四桩塔吊基础市政方案

1、苏州市政设计院园区新建办公楼工程塔吊基础方案苏州第一建筑集团有限公司一公司苏州市政设计院新建园区办公楼塔吊基础方案 拟建苏州市政设计院新建园区办公楼地下二层，地上七层，建筑面积14509.73m2 ，建筑最大高度29.8m，±0.000相当于85国家高程3.450m，地下室桩承台基础埋深-9.55m，考虑到基坑支护做好后，基坑东、西、北三侧距离用地红线只有2.5米左右，故而只能将塔吊放在基坑南侧的基坑围护外侧，同时利用桩基将塔吊抬起与自然地坪起，方便塔吊的安全管理。考虑到基坑安全，计算时塔吊桩基不仅承担塔吊基础传来的荷载，还承受基坑外侧的土压力，以免基坑失稳后造成塔吊的倾覆。塔吊基础

2、采用桩基础，使用基坑支护立柱灌注桩，桩径为800，桩长27m，以粉质粘土夹粉土为持力层，桩伸入承台50mm，工程地质情况详见苏州市市政工程设计院有限责任公司园区办公楼区岩土工程详细勘查报告（报告编号：ZY2010-109(K)）塔吊基础特征详见下表建筑基础标高(M)塔吊基础标高(M)塔吊基础与基坑支护桩水平距离（m）塔吊基础与建筑基础高差（m）持力层相对黄海相对黄海0.37.85粉质粘土夹粉土-9.55-6.10-1.701.75一、参数信息：塔吊型号：QTZ60， 塔吊起升高度H：40m，塔身宽度B：1.618m 基础承台宽度Bc：5.0m 基础承台厚度Hc：1.35m 钢筋级别:II级钢

3、桩径：0.8m 桩间距a：3.4m 承台混凝土的保护层厚度：50mm 承台混凝土强度等级：C30 塔吊的倾覆弯矩：2150KN·m 塔吊传给基础的竖直力：450KN 塔吊传给基础的水平力为：70KN 桩长：27m桩身混凝土等级：C40 桩身混凝土保护层厚度：40mm 2、 桩长验算Nk=450KN; Mky'=2150KN;Vkx=70KN塔吊传给承台的弯矩：Mky=2150+70*1.35=2244.5KN·m承台自重：Gk=5*5*1.35*25=843.75KN轴心力作用下: =(843.75+450)/4=323.4KN在偏心竖向力作用下: 323.4+22

4、44.5*1.7/(4*1.7*1.7)=653.5KN 323.4-2244.5*1.7/(4*1.7*1.7)=-6.7KN Q3k Q1k ; Q4k Q2k 式中Xi,Yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离桩承载力计算依据建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)的第5.2.2条；单桩竖向承载力特征值按下面的公式计算： 其中 Ra单桩竖向承载力特征值；K安全系数，取K=2；单桩竖向承载力标准值； 单桩总极限侧阻力标准值: 单桩总极限端阻力标准值: 桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；极限端阻力标准值； 桩身的周长，=3.14*0.8=2.512m桩端面积,取=3.14*0.4*0.4=0.50

5、24m2； 第i层土层的厚度；各土层厚度及阻力标准值如下表: 层号土层名称极限侧阻力标准值（预制桩)qsk(kPa)极限侧阻力标准值（灌注桩）qsk(kPa)极限端阻力标准值qpk(kPa)对应土层顶标高（m）（黄海标高）对应土层顶标高（m）（相对标高）桩侧土层厚度（m）素填土3.10-0.35粘土70651.70-1.751.9粉质粘土4035-7.10-10.552.2粉质粘土夹粉土4540-9.30-12.754.3-1粉质粘土4035-13.60-17.051.1粉砂5045-14.70-18.153.6粉质粘土夹粉土4540-18.30-21.756.9粉质粘土55503000 -3

6、3.70-37.15-1粉质粘土70654500-39.70-43.15粉砂5045-42.00-45.45说明：根据经验灌注桩的极限侧阻力标准值略比预制桩的极限侧阻力标准值小，表中灌注桩的极限侧阻力标准值为经验值。 由于塔吊基础紧靠基坑边，因此为了偏于安全考虑，将地下室底板（地下室底板标高为-8.25米，底板厚400mm）上的土对桩的侧阻力忽略不计。桩长27米，桩顶标高为-1.65米，桩底标高为-28.65米。持力层为粉质粘土夹粉土，由于地质报告未给出极限端阻力标准值,取Qpk=0。Qsk=2.512*65*(10.55-8.65)+35*2.2+40*4.3+35*1.1+45*3.6+4

