枫湾塔机基础设计计算方案

1、枫湾家园三期工程 塔吊基础加固方案编制人：职务（称）：审核人：职务（称）：批准人：职务（称）：批准部门：批准日期：塔机基础设计计算方案一、编制依据。1、本工程地质勘察报告2、塔吊使用说明书、3、钢结构设计规范（GB500172003）4、钢结构设计手册（第三版）、建筑结构静力计算手册（第二版）5、结构荷载规范（GB50092011）6、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）7、建筑桩基技术规范（JGJ942008）8、建筑地基基础设计规范（GB500072002）等编制9、本工程各设计图纸。二、工程概况 本工程为宁波慈城镇枫湾家园三期安置房项目东区，位于慈城妙山农场工业地块东南侧，甬余

2、夫路东北侧。我单位施工的为本工程3号与4号区块，共有8幢11层小高层住宅（1#、2、6、7、10、11、13、14）及一单层地下室组成，1与2楼浅基础，其余均在地下室顶板上。其中设置塔吊基础位置的在一层地下室的底板面标高为-6.500米，底板厚度为400，垫层厚为350，地下室顶板面标高为-2.50米，现浇板厚为200，自然地面标高约为-1.00米。 0.00相当于黄海高程5.4米。本工程根据现场实际施工需要共安装塔机5台(分别编号为1#5#机),其中1号塔机放于1楼与2号楼间，2#楼33轴向东6米，A轴线向北5.4米（此塔吊位于地下室围护外侧）,2号塔机放于6号楼的南面,轴线位置2-62-7

3、/2-B2-D， 3号塔机放于7号楼的北面, 轴线位置2-172-18/2-J2-L， 4号塔机放于10号楼的北面, 轴线位置2-62-7/2-Y2-Z，5号塔吊放于14号楼南面，轴线位置2-172-18/2-d2-f，24四台塔吊均放于地下室内，详细塔吊基础轴线位置后附图说明。三、本工程塔机基础做法1）、本工程的2、4二台塔机基础承台高出地下室底板面1.2米（按承台底计），承台采用板式，承台尺寸为5.0米5.0米,承台厚度为1.2米，塔吊承台底标高为-5.300米,此二塔机基础的承台下均采用4800钻孔灌注桩，桩间距为3米，钻孔灌注桩桩顶标高为-4.50米，各桩内均放4根主肢为12510角铁

4、、缀条为10010扁铁（包括斜缀与平缀）、截面尺寸为450450格构式型钢柱（缀条间距为400）；此塔吊型钢柱总长为6米（设置在桩标高的-4.50米-10.50米处），此二台塔吊基础桩标高在-4.50米-6.900米间高度部分桩砼在做底板前要凿掉，等砼凿掉后格构柱支撑及时用12510的角铁设置斜撑，砼凿掉后承台与底板间实际是由型钢柱来支撑，每只型钢柱顶部80CM锚入塔机承台内。其余部分保留在钻孔桩内，留在钻孔桩内的型钢柱长度为3.60米。2）、本工程的1号塔机基础设置于自然地面上，承台均采用板式，承台尺寸为5.0米5.0米，承台厚度为1.2米,塔机基础的承台下均采用4800钻孔灌注桩，桩间距为

5、3.00米，此承台底标高为-3.00米。 3、）、本工程的3、5号塔机基础因其所在位置岩石层埋深较浅，根据地质报告显示基在-6.5米处已到全风化岩，此区域桩底按进入中风化1米考虑桩长在2.5米左右，无法设置格构柱。故考虑此塔吊设置时承台面与底板底平，承台均采用板式，承台尺寸为5.0米5.0米，承台厚度为1.2米, 此塔吊基础位置底板砼留设施工缝暂不浇筑。4）本工程五塔机基础实际桩长根据提供地质报告相应位置的地质情况确定，1号塔机按地质资料布孔Z205：2.4/34.0孔计，需要桩总长为（加灌长度1米+承台底以下部分桩长22.6米=23.6米）；1号塔吊基础4枚桩全断面均须进入5-2强风化凝灰岩

6、1米。2号塔机按地质资料布孔Z170：2.38/24.0孔计，需要桩总长为（加灌长度1米+底板底以上部分长度2.4米+底板底以下部分桩长14.4米=17.8米）；2号塔吊基础4枚桩均须全断面进入5-3中风化凝灰岩1米。3号塔机按地质资料布孔Z161：2.74/12.0孔计，无法进行桩基础。4号塔机按地质资料布孔Z121：2.58/26.1孔计，需要桩总长为（加灌长度1米+底板底以上部分长度2.4米+底板底以下部分桩长21.7米=25.1米）；4号塔吊基础4枚桩均须全断面进入5-2强风化凝灰岩1米。5号塔机按地质资料布孔Z101：2.28/17.0孔计，无法进行桩基础。以上各塔吊基础的各桩长均以

