塔机基础方案

1、上海临港新城WSW-A1-3-1地块塔机基础专项施工方案上海越州建筑工程有限公司塔机基础专项施工方案一、 工程概况1.上海临港新城WSW-A1-3-1地块，场地位于上海市临港地区，靠近滴水湖。东侧为云鹃路，西侧为环湖西二路，南侧为大连永嘉临港WSW-A1-3-2地块，北侧为SG-2路，场地为商业用地。场区内主要拟建1幢8层办公楼，3幢3-5层办公楼（局部2层）以及整体的2层地下车库，基础埋深9.00m，建筑物基础均采用桩基础，地下车库上部无建筑物地段设置抗拔桩。2.拟建建（构）筑物性质一览表 表1工 程 或项目名称建筑面积（m2）结构类型层数高度(m)基 础 设 计设计标高容许沉降量(mm)柱

2、间距(m)基础形式埋深(m)单柱荷载（KN）室内(m)室外(m)办公楼23596框架833.5（未包括屋顶平台）8.4桩基9.0110004.404.10150框架521.5（未包括屋顶花园）8.4桩基9.070004.404.10150框架313.5（未包括屋顶花园）8.4桩基9.042004.404.10150地下车库16262框架28.78.4抗拔桩9.04800150备注：各拟建物单柱荷载是标准值，未扣除地下水浮力根据本项目特点，结构施工阶段垂直运输采用一台QTZ80塔式起重机，基坑围护施工后挖土前安装到位，平面布置详见塔吊平面布置图。二、 编制依据1.QTZ80塔式起重机使用说明书2

3、.上海临港新城WSW-A1-3-1地块项目地质勘察报告3.地基与基础施工及验收规范（GB50202-2002）4.建筑桩基础技术规程（JGJ94-2008）5.塔式起重机钢筋砼基础工程技术规程（JGJ/187-2009）6.施工现场总平面布置图三、地质勘察情况根据Ps值并结合土性指标，参照上海市工程建设规范岩土工程勘察规范（DGJ08-37-2012）中桩基参数综合分析，各土层桩侧极限摩阻力标准值fs值与桩端极限端阻力标准fp值见下表：层号土层名称比贯入阻力(Mpa)预制桩(PHC管桩)钻孔灌注桩桩侧极限摩阻力标准值fs(Kpa)桩端极限端阻力标准值fp(Kpa)桩侧极限摩阻力标准值fs(Kp

4、a)桩端极限端阻力标准值fp(Kpa)3砂质粉土5.3615/50(6.0m为界)15/40(6.0m为界)淤泥质粘土0.832520粉质粘土0.943530粉质粘土2.6665551砂质粉土7.687543006014002粉砂14.691006000702200注：1、各土层桩侧摩阻力，桩端端阻力特征值取上表fs、fp的1/2。 2、抗拔承载力系数：粘质粉土、粘性土取上表fs的0.7，砂质粉土、砂土取0.6。四、计算书矩形格构式基础计算书 计算依据： 1、塔式起重机混凝土基础工程技术规程JGJ/T187-2009 2、混凝土结构设计规范GB50010-2010 3、建筑桩基技术规范JGJ9

5、4-2008 4、建筑地基基础设计规范GB50007-2011 5、钢结构设计规范GB50017-2003 一、塔机属性塔机型号QTZ80（泰州腾达）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)43塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m)1.8 二、塔机荷载 1、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)500起重荷载标准值Fqk(kN)80竖向荷载标准值Fk(kN)580水平荷载标准值Fvk(kN)14.1倾覆力矩标准值Mk(kN·m)1650非工作状态竖向荷载标准值Fk'(kN)500水平荷载标准值Fvk'(kN)56

6、.8倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)2040 2、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)1.35Fk11.35×500675起重荷载设计值FQ(kN)1.35FQk1.35×80108竖向荷载设计值F(kN)675+108783水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk1.35×14.119.035倾覆力矩设计值M(kN·m)1.35Mk1.35×16502227.5非工作状态竖向荷载设计值F'(kN)1.35Fk'1.35×500675水平荷载设计值Fv'(kN)1.35F

7、vk'1.35×56.876.68倾覆力矩设计值M'(kN·m)1.35Mk1.35×20402754 三、桩顶作用效应计算承台布置桩数n4承台高度h(m)1.35承台长l(m)5承台宽b(m)5承台长向桩心距al(m)3.6承台宽向桩心距ab(m)3.6桩直径d(m)0.8桩间侧阻力折减系数0.8承台参数承台混凝土等级C35承台混凝土自重C(kN/m3)25承台上部覆土厚度h'(m)0承台上部覆土的重度'(kN/m3)19承台混凝土保护层厚度(mm)50配置暗梁否格构式钢柱总重Gp2(kN)20承台底标高(m)0.5基础布置图 承

