塔吊基础计算

塔吊基础方案

一、 工程概况

1、本工程位于松江区九亭镇，地块南临蒲汇塘河，东临沪亭路，西临横泾河，北临沪松公路并与地铁9#线车站一墙之隔，与9#线车站物业开发管理为一个整体。地块面积41162㎡，由3#、4#、5#、6#、7#、8#公寓楼及9#酒店、10#办公楼组成。。

2、因地块面积巨大，根据塔吊平面布置应最大程度满足施工区域吊装需要，尽可能减少吊装盲区的原则，以及地下室工程施工中能充分利用塔吊来满足施工需要，按照施工组织总设计要求拟搭设6台附墙式塔吊，其中QTZ80B（工作幅度60M，额定起重力矩800KN.M）2台，QTZ80A（工作幅度55M，额定起重力矩800KN.M）4台，平面位置详附图。。 3、拟建建筑物高度及层数

建筑物楼号 层数（层） 建筑物高度（m） 3 15 72.5 4 13 62.9 5 13 62.9 6 15 72.5 7 17 82.1 8 19 91.7 9 23 104.0 10 23 104.0

4、根据建筑物高度，1#塔吊位于3#楼西北侧位置，搭设高度为86M；2#塔吊位于9#楼南侧位置，搭设高度为114M；3#塔吊位于5#楼西北侧位置，搭设高度为77M，设水平限位装置；4#塔吊位于10#楼东南侧位置，搭设高度为114M；5#塔吊位于6#楼西北侧位置，搭设高度为100M，6#塔吊位于8#楼西北侧位置，搭设高度为100M。其中5#、6#塔吊为QTZ80B，其余4台为QTZ80A。。

5、塔吊应在土方开挖前安装完毕，故采用型钢格构式非塔吊标准节插入钻孔灌注桩内，以保障塔吊安全、稳定和牢固可靠，且不妨碍地下室顶板混凝土的整体浇筑施工，有利于加快施工进度和确保工程质量。。

6、本工程采用钻孔灌注桩筏板基础，基坑底标高为-8.000、-8.800、-9.100，本工程±0.000相当于绝对标高6.150M，自然地坪标高相对于绝对标高-1.45M。。

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7、根据本工程地质勘察报告，各土层极限摩阻力、端阻力标准值指标见下表：

钻孔灌注桩 层号 土层名称 埋深（m） 相对标高（m） FsFp抗拔系数（λ） 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.5 0.6 0.5 0.5 0.5 （KPa） （KPa） ○21 ○22 3 ○51-1 ○51-2 ○6 ○71 ○7t ○72 ○81 ○82 ○9 ○灰色砂质粉土夹粉质粘土 灰色粉质粘土 灰色粘土 灰色粉质粘土 暗绿色粘土 草黄色砂质粉土 灰黄色粉质粘土 草黄～灰色粉砂 灰色粉质粘土夹粉砂 灰色粉砂夹粉质粘土 灰色粉砂 灰色中粗砂 13 14 21 26.5 30 34 36 47 53 65 75 100 -14.45 -15.45 -22.45 -27.95 -31.45 -35.45 -37.45 -48.45 -54.45 -66.45 -76.45 -101.45 15 15 20 35 55 70 50 75 45 75 80 90 900 1800 2500 2000 2500 3000

8、塔式起重机主要技术性能表 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 塔吊型号 基础所受的垂直荷载 基础所受的水平荷载 基础所受的倾翻力矩 基础所受的扭矩 独立式整机重 平衡重 工作幅度 最大起重量 末端起重量 额定起重力矩 塔身截面 最大起升高度 装机总容量 独立式 附着式 KN KN KN.M KN.M T T M T T KN.M M M M KW QTZ80B 单位 数量 587 62 1642 310 40.83 13.92 60 8 1 800 1.8×1.8 47 160 48 KN KN KN.M KN.M T T M T T KN.M M M M KW QTZ80A 单位 数量 511 72 1242 348 14.2 55 6 1.2 800 1.6×1.6 40 140 KW 序号 载荷名称 二、 塔吊布置原则