7、0*(28.65-21.75)=2132.6KN Qsk=Quk,Ra=0.5*Quk=1066.3KN由于Qk=323.4KN<Ra.且Q1k=653.5<1.2Ra=1280KN，满足承载力要求。即桩长27米满足要求。三、承台配筋计算：扣除承台自重后的各桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值：N1=1.2*(653.5-843.75/4)=531.1KNN2=1.2*(-6.7-843.75/4)=-261.2KNN1=N3;N2=N4 由于对称，Mx1=My1，依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008）的第5.9.2条 xi,y垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的

8、距离Mx1=)*（3.4-1.618）=481KN·m 依据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第7.5条受弯构件承载力计算。式中，K安全系数，取K=1.4ho承台的计算高度：-50.00=1300.00mm；fy钢筋受拉强度设计值，=300.00N/mm2；经过计算得： Asx =Asy=1.4*481*106/(0.9*1300.00*300.00)=1919mm2。最小配筋As=0.15%*5000*1350=10125mm2。按塔吊说明书上部配置3325（Ag=16199.7）,下部配置3325（Ag=16199.7），中间设置14，具体配筋做法见塔吊基础配筋图。四

9、、承台斜截面受剪承载力计算由于对称性，X、Y向受剪情况相同X方向斜截面受剪承载力计算：扣除承台自重后 X 方向斜截面的最大剪力设计值：269.9KN承台斜截面受剪承载力按下列公式计算： X 方向上自桩内边缘到最近塔吊边的水平距离：ay 1700-0.5bc-0.5bp1700-1618/2-800/2491mm yay/ho491/(1350-50)0.378当 0.31.4时，y=0.12/(+0.3)y=0.12/(0.378+0.3)=0.1771*0.177*1.43*5000*13001645.2KN Vx269.9KN，故只需按照构造配置箍筋。 五、承台受冲切验算1、 塔吊对承台的

10、冲切验算扣除承台自重，作用在冲切破坏锥体上的冲切力设计值： F1=1.2*450=540KN,塔吊对承台的冲切，可按下列公式计算： aox,aoy为塔吊边或变阶处至桩边的水平距离aox=1700-0.5bc-0.5bp1700-1618/2-800/2491mm ox aox/ho491/(1350-50)0.378X 方向上冲切系数 ox 0.84/(ox + 0.2)=1.453由于对称性：aox=aoy；ox =oy=2*1.453*(1618+491)*2*1*1.43*1300=22786KN>F1满足要求。六、角桩对承台的冲切作用扣除承台自重后的角桩桩顶相应于荷载效应基本组合

11、时的竖向力设计值： NNmax531.1KN承台受角桩冲切的承载力按下列公式计算：C1,C2从角桩内边缘至承台外边缘的距离a1x，a1y从承台底角桩内边缘引45°冲切线与承台顶面或承台变阶处相交点至角桩内边缘的水平距离a1x=a1y=491mm 1x=1y=a1x/ho=491/1300=0.378角桩冲切系数：1x =1y=0.56/(1x + 0.2)=0.969桩内边缘到承台外边缘的水平距离：C1=C2=1200mm=0.969*(1200+491/2)*2*1*1.43*1300=5207.8KN>Nmax满足要求。7、 桩身配筋计算由于-8.65m以上的桩主要用于将基

12、础抬高，因而计算时将桩身分为2节，第节以柱子计算，第节以桩计算。1、 第节配筋计算柱轴心受压验算：N0.9(fcAcor+f'yA's+2fyA'ss0)Ass0=dcorAss1/s式中，fy-间接钢筋的抗拉强度设计值；Acor构件的核心截面面积：间接钢筋内表面范围内的混凝土面积；Ass0螺旋式或焊接环式间接钢筋的换算截面面积；dcor构件的核心截面直径：间接钢筋内表面之间的距离；Ass1螺旋式或焊接环式单根间接钢筋的截面面积；s间接钢筋沿构件轴线方向的间距；间接钢筋对混凝土的约束的折减系数桩的最大轴向压力设计值N=1.2*Q1k=784.2KN0.9*1*19.1*