7、实际嵌岩为准。钻孔钻配筋为主筋1020、箍筋为8200（其中塔机桩有格构柱伸入部位处高度箍筋为8100）、142000加强箍的钢筋笼，钢筋笼通长设置。以上所用塔机为QTZ63T.M，塔机。根据地质资料所有塔机基础桩均进入第5-2层强风化凝灰岩或5-3层中风化凝灰岩1.0米，桩砼强度为C30。塔吊基础承台配筋上部为18200双向设置，上部为25200双向设置，纵横每隔二排设一根14的上下层支撑钢筋。四、设计桩承载力计算塔机基础800钻孔灌注桩 桩身有效面积:Ap=D2/4=3.140.82/4=0.502m2 桩身周长：p=R=3.140.8=2.512M1、1号机Z205:2.4/34.0孔地

8、质情况层号土层名称桩侧摩阻力qsiaKPa桩端阻力qpaKPa土层厚度M2-1淤泥4.51.72-2粘土90.92-3淤泥质粘土512.53-1含粘性土砾砂4070003-2粉质粘土161.94-1粘土315404.74-2粘土223005-1全风化凝灰岩367502.55-2强风化凝灰岩4513001（1.5)5-3中风化凝灰岩724000本塔吊基础桩长承台底下去为22.6米，桩全断面进入强风化层1米（实际桩长以嵌岩为准）。此塔吊基础在地下室外围不设置格构柱，故其入土深从塔吊基础承台底算起。则1号塔吊基础桩标准承载力值为Rk=2.512(1.74.5+0.99+12.55+1.916+4.7

9、31+2.536+145)+0.502X1300 =1631KN2、2号机Z170:2.38/24.0孔地质情况层号土层名称桩侧摩阻力qsiaKPa桩端阻力qpaKPa土层厚度M2-2粘土902-3淤泥质粘土56.63-1含粘性土砾砂4070003-2粉质粘土1604-1粘土3154004-2粘土2230005-1全风化凝灰岩367505.65-2强风化凝灰岩4513001.25-3中风化凝灰岩7240001本塔吊基础桩长底板下去为14.4米，桩全断面进入5-3中风化层1米。则2号塔吊基础桩标准承载力值为Rk=2.512(6.65+5.636+1.245+172)+0.502X4000 =29

10、13KN3、3号机Z161:2.74/12.0孔地质情况层号土层名称桩侧摩阻力qsiaKPa桩端阻力qpaKPa土层厚度M2-2粘土902-3淤泥质粘土503-1含粘性土砾砂4070003-2粉质粘土1604-1粘土3154004-2粘土2230005-1全风化凝灰岩367500.95-2强风化凝灰岩4513000.85-3中风化凝灰岩7240001本塔吊基础不采用型钢格构柱。此塔吊基础承台底与底板底平标高为-6.900米。4、4号机Z121:2.58/26.1孔地质情况层号土层名称桩侧摩阻力qsiaKPa桩端阻力qpaKPa土层厚度M2-2粘土902-3淤泥质粘土515.53-1含粘性土砾砂

11、4070003-2粉质粘土1604-1粘土3154034-2粘土2230005-1全风化凝灰岩367502.25-2强风化凝灰岩45130015-3中风化凝灰岩724000本塔吊基础桩长底板下去为21.7米，桩全断面进入强风化层1米。则4号塔吊基础桩标准承载力值为Rk=2.512(15.55+331+2.236+145)+0.502X1300 =1393KN5、5号机Z101:2.28/17.0孔地质情况层号土层名称桩侧摩阻力qsiaKPa桩端阻力qpaKPa土层厚度M2-2粘土902-3淤泥质粘土503-1含粘性土砾砂407001.43-2粉质粘土1604-1粘土3154004-2粘土223

12、0005-1全风化凝灰岩367503.25-2强风化凝灰岩4513002.45-3中风化凝灰岩7240001本塔吊基础不采用型钢格构柱。此塔吊基础承台底与底板底平标高为-6.900米。五、格构式塔吊基础计算1、塔机属性塔机型号QTZ63 (TC5610)塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)40塔机独立状态的计算高度H(m)45塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m)1.62、塔机荷载塔机竖向荷载简图 2.1、塔机自身荷载标准值塔身自重G0(kN)431起重臂自重G1(kN)48起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)27.5小车和吊钩自重G2(kN)3.8最大起重荷载Qmax(kN)60最大起重