本工程作业面积大，综合考虑塔吊的作用半径、起吊重量、基础工程桩位布置、围檩支撑结构设计、房屋结构设计、经济性比较后，作出以下布置原则。。

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1. 塔吊布置在基坑内

2. 塔吊共6台，55m臂 4台，60m臂 2台

3. 塔吊选型：市沪淞建筑机械厂有限公司生产的QTZ80A（5512）及QTZ80B（6010）塔吊。。 4. 具体位置详见《塔吊平面布置图》

5. 因塔吊布置在基坑内，考虑到土方开挖后安装困难。并为兼顾土方开挖垂直运输，塔吊

需在基础开挖前投入正常使用。。 6. 塔吊桩基础采用钻孔灌注桩

7. 桩上部钢支柱采用H型钢，上端标高-0.50m

8. 塔吊基础采用C30水下混凝土，Φ800钻孔灌注桩，上部H型钢格构非标准节插入桩内

2500。塔吊标准节与型钢格构用高强度螺栓和盖板焊接连接固定。详见附图

三、 计算依据

1. 《地基基础设计规范》 DGJ08-11-1999 2. 《建筑桩技术规范》 JGJ94-94 3. 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002 4. 《建筑结构焊接规程》 JGJ80-91 5. 《建筑结构设计荷载规范》 GB50009-2001

6. 沪淞 建筑机械厂有限公司的QTZ80A、80B塔式起重机的《使用说明书》 7. 本工程平面图、结构图、围檩支撑图

四、 塔吊分项参数计算

塔吊是施工场地最重要的施工机械之一，其使用贯穿了整个工程。在这过程中间隔时间长，不可预见性因素多，为确保塔吊的安全，以下计算都按极限苛刻条件下能保证塔吊正常工作计算。即：塔吊设置在最大开挖深度处；型钢柱与混凝土灌注桩连接按光滑面锚固。（计算详值见计算表格） 1. 基础竖向极限承载力计算

F=F1+ F2

F ——基础竖向极限承载力 kn F1——塔吊自重（包括压重） kn

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F2——最大起吊重量 kn

2. 单桩抗压承载力、抗拔力计算

桩顶竖向力的计算(依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条)

（“+”计算结果为抗压，“-”为抗拔）

其中 Ni ——单桩桩顶竖向力设计值 kN n ——单桩个数， n=4； F ——作用于桩基承台顶面的竖向力设计值 T G ——塔吊基础重量 KN Mx,My——承台底面的弯矩设计值 kN.m xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离 m

M ——塔吊的倾覆力矩 kN.m 3. 桩长以及桩径计算

桩采用钻孔灌注桩

Rk实际=fpAp+Up∑fsli>R＝Ni×ξ1

UP ＝Πd

其中 Rk实际 ——实际钻孔灌注桩承载能力 KN fpAp ——桩端面承载能力 KN

Up∑fsli ——桩侧摩擦阻力总和 KN R ——单桩轴向承力安全值 KN ξ1 ——桩安全系数 取2 d ——桩直径 m

4. 桩抗拔验算

Qk＝λRk实际

5. 桩配筋计算

桩身配筋率可取0.20%～0.65%（计算取上限0.65％）,抗压主筋不应少于6Φ10，箍筋采用不少于Φ6@300mm的螺旋箍筋，在桩顶5倍桩身直径范围内箍筋Φ6@100mm，每隔2m设一道2Φ12焊接加强箍筋。。

As＝S桩截面×配筋率

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n ＝4As/（πφ）

其中 n ——竖筋根数 根 As——钢筋总截面积 m Φ——竖筋直径 m 6. 桩上部钢支柱计算

钢支柱采用h×b×tw×t＝350×350×12×19，H型钢。。 A＝hb-（b-tw）（h-2t）＝0.017㎡ 1) 四柱整体验算

A总=4A 截面惯性矩Iz

2

回转半径 i＝（Iz/A总） 构架长细比

0.5

H Iz4Afy查Φ 235Nf215 A2) 单柱验算

Iz

i＝（Iz/A） 井架长细比

0.5

H 查Φ Iz4ANf215 A7. 钢支柱上部螺栓紧固水平钢板抗拔计算

H型钢上部螺栓紧固水平钢板采用500×500厚20，Q235钢板，采用电焊与下部H型钢

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焊接，焊接高度不小于6mm。。 1) 焊接强度验算

Nwf1160 180lwtς——焊接强度

N——轴心最大拔力,等于塔吊拔力

lw——焊缝长度等于4478MM

wf1——焊缝的抗拉抗压强度设计值，Q235等于160

8. 缀条计算

缀条采用12#槽钢 截面面积 A＝0.0015700 ㎡ V＝V1+V2

V1——塔吊水平力引起应力

V1＝F4/2

F4——塔吊水平力

V2——塔吊扭矩引起应力

V2＝MN/2（D×1.414）

MN——塔吊扭矩 D——桩间距 fv>V/A

fv——槽钢的抗剪强度，厚度小于16mm，取125 A ——槽钢截面积 9. 螺栓计算

采用Φ30高强度螺栓,每肢2颗 A总=πD ς=N拔/ A总<295 螺栓抗剪验算

σ＝Mn A总/（2×桩间距/1.414）10. 桩水平力验算

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2

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由于地质报告未进行桩侧土水平抗力系数的比例系数 m试验，采用规范提供的经验值如下表所示。取8MN/m 。。

