X 1.2=665.56Kn塔吊的傾覆力矩 M=1.4 X 1552=2172.80kN.m矩形承臺(tái)彎矩及單樁樁頂豎向力的計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖:塔吊基礎(chǔ)平面塔吊基礎(chǔ)受力示意圖M最不利方向進(jìn)行驗(yàn)算。圖中X軸的方向是隨機(jī)變化的，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)按照傾覆力矩F作用于樁基承臺(tái)頂面的豎向力設(shè)計(jì)值,F=666.56kN ；（一） 單樁允許承載力特征值計(jì)算1. 單樁豎向承載力特征值計(jì)算1） 按地基土物理力學(xué)指標(biāo)與承載力參數(shù)計(jì)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） 樁身截面強(qiáng)度計(jì)算(J) cAp口 fc = 0.7 X 11.9 X 5.03 X 105=4189.99KN其中,（工作條件系數(shù)，取0.7混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， fc =11.90N/mm2;Ap樁的截面面積， A=5.03X 1 05m m2。

12、2. 單樁抗拔力特征值計(jì)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） 單樁樁頂作用力的計(jì)算和承載力驗(yàn)算1. 軸心豎向力作用下：=(666.56+480)/4=286.64KN2.偏心豎向力作用下: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（單樁承載力滿足要求）（單樁抗拔滿足要求）3.水平作用下:Hik =n(DB33/10012003)(9.2.1 - 3)=73.9/4=18.48KN其中n單樁個(gè)數(shù)，n=4;樁基承臺(tái)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承臺(tái)底面的彎矩設(shè)計(jì)值 （kN.m）;取2172.80KN.m;xi,yi單樁相對(duì)承臺(tái)中心軸的XY方向距離a/2=1.70m;Ni單樁樁頂豎向

15、力設(shè)計(jì)值（kN）。（三）矩形承臺(tái)彎矩的計(jì)算Fh=73.90KN（依據(jù)建筑樁技術(shù)規(guī)范JGJ94-94的第5.6.1其中Mx1,My1 計(jì)算截面處XY方向的彎矩設(shè)計(jì)值(kN.m)；xi,yi單樁相對(duì)承臺(tái)中心軸的 XY方向距離取a/2 B/2=0.90(m)；Ni1扣除承臺(tái)自重的單樁樁頂豎向力設(shè)計(jì)值(kN)，Ni1=Ni-G/n=486.17KN/m 2;經(jīng)過計(jì)算得到彎矩設(shè)計(jì)值:Mx1=My1=2X 486.17 X 0.90=875.11KN.m。四、矩形承臺(tái)截面主筋的計(jì)算xi= xi=Jrir依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB50010-2102)第7.2條受彎構(gòu)件承載力計(jì)算。a = 2a1 fcb

16、h 0AsMYh0fya 1取為1.0，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C80式中，a 1 系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不超過C50時(shí),時(shí)，a1取為O.94,期間按線性內(nèi)插法得1.00 ;fc 混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值查表得16.70N/mm2;ho承臺(tái)的計(jì)算高度 H-50.00=950.00mm;fy 鋼筋受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fy=3OO.OON/mm2;經(jīng)過計(jì)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。基礎(chǔ)承臺(tái)配筋為 A2020雙向雙層（As=3849mm >3088.59口卅,滿足要求。五、矩形承臺(tái)截面抗剪切計(jì)算依據(jù)建筑樁技術(shù)規(guī)范（JGJ94-94）的第5.6.8條和第5.6.11條。根據(jù)第二步的計(jì)算方案可以得到 XY方向樁對(duì)矩形承臺(tái)的最大剪切力 ，考慮對(duì)稱性,記為V=673.67kN我們考慮承臺(tái)配置箍筋的情況，斜截面受剪承載力滿足下面公式:其中丫 0建筑樁基重要性系數(shù)，取1.0 ;bO承臺(tái)計(jì)算截面處的計(jì)算寬度,b0=4000mmh0承臺(tái)計(jì)算截面處的計(jì)算高度,h0=1000mm3剪切系數(shù)當(dāng) 0.3 < ?<1.4

18、 時(shí)，B = 0.12（入+0.3）;得B =0.10;當(dāng) 1.4 < 入<3.0 時(shí)，B= 0.12（廿1.5）,fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fc=16.70N/mm2;fy 鋼筋受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fy=300.00N/mm2 ;箍筋的間距，S=200mm則，1.00 X 673.67=6.74 X 105N< 0.10 X 300.00 X 4000X 1000=7.63 X 106N;經(jīng)過計(jì)算承臺(tái)已滿足抗剪要求，只需構(gòu)造配箍筋六、抗傾覆驗(yàn)算GV /O占小 覆 傾R -根據(jù)上圖所示，可得:傾覆力矩 Mb=M+FX H=2172.80+73.9 X 1=2246.7KN.m