8、台及其上土的自重荷载标准值： Gk=bl(hc+h'')=5×5×(1.35×25+0×19)=843.75kN 承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.35Gk=1.35×843.75=1139.062kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(3.62+3.62)0.5=5.091m 1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk+Gp2)/n=(500+843.75+20)/4=340.938kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk+Gp2)/n+(Mk+FVk(H0-hr+h/

9、2)/L =(500+843.75+20)/4+(2040+56.8×(1.35+8.9-3-1.35/2)/5.091=814.986kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp2)/n-(Mk+FVk(H0-hr+h/2)/L =(500+843.75+20)/4-(2040+56.8×(1.35+8.9-3-1.35/2)/5.091=-133.111kN 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+1.35×Gp2)/n+(M+Fv(H0-hr+h/2)/L =(675+1139.062+1.35×20)/4+(2754

10、+76.68×(1.35+8.9-3-1.35/2)/5.091=1100.231kN Qmin=(F+G+1.35×Gp2)/n-(M+Fv(H0-hr+h/2)/L =(675+1139.062+1.35×20)/4-(2754+76.68×(1.35+8.9-3-1.35/2)/5.091=-179.7kN 四、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)460格构式钢柱长度H0(m)8.9缀板间净距l01(mm)310格构柱伸入灌注桩的锚固长度hr(m)3格构柱分肢参数格构柱分肢材料L140X12分肢材料截面积A0(cm2

11、)32.51分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)2.77格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)603.68分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)3.9分肢材料屈服强度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424×300×20格构式钢柱缀件截面积A1x'(mm2)6000缀件钢板抗弯强度设计值f(N/mm2)215缀件钢板抗剪强度设计值(N/mm2)125焊缝参数角焊缝焊脚尺寸hf(mm)10焊缝计算长度lf(mm)544焊缝强度设计值ftw(N/mm2)160 1、格构式钢柱换算长细比验算 整

12、个格构柱截面对X、Y轴惯性矩： I=4I0+A0(a/2-Z0)2=4×603.68+32.51×(46.00/2-3.90)2=49854.612cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=890/(49854.612/(4×32.51)0.5=45.454 分肢长细比：1=l01/iy0=31.00/2.77=11.191 分肢毛截面积之和：A=4A0=4×32.51×102=13004mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：0 max=(x2+12)0.5=(45.4542+11.1912)0.5=46.812 0max

13、=46.812=150 满足要求！ 2、格构式钢柱分肢的长细比验算 1=11.191min(0.50max，40)=min(0.5×50，40)=25 满足要求！ 3、格构式钢柱受压稳定性验算 0max(fy/235)0.5=50×(235/235)0.5=50 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：=0.856 Qmax/(A)=1100.231×103/(0.856×13004)=98.84N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ 4、缀件验算 缀件所受剪力：V=Af(fy/235)0.5/85=13004

14、5;215×10-3×(235/235)0.5/85=32.892kN 格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+30=31.00+30=61cm 作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=32.892×0.61/4=5.016kN·m 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.46-2×0.039=0.382m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2·b1)=32.892×0.61/(2×0.382)=26.262kN = M0/(bh2/6)=5.016×106/(20×3002/6)=

15、16.72N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ =3V0/(2bh)=3×26.262×103/(2×20×300)=6.566N/mm2=125N/mm2 满足要求！ 角焊缝面积：Af=0.7hflf=0.8×10×544=3808mm2 角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×5442/6=345259mm3 垂直于角焊缝长度方向应力：f=M0/Wf=5.016×106/345259=15N/mm2 平行于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af=26.262×103/

16、3808=7N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(15/1.22)2+72)0.5=14N/mm2ftw=160N/mm2 满足要求！ 根据缀板的构造要求 缀板高度：300mm2/3 b1=2/3×0.382×1000=255mm 满足要求！ 缀板厚度：20mmmax1/40b1，6= max1/40×0.382×1000，6=10mm 满足要求！ 缀板间距：l1=610mm2b1=2×0.382×1000=764mm 满足要求！ 线刚度：缀板/分肢=4×20×3003/(12×(460-2&