序 号 土 的 分 类 m（MN/m4） 4

1 2 3 4 5 6 流塑粘性土IL＞1、淤泥 软塑粘性土1＞IL＞0.5、粉砂 硬塑粘性土0.5＞IL＞0、细砂、中砂 坚硬、半坚硬粘性土IL＜0、粗砂 砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石 密实粗砂夹卵石，密实漂卵石 3～5 5～10 10～20 20～30 30～80 80～120 1) 基本资料：

桩类型：桩身配筋率ρg＜0.65%的灌注桩 桩顶约束情况：铰接、自由 截面类型：圆形截面 桩身直径 d ＝ 800mm

混凝土强度等级 C30 Ft ＝ 1.50N/mm Ec ＝ 30000N/mm 桩身纵筋 As ＝ 3267mm 净保护层厚度 c ＝ 50mm 钢筋弹性模量 Es ＝ 200000N/mm 桩入土深度 h ＝ 23.000m

桩侧土水平抗力系数的比例系数 m ＝ 8MN/m4 桩顶竖向力 N ＝ 1000.0kN 设计时执行的规范：

《建筑桩基技术规范》（JGJ 94－94） 以下简称 桩基规范 2) 单桩水平承载力设计值计算： (1)、桩身配筋率 ρg：

ρg ＝ As / (π × d / 4) ＝ 3267/(π×800/4) ＝ 0.65% (2)、桩身换算截面受拉边缘的表面模量 Wo：

扣除保护层的桩直径 do ＝ d - 2 × c ＝ 800-2×50 ＝ 700mm 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值

αE ＝ Es / Ec ＝ 200000/30000 ＝ 6.667

Wo ＝ π × d / 32 × [d + 2 × (αE - 1) × ρg × do ]

＝ π×0.800/32×[0.800+2×(6.667-1)×0.65%×0.700] ＝ 0.053m (3)、桩身换算截面积 An：

2

2

2

2

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An ＝ π × d / 4 × [1 + (αE - 1) × ρg] ＝ π×0.800/4×[1+(6.667-1)×0.65%] ＝ 0.52m (4)、桩身抗弯刚度 EI：

桩身换算截面惯性距 Io ＝ Wo × d / 2 ＝ 0.053×0.800/2 ＝ 0.0212m4 对于钢筋混凝土桩，EI ＝ 0.85 × Ec × Io

EI ＝ 0.85×30000×1000×0.0212 ＝ 541622.927kN/m (5)、桩的水平变形系数 α 按下式确定： α ＝ (m × bo / EI)

1 / 5

2

2

（桩基规范5.4.5）

对于圆形桩，当直径 d ≤ 1m 时，bo ＝ 0.9 × (1.5 × d + 0.5) bo ＝ 0.9×(1.5×0.800+0.5) ＝ 1.530m

α ＝ (8000×1.530/541622.927) ＝ 0.4686（1/m） (6)、桩顶（身）最大弯矩系数 νm：

桩的换算埋深 αh ＝ 0.4686×25.000 ＝ 11.715 查桩基规范表5.4.2得：νm ＝ 0.768 (7)、其余参数：

桩截面模量塑性系数 γm ＝ 2.00 （圆形截面） 桩顶竖向力影响系数 ζN ＝ 0.5 （竖向压力） (8)、单桩水平承载力设计值 Rh：

对于桩身配筋率ρg＜0.65%的灌注桩，可按下列公式计算单桩水平承载力设计值 Rh ＝ α × γm × ft × Wo / νm × (1.25 + 22 × ρg) × (1 ± ζN × N / γm / ft / An) （桩基规范5.4.2-1） ＝0.469×2×1500×0.053/0.768×(1.25+22×0.65%)×(1+0.5×1000.0/2/1500/0.52)＝ 178.7kN