13、荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)14最小起重荷载Qmin(kN)10最大吊物幅度RQmin(m)55最大起重力矩M2(kNm)Max6014，1055840平衡臂自重G3(kN)45平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)6.3平衡块自重G4(kN)132平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)11.8 2.2、风荷载标准值k(kN/m2)工程所在地浙江 宁波市基本风压0(kN/m2)工作状态0.2非工作状态0.5塔帽形状和变幅方式锥形塔帽，小车变幅地面粗糙度B类(田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区)风振系数z工作状态1.59非工作状态1.59风压等效高度变化系数z1.3

14、4风荷载体型系数s工作状态1.95非工作状态1.95风向系数1.2塔身前后片桁架的平均充实率00.35风荷载标准值k(kN/m2)工作状态0.81.21.591.951.340.20.8非工作状态0.81.21.591.951.340.51.99 2.3、塔机传递至基础荷载标准值工作状态塔机自重标准值Fk1(kN)431+48+3.8+45+132659.8起重荷载标准值Fqk(kN)60竖向荷载标准值Fk(kN)659.8+60719.8水平荷载标准值Fvk(kN)0.80.351.64520.16倾覆力矩标准值Mk(kNm)4827.5+3.814-456.3-13211.8+0.9(84

15、0+0.520.1645)696.34非工作状态竖向荷载标准值Fk(kN)Fk1659.8水平荷载标准值Fvk(kN)1.990.351.64550.15倾覆力矩标准值Mk(kNm)4827.5-456.3-13211.8+0.550.1545607.28 2.44、塔机传递至基础荷载设计值工作状态塔机自重设计值F1(kN)1.2Fk11.2659.8791.76起重荷载设计值FQ(kN)1.4FQk1.46084竖向荷载设计值F(kN)791.76+84875.76水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.420.1628.22倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(4827.5+3.814-45

16、6.3-13211.8)+1.40.9(840+0.520.1645)1068.46非工作状态竖向荷载设计值F(kN)1.2Fk1.2659.8791.76水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.450.1570.21倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(4827.5-456.3-13211.8)+1.40.550.1545954.43、桩顶作用效应计算承台布置桩数n4承台高度h(m)1.2承台长l(m)5承台宽b(m)5承台长向桩心距al(m)3承台宽向桩心距ab(m)3桩直径d(m)0.8承台参数承台混凝土等级C30承台混凝土自重C(kN/m3)25承台上部覆土厚度h(m)0承台上部覆土的重

17、度(kN/m3)19承台混凝土保护层厚度(mm)50配置暗梁否矩形桩式基础布置图 承台及其上土的自重荷载标准值： Gk=bl(hc+h)=55(1.225+019)=750kN 承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2750=900kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(32+32)0.5=4.24m 3.1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(719.8+750)/4=367.45kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L =(719.8+750)/4+(696.34+50.151.2)

18、/4.24=545.76kN Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L =(719.8+750)/4-(696.34+50.151.2)/4.24=189.14kN 3.2、荷载效应基本组合 荷载效应基本组合偏心竖向力作用下： Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)/L =(875.76+900)/4+(1068.46+28.221.2)/4.24=703.76kN Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L =(875.76+900)/4-(1068.46+28.221.2)/4.24=184.12kN4、格构柱计算格构柱参数格构柱缀件形式缀板格构式钢柱的截面边长a(mm)

19、450格构式钢柱计算长度H0(m)6缀板间净距l01(mm)400格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)3.1格构柱分肢参数格构柱分肢材料L125X10分肢材料截面积A0(cm2)24.37分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)2.48格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)361.67分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)3.45分肢材料强度设计值fy(N/mm2)235分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm2)215格构柱缀件参数格构式钢柱缀件材料42510010格构式钢柱缀件截面积A1x(mm2)1000焊缝参数角焊缝焊脚尺寸hf(mm)10焊缝计算长度lf(mm)200焊缝强度设计值ft

20、w(N/mm2)160 4.1、格构式钢柱换算长细比验算 整个格构柱截面对X、Y轴惯性矩： I=4I0+A0(a/2-Z0)2=4361.67+24.37(45.00/2-3.45)2=36822.42cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=600/(36822.42/(424.37)0.5=30.87 分肢长细比：1=l01/iy0=40.00/2.48=16.13 分肢毛截面积之和：A=4A0=424.37102=9748mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：0 max=(x2+12)0.5=(30.872+16.132)0.5=34.83 满足要求！ 4.2、格构

