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3塔吊基础专项施工方案

编号：

06-1

慈溪市商品市场园区综合商贸城工程

（塔吊基础）

专

项

施

工

方

案

编制人：

职务（称）

审核人：

职务（称）

审批人：

职务（称）

方远建设集团股份有限公司

日期：

2012年7月19日

一、工程概况3

四、塔机的选型4

五、塔吊的平面布置4

六、塔吊的组装高度5

七、塔机的型号及技术性能指标简介6

1、QTZ5510型塔吊6

1、QTZ5510型塔式起重机基础设计图9

2、QTZ80型塔式起重机基础设计图9

1、QTZ5510型塔吊格构式基础计算书9

2、QTZ80型塔吊格构式基础计算书26

附图：

1、塔式起重机基础设计图

2、塔式起重机基础平面定位图

3、塔式起重机平面布置图

一、工程概况

本工程为一类公建项目；单体建筑，地上主楼7层，辅房4层，地下1层；框架结构，建筑物最高高度为41.100m，总建筑面积151546.6平方米，地上面积120024.6平方米，地下室一层面积31522.0平方米，占地面积42930平方米。

为满足平面垂直运输及施工需要，我公司拟在施工现场投入6台塔吊。

二、编制依据

1、《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）；

2、《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）；

3、《建筑桩基础设计规范》（GJ94-2008）

4、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年版）；

5、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；

6、建筑、结构设计图纸；

7、《塔式起重机使用说明书》；

8、《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-92）；

9、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001、J119-2001）；

10、岩土工程勘察报告；

11、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ-T187-2009）

三、地质地貌情况

1、地形地貌

场地位于慈溪市浒山街道，地貌类型属宁绍平原中端，属第四系滨海相冲海积地层。

场地地势较为平缓。

2、地基土的构成及特征

根据勘察钻孔资料揭露，本场地自地表以下81.2m范围内的地基土性分为素填土，粉质粘土，淤泥质粉质粘土，粘质粉土，淤泥质粉质粘土，粉质粘土，粉质粘土，粘土，粉砂，粘土，砾砂夹圆砾。

3、水文地质概况

根据工程勘察报告揭露：

场址下以浅地下水主，可分为孔隙潜水、松散堆积层孔隙承压水等。

拟建场地内地下水对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水环境下有微腐蚀性，在干湿交替环境下属微腐蚀性。