四桩水平承载力

＝4×178.7kN＝714.8 kN>62KN

11、QTZ80B塔式起重机基础计算表

符号 意义 公式 单位 计算值 1/5

钻孔灌注桩计算 G m b 桩上部钢支架总重 标准节重 标准节边长 KN KN M 60.0 9.3 1.8 BatchDoc Word文档批量处理工具

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N F1 F2 F3 Mn M F4 ξ1 d D 标准节数量 塔吊自重（包括平衡重） 最大起吊重量 标准节总重 基础承受扭矩 倾覆力矩 水平荷载 钻孔灌注桩桩顶标高 桩安全系数 桩直径 桩间距 取桩有效长度（最大开挖深度至桩l Ni 底） 单桩承力设计值 抗拔力设计值 N拔 R Up∑桩侧总极限摩擦阻力 桩端点极限承载力 KN KN 1666.301 904.779 F3=m×N D=9d/4 节 KN KN KN KN.m KN.m KN m 取 m m 20.0 587.0 80.0 186.0 310.0 1642.0 62.0 -9.05 2.0 0.80 1.800 23 m KN 1177.090 KN KN -629.290 2354.181 单桩轴向承力安全值 qsili qpAp Rk际 Qk 实取桩长度后实际承载力 取桩长度后实际抗拔力 Rk实际=fpAp+Up∑fsli Qk＝λRk KN KN 2571.079 1542.648 符合 满足 桩配筋计算 根据桩径按内插法计算工程桩桩身 As Φ n 配筋率(0.20%～0.65%) 截面钢筋面积 竖筋直径 竖筋数量 箍筋取 n=4As/（πΦ2） Φ8@200mm的螺旋箍筋 取 m2 mm 根 0.65% 0.003267 20.000 10.4 桩上部钢立柱计算 H A I合 I单柱 i合 i单柱 H型钢规格 桩顶到钢构件上端长度 横截面面积 四根立柱组合极惯性距 单柱极惯性矩 四根立柱组合回转半径 单柱回转半径 350×350×12×19 外部参照CAD自动计算 外部参照CAD自动计算 i=(I/4A)0.5 i=(I/A)0.5 m ㎡ m4 m4 M 30 9.9 0.017 0.056284 0.000068 0.908611 0.062942 BatchDoc Word文档批量处理工具

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φ＝λ合 四根立柱组合长细比 λ＝H/i λ＝H/i 10.840724 0.984 φ＝λ单柱 单柱长细比 23.831576 0.848 满足 满足 ς＝Ni/Aφ ς合 最大应力 ς＝Ni/Aφ N/mm2 N/mm2 70.184816 81.441 ς单柱 最大应力 钢构件插入桩深度（不计钢柱顶端阻力） σ d h 钢筋和混凝土的粘结应力（光面钢筋取1.5～3.5） 型钢等截面圆钢直径 插入桩长度 h=Ni/（σ×π×d） kN/m2 m m 1.5E+03 0.147 1.696 型钢上部水平钢板焊接强度验算 ς N lw t 焊接强度 塔吊拔力 焊缝长度 焊缝高度，等于6 Nwf1180lwtN/mm2 N mm mm 23.422 629290.319 4478.000 6.000 满足 缀条计验算 规格 V1 V2 V fv C12槽钢 塔吊水平力引起剪力 扭矩引起的剪力 水平力和扭矩组合作用剪力 槽钢抗剪强度 面积(A) V1＝F4/2 V2＝Mn/2（D×1.414） V＝V1+V2 fv>V/A mm2 KN KN KN N/mm2 1570 31.000 60.899 91.899 58.534 满足 螺栓计算 d A ς σ 塔吊每肢螺栓数 螺栓直径 螺栓截面积 螺栓应力 剪力 ς＝N拔/A σ＝Mn/（2×D×1.414）/A 颗 mm m㎡ N/mm2 N/mm2 3 30 2121 297 28.718 满足 满足 12、QTZ80A塔式起重机基础计算表

符号 意义 公式 单位 计算值 F3=m×N KN KN M 节 KN KN KN KN.m KN.m KN 60.0 9.3 1.6 20.0 587.0 60.0 186.0 348.0 1242.0 72.0 钻孔灌注桩计算 G m b N F1 F2 F3 Mn M F4 桩上部钢支架总重 标准节重 标准节边长 标准节数量 塔吊自重（包括平衡重） 最大起吊重量 标准节总重 基础承受扭矩 倾覆力矩 水平荷载 BatchDoc Word文档批量处理工具