21、式钢柱分肢的长细比验算 1=16.13min(0.50max，40)=min(0.534.83，40)=17.42 满足要求！ 4.3、格构式钢柱受压稳定性验算 0max(fy/235)0.5=34.83(215/235)0.5=33.32 查表钢结构设计规范GB50017附录C：b类截面轴心受压构件的稳定系数：=0.925 Qmax/(A)=703.76103/(0.9259748)=78.05N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ 4.4、缀件验算 缀件所受剪力：V=Af(fy/235)0.5/85=974821510-3(235/235)0.5/85=24.66kN 格构柱相邻缀板轴

22、线距离：l1=l01+10=40.00+10=50cm 作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=24.660.5/4=3.08kNm 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.45-20.0345=0.38m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2b1)=24.660.5/(20.38)=16.18kN 角焊缝面积：Af=0.8hflf=0.810200=1600mm2 角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7102002/6=46667mm3 垂直于角焊缝长度方向应力：f=M0/Wf=3.08106/46667=66N/mm2 垂直于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af

23、=16.18103/1600=10N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(66/1.22)2+102)0.5=55N/mm2ftw=160N/mm2 满足要求！5、桩承载力验算桩参数桩混凝土强度等级C30桩基成桩工艺系数C0.75桩混凝土自重z(kN/m3)25桩混凝土保护层厚度(mm)35桩入土深度lt(m)按前面说明桩配筋自定义桩身承载力设计值否桩混凝土类型钢筋混凝土桩身普通钢筋配筋HRB335 1020 5.1、桩基竖向抗压承载力计算 根据前面计算各相关地质孔对桩的承载力计算,按5个塔吊基础中计算的最小一个1393KN考虑。 Qkmax=875.76kN1.2Ra=1.2139

24、3=1672kN 故设计桩的竖向承载力满足要求！5.2、桩身承载力计算 纵向普通钢筋截面面积：As=nd2/4=103.14202/4=3142mm2 (1)、轴心受压桩桩身承载力 荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=703.76kN cfcAp+0.9fyAs=(0.75140.5106 + 0.9(3003141.59)10-3=6333.45kN Q=703.76kNcfcAp+0.9fyAs=6333.45kN 满足要求！ 5.3、桩身构造配筋计算 As/Ap100%=(3141.59/(0.5106)100%=0.62%0.45% 满足要求！6、承台计算承台配筋承台

25、底部长向配筋HRB335 25200承台底部短向配筋HRB335 25200承台顶部长向配筋HRB335 18200承台顶部短向配筋HRB335 18200 6.1、荷载计算 承台有效高度：h0=1200-50-25/2=1138mm M=(Qmax+Qmin)L/2=(703.76+(184.12)4.24/2=1883.48kNm X方向：Mx=Mab/L=1883.483/4.24=1331.82kNm Y方向：My=Mal/L=1883.483/4.24=1331.82kNm 6.2、受剪切计算 V=F/n+M/L=875.76/4 + 1068.46/4.24=470.78kN 受剪

26、切承载力截面高度影响系数：hs=(800/1138)1/4=0.92 塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(3-1.6-0.8)/2=0.3m a1l=(al-B-d)/2=(3-1.6-0.8)/2=0.3m 剪跨比：b=a1b/h0=300/1138=0.26，取b=0.26； l= a1l/h0=300/1138=0.26，取l=0.26； 承台剪切系数：b=1.75/(b+1)=1.75/(0.26+1)=1.38 l=1.75/(l+1)=1.75/(0.26+1)=1.38 hsbftbh0=0.921.381.4310351.14=10318.26kN

27、hslftlh0=0.921.381.4310351.14=10318.26kN V=470.78kNmin(hsbftbh0， hslftlh0)=10318.26kN 满足要求！ 6.3、受冲切计算 塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.6+21.14=3.88m ab=3mB+2h0=3.88m，al=3mB+2h0=3.88m 角桩位于冲切椎体以内，可不进行角桩冲切的承载力验算！ 6.4、承台配筋计算 (1)、承台底面长向配筋面积 S1= My/(1fcbh02)=1331.82106/(1.0414.3500011382)=0.014 1=1-(1-2S1)0.5=1-(1-20.

28、014)0.5=0.014 S1=1-1/2=1-0.014/2=0.993 AS1=My/(S1h0fy1)=1331.82106/(0.9931138300)=3929mm2 最小配筋率：=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,451.43/300)=max(0.2,0.21)=0.21% 梁底需要配筋：A1=max(AS1, bh0)=max(3929,0.00250001138)=12206mm2 承台底长向实际配筋：AS1=12763mm2A1=12206mm2 满足要求！ (2)、承台底面短向配筋面积 S2= Mx/(2fcbh02)=1331.82106/(1.0414.3500011382)