13、0.504*1000=8663.76KN>N=784.2KN，故只需构造配置。桩侧土压力就算：作用在第节桩上的主动土压力分布：第一层土上部标高为-1.65m，下部标高为-1.75m=23.79*tan2(45-10/2)-2*10*tan(45-10/2)=0=23.79+18.3*(1.75-1.65)*tan2(45-10/2)-2*10*tan(45-10/2) =25.62*0.7-20*0.84=1.1KN/m2第二层土上部标高为-1.75m，下部标高为-10.55m=25.62*tan2(45-12.7/2)-2*41*tan(45-12.7/2) =25.62*0.64-8

14、2*0.8=-49.2KN/m2=25.62+19.4*8.8*tan2(45-12.7/2)-2*41*tan(45-12.7/2) =196.34*0.64-82*0.8=60KN/m2故在标高-8.65m处=36KN/m2。对柱底产生的弯矩为=1.1*0.1*(7-0.2/3)=0.76=36*6.9/3-49.2*6.9*2/3=-143.52=0.8*(-143.52+0.76)=-114.2柱底承受的弯矩设计值为=17.5*7+114.2=236.7柱受弯计算：式中系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0。 混凝土抗压强度设计值；截面的有效高度为760mm。钢筋受拉强度设计值

15、，fy=300N/mm2。=236.7*106/(1.0*19.1*800*7602)=0.027<=0.518,按单筋计算。 =236.7*106/（0.986*760*300）=1053mm2根据最小配筋率，=0.4%*800*800=2560mm2主筋配置1218，箍筋6250，加劲箍142000.=3054mm2,满足要求。具体配筋见桩身配筋图。2、 第节承载力验算 式中,混凝土轴心抗压强度设计值 相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值； 桩身横截面积； N=784.2<0.6*19.1*0.5024*1000=5757.5KN，满足要求。为了偏于安全考虑，第节桩身配筋

16、按第节桩身配筋。主筋配置1218，箍筋6250，加劲箍142000.=3054mm2,满足要求。具体配筋见桩身配筋图。八、塔吊桩基础稳定性计算层号土层名称(KN/m3)c (kPa)(o)对应土层顶标高（m）（相对标高）土层厚度（m）素填土18.31010-0.351.4粘土19.44112.7-1.758.8粉质粘土18.62714.8-10.552.2粉质粘土夹粉土18.72614.5-12.754.3-1粉质粘土18.72514.3-17.051.1粉砂18.73.3（q）30.8（q）-18.153.6粉质粘土夹粉土18.62714.5-21.7515.4桩顶标高为-1.65米，基坑底

17、标高为-8.65米，将桩顶标高以上的土压力转换为均布荷载，Q=18.3*（1.65-0.35）=23.79KN/m2桩侧土压力就算：1、作用在桩上的主动土压力分布：第一层土上部标高为-1.65m，下部标高为-1.75m=23.79*tan2(45-10/2)-2*10*tan(45-10/2)=0=23.79+18.3*(1.75-1.65)*tan2(45-10/2)-2*10*tan(45-10/2) =25.62*0.7-20*0.84=1.1KN/m2第二层土上部标高为-1.75m，下部标高为-10.55m=25.62*tan2(45-12.7/2)-2*41*tan(45-12.7/

18、2) =25.62*0.64-82*0.8=-49.2KN/m2=25.62+19.4*8.8*tan2(45-12.7/2)-2*41*tan(45-12.7/2) =196.34*0.64-82*0.8=60KN/m2第三层土上部标高为-10.55m，下部标高为-12.75m=196.34*tan2(45-14.8/2)-2*27*tan(45-14.8/2) =196.34*0.59-54*0.77=74.3KN/m2=(196.34+18.7*2.2)*tan2(45-14.8/2)-2*27*tan(45-14.8/2) =237.48*0.59-54*0.77=98.5KN/m2第

19、四层土上部标高为-12.75m，下部标高为-17.05m=237.48*tan2(45-14.5/2)-2*26*tan(45-14.5/2) =237.48*0.6-52*0.774=102.2KN/m2=(237.48+18.7*4.3)*tan2(45-14.5/2)-2*26*tan(45-14.5/2) =317.89*0.6-52*0.774=150.5KN/m2第五层土上部标高为-17.05m，下部标高为-18.15m=317.89*tan2(45-14.3/2)-2*25*tan(45-14.3/2) =317.89*0.604-50*0.777=153.2KN/m2=(317