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ξ1 d D 钻孔灌注桩桩顶标高 桩安全系数 桩直径 桩间距 取桩有效长度（最大开挖深度 D=2d m 取 m m -9.05 2.0 0.80 1.600 23 l Ni 至桩底） 单桩承力设计值 m KN 1036.464 抗拔力设计值 N拔 R Up∑桩侧总极限摩擦阻力 桩端点极限承载力 Rk实际=fpAp+Up∑fsli Qk＝λRk KN KN KN KN 1666.301 904.779 2571.079 1542.648 符合 满足 KN KN -500.664 2072.929 单桩轴向承力安全值 qsili qpAp Rk实际 取桩长度后实际承载力 Qk 取桩长度后实际抗拔力 桩配筋计算 根据桩径按内插法计算工程桩 As Φ n 桩身配筋率(0.20%～0.65%) 截面钢筋面积 竖筋直径 竖筋数量 箍筋取 n=4As/（πΦ2） Φ8@200mm的螺旋箍筋 取 m2 mm 根 0.65% 0.003267 20.000 10.4 桩上部钢立柱计算 H A I合 I单柱 i合 i单柱 H型钢规格 桩顶到钢构件上端长度 横截面面积 四根立柱组合极惯性距 单柱极惯性矩 四根立柱组合回转半径 单柱回转半径 350×350×12×19 外部参照CAD自动计算 外部参照CAD自动计算 i=(I/4A)0.5 i=(I/A)0.5 m ㎡ m4 m4 M 30 9.9 0.017 0.044694 0.000675 0.809675 0.199039 φ＝λ合 四根立柱组合长细比 λ＝H/i λ＝H/i 12.165374 0.978 φ＝λ单柱 单柱长细比 ς合 最大应力 ς＝Ni/Aφ ς＝Ni/Aφ N/mm2 N/mm2 7.536206 62.179037 61.425 0.99 满足 满足 ς单柱 最大应力 钢构件插入桩深度（不计钢柱顶端阻力） BatchDoc Word文档批量处理工具

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σ d h 钢筋和混凝土的粘结应力（光面钢筋取1.5～3.5） 型钢等截面圆钢直径 插入桩长度 h=Ni/（σ×π×d） kN/m2 m m 1.5E+03 0.147 1.493 型钢上部水平钢板焊接强度验算 ς N lw t 焊接强度 塔吊拔力 焊缝长度 焊缝高度，等于6 Nwf1180lwtN/mm2 N mm mm 18.634 500664.356 4478.000 6.000 满足 缀条计验算 规格 V1 V2 V fv C12槽钢 塔吊水平力引起剪力 扭矩引起的剪力 水平力和扭矩组合作用剪力 槽钢抗剪强度 面积(A) V1＝F4/2 V2＝Mn/2（D×1.414） V＝V1+V2 fv>V/A mm2 KN KN KN N/mm2 1570 36.000 76.909 112.909 71.917 满足 螺栓计算 d A ς σ 塔吊每肢螺栓数 螺栓直径 螺栓截面积 螺栓应力 剪力 ς＝N拔/A σ＝Mn/（2×D×1.414）/A 颗 mm m㎡ N/mm2 N/mm2 3 30 2121 236 36.268 满足 满足

五、材料选用及施工方法 根据计算塔吊基础选用

1、桩基选用C30水下混凝土Φ800钻孔灌注桩，桩长（自桩顶垫层面以上100至桩底）为

23米，桩身配12Φ22主筋，φ8@200螺旋箍筋，桩顶以下3000采用φ8@100螺旋箍筋。2Φ12@2000焊接加强箍筋。QTZ80B（工作幅度60M，额定起重力矩800KN.M）2台，桩间距同标准节宽度为1800。QTZ80A（工作幅度55M，额定起重力矩800KN.M）4台，桩间距同标准节宽度为1600。。

2、格构立柱采用Q235 H型钢350×350×12×19，锚入桩身≥2500，长度详附图。缀条选用12#槽钢，上下各设双拼12#槽钢，每隔1500设12#槽钢水平撑及缀条斜撑。以加强其稳定性。。

3、塔身标准节与格构采用螺栓连接，为防止因H型钢立柱安装偏位，而造成塔身与格构产生较大剪力且安装困难，在格构顶部采用Q235 H型钢350×350×12×19十字水平梁。水平梁连接处用550×350×20加强板，与立柱处用牛腿焊接连接，立柱顶部用500×500×20钢板与标准节连接，采用2-M30螺栓及焊接固定。详附图

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4、塔吊标准节安装之前应对立柱格构标高进行复核，并用气割割平后再焊接连接板，确保顶部水平，保证塔身垂直。。

5、型钢格构立柱缀条随挖土进度焊接，以确保格构的稳定性。挖土完成后应尽快将露明铁件除锈，并刷防锈漆及与塔吊同色的保护漆。。 6、格构立柱应与灌注桩钢筋焊接接地。。

五、 附图

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