17、#215;39)/(603.68×104/610)=47.6146 满足要求！ 五、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桩底标高(m)-30桩有效长度lt(m)25.275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 1216地基属性地下水位至地表的距离hz(m)1.6自然地面标高(m)0是否考虑承台效应否土名称土层厚度li(m)侧阻力特征值qsia(kPa)端阻力特征值qpa(kPa)抗拔系数承载力特征值fak(kPa)砂质粉土11.98101500.6-

18、淤泥6.1281000.3-粉质粘贴土7.322535000.4-粉土3.353519000.6-砂质粉土5.827040000.6- 考虑基坑开挖后，格构柱段外露，不存在侧阻力，此时为最不利状态 1、桩基竖向抗压承载力计算 桩身周长：u=d=3.14×0.8=2.513m 桩端面积：Ap=d2/4=3.14×0.82/4=0.503m2 Ra=uqsia·li+qpa·Ap =0.8×2.513×(7.255×10+6.12×8+7.32×25+3.35×35+1.23×70)+40

19、00×0.503=3031.732kN Qk=340.938kNRa=3031.732kN Qkmax=814.986kN1.2Ra=1.2×3031.732=3638.079kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-133.111kN<0 按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk'=133.111kN 桩身位于地下水位以下时，位于地下水位以下的桩自重按桩的浮重度计算， 桩身的重力标准值：Gp=ltAp(z-10)=25.275×0.503×(25-10)=190.569kN Ra'=uiqsiali+Gp=0.8&

20、#215;2.513×(0.6×7.255×10+0.3×6.12×8+0.4×7.32×25+0.6×3.35×35+0.6×1.23×70)+190.569=700.116kN Qk'=133.111kNRa'=700.116kN 满足要求！ 3、桩身承载力计算 纵向普通钢筋截面面积：As=nd2/4=12×3.142×162/4=2413mm2 (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=1100.231

21、kN cfcAp+0.9fy'As'=(0.75×14×0.503×106 + 0.9×(300×2412.743)×10-3=6114.796kN Q=1100.231kNcfcAp+0.9fy'As'=6114.796kN 满足要求！ (2)、轴心受拔桩桩身承载力 荷载效应基本组合下的桩顶轴向拉力设计值：Q'=-Qmin=179.7kN fyAS=300×2412.743×10-3=723.823kN Q'=179.7kNfyAS=723.823kN 满足要求！

22、4、桩身构造配筋计算 As/Ap×100%=(2412.743/(0.503×106)×100%=0.48%0.45% 满足要求！ 六、承台计算承台配筋承台底部长向配筋HRB335 25160承台底部短向配筋HRB335 25160承台顶部长向配筋HRB335 25160承台顶部短向配筋HRB335 25160 1、荷载计算 承台有效高度：h0=1350-50-25/2=1288mm M=(Qmax+Qmin)L/2=(1100.231+(-179.7)×5.091/2=2343.29kN·m X方向：Mx=Mab/L=2343.29×

23、;3.6/5.091=1656.956kN·m Y方向：My=Mal/L=2343.29×3.6/5.091=1656.956kN·m 2、受剪切计算 V=F/n+M/L=675/4 + 2754/5.091=709.687kN 受剪切承载力截面高度影响系数：hs=(800/1288)1/4=0.888 塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(3.6-1.8-0.8)/2=0.5m a1l=(al-B-d)/2=(3.6-1.8-0.8)/2=0.5m 剪跨比：b'=a1b/h0=500/1288=0.388，取b=0.388； l

24、'= a1l/h0=500/1288=0.388，取l=0.388； 承台剪切系数：b=1.75/(b+1)=1.75/(0.388+1)=1.261 l=1.75/(l+1)=1.75/(0.388+1)=1.261 hsbftbh0=0.888×1.261×1.57×103×5×1.288=11315.284kN hslftlh0=0.888×1.261×1.57×103×5×1.288=11315.284kN V=709.687kNmin(hsbftbh0， hslftlh0)=1

25、1315.284kN 满足要求！ 3、受冲切计算 塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.8+2×1.288=4.376m ab=3.6mB+2h0=4.376m，al=3.6mB+2h0=4.376m 角桩位于冲切椎体以内，可不进行角桩冲切的承载力验算！ 4、承台配筋计算 (1)、承台底面长向配筋面积 S1= My/(1fcbh02)=1656.956×106/(1.03×16.7×5000×12882)=0.012 1=1-(1-2S1)0.5=1-(1-2×0.012)0.5=0.012 S1=1-1/2=1-0.012/2=0.994 AS1=My/(S1h0fy1)=1656.956×106/(0.994×1288×300)=4314mm2 最小配筋率：=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.57/30