19、抗傾覆力矩 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故由上述計(jì)算結(jié)果，得M抗/Mb =11104.3/2246.7=4.97>1.6 (抗傾覆滿足要求)七、樁配筋計(jì)算根據(jù)DB33/1001 2003中的9.1.10的要求，本方案設(shè)計(jì)中的樁不屬于抗拔樁及承受水平力為 主的樁，所以樁身配筋按最小配筋率計(jì)算。灌注樁樁身按最小配筋率 0.65%計(jì)算。2 2As= p A=0.65%XnX 400 =3267.25mm所以樁身按最小配筋率配筋，樁身配筋為16A20,A s

20、i=254.5 X 16=4072mm>AsiB1220008B18I“:,i A820螺旋箍' i* 'M主筋保護(hù)層第二部分：塔吊附著計(jì)算塔機(jī)安裝位置至建筑物距離超過使用說明規(guī)定，需要增長(zhǎng)附著桿或附著桿與建筑物連接的兩支座間距改變時(shí)，需要進(jìn)行附著的計(jì)算。主要包括附著桿計(jì)算、附著支座計(jì)算和錨固環(huán) 計(jì)算。、支座力計(jì)算塔機(jī)按照說明書與建筑物附著時(shí)，最上面一道附著裝置的負(fù)荷最大，因此以此道附著桿的負(fù)荷作為設(shè)計(jì)或校核附著桿截面的依據(jù)。附著式塔機(jī)的塔身可以簡(jiǎn)化為一個(gè)帶懸臂的剛性支撐連續(xù)梁，其內(nèi)力及支座反力計(jì)算如下：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按照以下公式計(jì)算：2W=WX uzX UsX3 z=0

21、.600 X 1.170 X 1.350 X 0.700=0.633KN/M ;其中W基本風(fēng)壓(KN/m),按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GBJ9的規(guī)定采用：2W=0.600KN/m：(GBJ9)的規(guī)定采用：Uz=1.350;UsUz風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范3 z高度Z處的風(fēng)振系數(shù)，B z=0.700;風(fēng)荷載的水平作用力：Q=WX BX Ks=0.663 X 1.600其中W風(fēng)荷載水平壓力，B 塔吊作用寬度，S-迎風(fēng)面積折減系數(shù)，風(fēng)荷載體型系數(shù)：Us=1.170;X 0.200=0.212KN/m;WK=0.663KN/m2;B=1.600m;K s迎風(fēng)面積折減系數(shù)，Ks=0.200;實(shí)

22、際取風(fēng)荷載的水平作用力q=0.212KN/m;塔吊的最大傾覆力矩：M=882.00KN/m;n匚7彎矩圖變形圖剪力圖計(jì)算結(jié)果:N=77.7189KN/c u山二:：;f”X11.-.二、附著桿內(nèi)力計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖:上r- ai氣a2計(jì)算單元的平衡方程: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)第一種工況的計(jì)算塔機(jī)滿載工作，風(fēng)向垂直于起重重臂,考慮塔身在最上層截面的回轉(zhuǎn)慣性力產(chǎn)生的扭矩合風(fēng)荷載扭矩。將上面的方程組求解，其中0從0 36O循環(huán)，分別取正負(fù)兩種情況，求得各附著最大的。塔機(jī)滿載工作，風(fēng)向垂直于起重臂，考慮塔身在最上層截面的回轉(zhuǎn)慣性力產(chǎn)生的扭矩合。桿1的最大軸向壓力為:88.29KN;桿2的最大軸向壓力為:1.47KN;桿3的最大軸向壓力為:75.87KN;桿 1 的最大軸向拉力

24、為：43.37KN;桿 2 的最大軸向拉力為：43.62KN;桿 3 的最大軸向拉力為：85.08KN;第二種工況的計(jì)算：塔機(jī)非工作狀態(tài)，風(fēng)向順著著起重臂，不考慮扭矩的影響。將上面的方程組求解，其中0=45, 135, 225, 315, M=0，分別求得各附著最大的軸壓和軸拉力。桿 1 的最大軸向壓力為：65.83KN;桿 2 的最大軸向壓力為：15.94KN;桿 3 的最大軸向壓力為：79.34KN;桿 1 的最大軸向拉力為：65.83KN;桿 2 的最大軸向拉力為：15.94KN;桿 3 的最大軸向拉力為：79.34KN;附著桿強(qiáng)度驗(yàn)算1. 桿件軸心受拉強(qiáng)度難驗(yàn)算驗(yàn)算公式：b =N/An

25、W f其中：b 為桿件的受拉應(yīng)力;為桿件的最大軸向拉力，取N=85.084KN;為桿件的截面面積，本工程選取的是鋼管A159X 6mm2 2 2n=n /4 X 159 - ( 159-2 X 6) 2=2883.982mm2。2經(jīng)計(jì)算，桿件的最大受拉應(yīng)力b=85083.744/2883.98=29.502N/mm最大拉應(yīng)力不大于拉桿的允許拉應(yīng)力215N/mm2, 滿足要求。2. 桿件軸心受壓強(qiáng)度驗(yàn)算 驗(yàn)算公式：b =N/ 0 An<f其中：b為桿件的受拉應(yīng)力;N為桿件的最大軸向拉力,桿 1：取 N=88.29KN;桿 2：取 N=15.942KN;桿 3 ：取 N=79.337KN;An為桿件的截面面積，本工程選取的是鋼管A159X