20、.89+18.7*1.1)*tan2(45-14.3/2)-2*25*tan(45-14.3/2) =338.46*0.604-50*0.777=165.6KN/m2 第六层土上部标高为-18.15m，下部标高为-21.75m=338.46*tan2(45-30.8/2)-2*3.3*tan(45-30.8/2) =338.46*0.322-6.6*0.568=105.2KN/m2 =（338.46+18.7*3.6）*tan2(45-30.8/2)-2*3.3*tan(45-30.8/2) =405.78*0.322-6.6*0.568=127KN/m2 第七层土上部标高为-21.75m，下

21、部标高为-28.65m=405.78*tan2(45-14.5/2)-2*27*tan(45-14.5/2) =405.78*0.6-54*0.774=201.7KN/m2=(405.78+18.6*6.9)*tan2(45-14.5/2)-2*27*tan(45-14.5/2) =534.1*0.6-54*0.774=278.7KN/m22、 作用在桩上的被主动土压力分布：第二层土上部标高为-8.65m，下部标高为-10.55m=25.62+19.4*(8.65-1.75)*tan2(45-12.7/2)+2*41*tan(45-12.7/2) =159.48*0.64+65.6=167.7

22、KN/m2=196.34*tan2(45-12.7/2)+2*41*tan(45-12.7/2) =196.34*0.64+65.6=191.3KN/m2第三层土上部标高为-10.55m，下部标高为-12.75m=196.34*tan2(45-14.8/2)+2*27*tan(45-14.8/2) =196.34*0.59+54*0.77=157.4KN/m2 =196.34+18.7*2.2*tan2(45-14.8/2)+2*27*tan(45-14.8/2) =237.48*0.59+54*0.77=181.7KN/m2第四层土上部标高为-12.75m，下部标高为-17.05m=237.

23、48*tan2(45-14.5/2)+2*26*tan(45-14.5/2) =237.48*0.6+52*0.774=182.7KN/m2 =(237.48+18.7*4.3)*tan2(45-14.5/2)+2*26*tan(45-14.5/2) =317.89*0.6+52*0.774=231KN/m2 第五层土上部标高为-17.05m，下部标高为-18.15m=317.89*tan2(45-14.3/2)+2*25*tan(45-14.3/2) =317.89*0.604+50*0.777=230.9KN/m2=（317.89+18.7*1.1）*tan2(45-14.3/2)+2*2

24、5*tan(45-14.3/2) =338.46*0.604+50*0.777=243.3KN/m2第六层土上部标高为-18.15m，下部标高为-21.75m=338.46*tan2(45-30.8/2)+2*3.3*tan(45-30.8/2) =338.46*0.322+6.6*0.568=112.7KN/m2=(338.46+18.7*3.6)*0.322+6.6*0.568=134.4KN/m2第七层土上部标高为-21.75m，下部标高为-28.65m=405.78*0.6+54*0.774=285.3KN/m2=(405.78+18.6*6.9)*0.6+54*0.774=362.3

25、KN/m23、主动土压力对桩最低点的力矩（梯形转为三角形和矩形计算）=1.1*0.1*(27-0.2/3)=3=60*(18.1+8.8/3)-49.2*(26.9-8.8/3)=82.8=74.3*(15.9+2.2/2)+(98.5-74.3)*(15.9+2.2/3)=1665.6=102.2*(11.6+4.3/2)+(150.5-102.2)*(11.6+4.3/3)=2028.2=153.2*(10.5+1.1/2)+(165.6-153.2)*(10.5+1.1/3)=1827.6=105.2*(6.9+3.6/2)+(127-105.2)*(6.9+3.6/3)=1091.8=

26、201.7*6.9/2+(278.7-201.7)*6.9/3=873考虑到桩的直径作为计算宽度，=0.8*（3+82.8+1665.6+2028.2+1827.6+1091.8+873)=6057.64、被动土压力对桩最低点的力矩（梯形转为三角形和矩形计算）=167.7*(18.1+1.9/2)+(191.3-167.7)*(18.1+1.9/3)=3636.8=157.4*(15.9+2.2/2)+(181.7-157.4)*(15.9+2.2/3)=3079.9=182.7*(11.6+4.3/2)+(231-182.7)*(11.6+4.3/3)=3141.6=230.9*(10.5+1.1/2)+(243.3-230.9)*(10.5+1.1/3)=2686.2=112.7*(6.9+3.6/2)+(134.4-112.7)*(6.9+3.6/3)=1156.3=285.3*6.9/2+(362.3-285.3)*6.9/3=1161.4考虑到桩的直径作为计算宽度，=0.8*（3636.8+3079.9+3141.6+2686.2+1156.3+1161.4）=1189