由于水位较高，土的腐蚀性与地下水一致。

四、塔吊的选型

根据本工程内建筑物布局情况，应选择自升式固定塔吊，臂长55m，适宜的最大起重量应满足或大于6t。

各号位的塔吊选型见表一。

塔吊选型表

表一

号位

1#

2#

3#

4#

5#

6#

部位

13-15/f-h轴

22-23/S-T轴

21-23/F-H轴

11-12/D-F轴

1/01-1/K-L轴

6-8/W-X轴

塔吊

型号

QTZ80

QTZ80

QTZ80

QTZ5510

（QTZ63）

QTZ5510

（QTZ63）

QTZ5510

（QTZ63）

臂长m

55

55

55

55

55

55

五、塔吊的平面布置

一）应考虑的主要问题

1、建筑物应尽量在塔吊的有效覆盖范内；

2、对地下车库施工的影响和服务；

3、本工程的形体特征要不影响塔吊的组装和拆卸；

4、群塔之间的安全距离，低塔回转范围的边缘到高塔架体不小于2.50m。

二）塔吊的平面布置（见群塔平面布置图）

六、塔吊的组装高度

根据本工程建筑物主要参数，满足施工需要的组塔高度

H=H1+H2+H3+H4

其中：

H1—塔机转盘至塔尖高度，QTZ5510取6.00m,QTZ80取2.00m

H2—±0.00以下，塔架高度取3.35m

H3—±0.00以上建筑物高度,其中5#塔吊为24.3m、1＃、2＃、3＃、4＃、6＃塔吊为41.1m

H4—安全操作高度，取5.00m

塔吊计算组装总高度为：

1＃塔吊高度为（QTZ80）：

H=2.00+3.35+41.1+5.0=51.45m

2＃塔吊高度为（QTZ80）：

H=2.00+3.35+41.1+5.0=51.45m

3＃塔吊高度为（QTZ80）：

H=2.00+3.35+41.1+5.0=51.45m

4＃塔吊高度为（QTZ5510）：

H=6.00+3.35+41.1+5.0=55.45m

5＃塔吊高度为（QTZ5510）：

H=6.00+3.35+24.3+5.0=38.65m

6＃塔吊高度为（QTZ5510）：

H=6.00+3.35+41.1+5.0=55.45m

QTZ5510和QTZ80型塔吊第一节长度均为6米，标准节和加强节长度均为2.5米。

塔吊实际安装高度必须>塔吊计算组装高度

塔吊安装实际高度为：

1＃塔吊高度为：

H=6+2.5×19=53.5m>51.45m

2＃塔吊高度为：

H=6+2.5×19=53.5m>51.45m

3＃塔吊高度为：

H=6.00+2.5×19=53.5m>51.45m

4＃塔吊高度为：

H=6+2.5×20=56m>55.45m

5＃塔吊高度为：

H=6+2.5×14=41m>38.65m

6＃塔吊高度为：

H=6+2.5×20=56m>55.45m

七、塔机的型号及技术性能指标简介

1、QTZ5510型塔吊

QTZ63（QTZ5510）塔式起重机是由广西建工集团建筑机械制造有限公司根据最新标准设计的新型建筑用塔式起重机，该机为水平臂架、小车变幅，上回转自升式塔式塔机，允许安装独立高度为37.5米，允许最大安装高度为120米。

工作状态下作用

于基础的最大垂直荷载Pz=455KN、Py=30KN、M=1058KN米。

非工作状态下作用于基础的最大垂直荷载Pz=395KN、Py=53KN、M=1157KN米（其中：

Pz表示基础所受的垂直力、Py表示基础所受的水平力、M表示基础所受的倾翻力矩）。

其最大幅度为55m，最大起重量为6T，起重力矩符合最新塔式起重机基本参数。

该机上部采用液压顶升，增加或减少标准节，使塔机能随着建筑物的升高而平稳地升高，同时塔机的起升能力不因塔机的升高而降低。

其起升机构采用电磁离合器换档变速，同时采用带有涡流制动器的电动机，使得起升机构获的理想的起升速度及荷重的慢就位。

小车牵机构均装有电磁盘式制动器，使工作机构速度高且平稳可靠。

附着式的最大起升高度可达120m，附着式起重机的底架可直接安装在建筑物上。

为了保持塔身稳定性不减少其设计起重能力，设有五套附着装置。

2、QTZ80型塔吊型号及技术性能指标简介

QTZ80（TCT5512）平头塔式起重机是由广西建工集团建筑机械制造有限公司按照国家和行业标准，参照相应的国际标准设计、制造的一种上回转、水平变幅、自升塔式起重机；额定重力矩为885kN.m，最大起重量为6T。

该机各项性能参数先进、起升高度高、工作幅度大、作业空间广、使用效率高;在独立固定式基础上增加附着，以满足高层建筑施工要求，附着后起升高度可达140m，其塔身标准配置由10个标准节,3个加强标准节及一个固定基础节组成。

（1）工作及非工作状态作用于基础的最大垂直荷载及最大弯矩（详见附表1）

（2）塔机主要技术参数（详见附表2）

（3）起重特性参数（详见表3）

（5）供电要求：

供电容量：

32.9KW；供电电压：

380V（允差±10%）；供电频率：

50HZ。

附表1：

荷载

基础载荷

情况

Px

Py

Pz

Mx

My

Mz

工作状态

29

29

530

-989

-989

-335

非工作状态

53

53

470

-1170

-1170

1

附表2：

附表3

八、塔吊基础设计

1、QTZ5510塔式起重机基础设计图（详见后面附图）

2、QTZ80塔式起重机基础设计图（详见后面附图）

九、塔吊基础计算书

根据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ-T187-2009），3.0.2的塔吊基础设计基本原则，塔机在独立状态下，所承受的风荷载等水平荷载及倾覆力矩、扭矩对基础的作用效应最大。

附着状态下，塔机虽增加标准节自重，但对基础设计起控制作用的各种水平荷载及倾覆力矩、扭矩等主要由附墙装置承担，故附着状态可不计算。

本工程塔吊基础的计算，均以独立起升高度为计算起吊高度，QTZ80型独立起升高度40米，QTZ5510型独立起升高度37.5米。

1、QTZ5510型塔吊格构式基础计算书

QTZ5510型塔吊格构式基础计算书

（4、5、6#塔吊）

慈溪市商品市场园区综合商贸城工程工程；工程建设地点：

慈溪市中横线北马谭路西侧；属于框架结构结构；地上7层；地下1层；建筑高度：

41.1m；标准层层高：

5.1m；总建筑面积：

151546.6平方米；总工期：

570天。

本工程由慈溪长三角市场群投资有限公司投资建设，浙江佳境规划建筑设计研究院有限公司设计，慈溪市建筑设计研究院有限公司地质勘察，浙江中誉工程管理有限公司监理，方远建设集团股份有限公司组织施工；由陶有华担任项目经理，金传柱担任技术负责人。

本计算书主要依据本工程地质勘察报告，塔吊使用说明书、《钢结构设计规范》（GB50017－2003）、《钢结构设计手册》（第三版）、《建筑结构静力计算手册》（第二版）、《结构荷载规范》（GB5009－2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ-T187-2009）等编制。

一、塔机属性

塔机型号

QTZ5510（广西建机）

塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）

37.50

塔机独立状态的计算高度H（m）

40.50

塔身桁架结构

型钢

塔身桁架结构宽度B（m）

1.50

二、塔机荷载

1、塔机传递至承台荷载标准值

工作状态

塔机自重标准值Fk1（kN）

395.00

起重荷载标准值FQk（kN）

60.00

竖向荷载标准值Fk（kN）

455.00

水平荷载标准值Fvk（kN）

30.00

倾覆力矩标准值Mk（kN·m）

1058.00

非工作状态

竖向荷载标准值Fk'（kN）

395.00

水平荷载标准值Fvk'（kN）

53.00

倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）

1157.00

2、塔机传递至承台荷载设计值

工作状态

塔机自重设计值F1（kN）

1.35Fk1＝1.35×395.00＝533.25

起重荷载设计值FQ（kN）

1.35FQk＝1.35×60.00＝81.00

竖向荷载设计值F（kN）

533.25+81.00＝614.25

水平荷载设计值Fv（kN）

1.35Fvk＝1.35×30.00＝40.50

倾覆力矩设计值M（kN·m）

1.35Mk＝1.35×1058.00＝1428.30

非工作状态

竖向荷载设计值F'（kN）

1.35Fk'＝1.35×395.00＝533.25

水平荷载设计值Fv'（kN）

1.35Fvk'＝1.35×53.00＝71.55

倾覆力矩设计值M'（kN·m）

1.35Mk＝1.35×1157.00＝1561.95

三、桩顶作用效应计算

承台布置

桩数n

4

承台高度h（m）

1.20

承台长l（m）

4.00

承台宽b（m）

4.00

承台长向桩心距al（m）

2.60

承台宽向桩心距ab（m）

2.60

桩直径d（m）

0.70

承台参数

承台混凝土等级

C35

承台混凝土自重γC（kN/m3）

25.00

承台上部覆土厚度h'（m）

0.00

承台上部覆土的重度γ'（kN/m3）

19.00

承台混凝土保护层厚度δ（mm）

40

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（hγc+h'γ'）=4.00×4.00×（1.20×25.00+0.00×19.00）=480.00kN

承台及其上土的自重荷载设计值：

G=1.35Gk=1.35×480.00=648.00kN

桩对角线距离：

L=（ab2+al2）0.5=（2.602+2.602）0.5=3.68m

1、荷载效应标准组合

轴心竖向力作用下：

Qk=（Fk+Gk）/n=（395.00+480.00）/4=218.75kN

荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：

Qkmax=（Fk+Gk）/n+（Mk+FVkh）/L

=（395.00+480.00）/4+（1157.00+53.00×1.20）/3.68=550.71kN

Qkmin=（Fk+Gk）/n-（Mk+FVkh）/L

=（395.00+480.00）/4-（1157.00+53.00×1.20）/3.68=-113.21kN

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

=（533.25+648.00）/4+（1561.95+71.55×1.20）/3.68=743.46kN

Qmin=（F+G）/n-（M+Fvh）/L

=（533.25+648.00）/4-（1561.95+71.55×1.20）/3.68=-152.83kN

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）

400

格构式钢柱计算长度H0（m）

6.00

缀板间净距l01（mm）

500

格构柱伸入灌注桩的锚固长度（m）

3.00

格构柱分肢参数

格构柱分肢材料

L140X12

分肢材料截面积A0（cm2）

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）

3.90

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

340×50×10

格构式钢柱缀件截面积A1x'（mm2）

500

焊缝参数

角焊缝焊脚尺寸hf（mm）

6

焊缝计算长度lf（mm）

200

焊缝强度设计值ftw（N/mm2）

160

1、格构式钢柱换算长细比验算

整个格构柱截面对X、Y轴惯性矩：

I=4[I0+A0（a/2-Z0）2]=4×[603.68+32.51×（40.00/2-3.90）2]=36122.39cm4

整个构件长细比：

λx=λy=H0/（I/（4A0））0.5=600.00/（36122.39/（4×32.51））0.5=36.00

分肢长细比：

λ1=l01/iy0=50.00/2.77=18.05

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：

λ0max=（λx2+λ12）0.5=（36.002+18.052）0.5=40.27

满足要求！

2、格构式钢柱分肢的长细比验算

λ1=18.05≤min（0.5λ0max,40）=min（0.5×40.27,40）=20.14

满足要求！

3、格构式钢柱受压稳定性验算

λ0max（fy/235）0.5=40.27×（215/235）0.5=38.52

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：

φ=0.903

Qmax/（φA）=743.46×103/（0.903×13004）=63.31N/mm2≤f=215N/mm2

满足要求！

4、缀件验算

缀件所受剪力：

V=Af（fy/235）0.5/85=13004×215×10-3×（235/235）0.5/85=32.89kN

格构柱相邻缀板轴线距离：

l1=l01+5.00=50.00+5.00=55.00cm

作用在一侧缀板上的弯矩：

M0=Vl1/4=32.89×0.55/4=4.52kN·m

分肢型钢形心轴之间距离：

b1=a-2Z0=0.40-2×0.039=0.32m

作用在一侧缀板上的剪力：

V0=Vl1/（2·b1）=32.89×0.55/（2×0.32）=28.09kN

角焊缝面积：

Af=0.8hflf=0.8×6×200=960mm2

角焊缝截面抵抗矩：

Wf=0.7hflf2/6=0.7×6×2002/6=28000mm3

垂直于角焊缝长度方向应力：

σf=M0/Wf=4.52×106/28000=162N/mm2

垂直于角焊缝长度方向剪应力：

τf=V0/Af=28.09×103/960=29N/mm2

（（σf/1.22）2+τf2）0.5=（（162/1.22）2+292）0.5=136N/mm2≤ftw=160N/mm2

满足要求！

五、桩承载力验算

2#塔吊：

桩参数

桩混凝土强度等级

C35

桩基成桩工艺系数ψC

0.75

桩混凝土自重γz（kN/m3）

25.00

桩混凝土保护层厚度（mm）

50

桩入土深度lt（m）

38.00

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

HRB40010Φ16

地基属性

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）

粘性土

1.80

12.00

600.00

0.70

-

淤泥质土

2.80

7.00

700.00

0.70

-

粉土

3.20

12.00

600.00

0.70

-

粉砂

10.20

25.00

500.00

0.70

-

粘性土

22.60

10.00

600.00

0.70

-

粘性土

3.20

25.00

700.00

0.70

-

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=πd=3.14×0.70=2.20m

桩端面积：

Ap=πd2/4=3.14×0.702/4=0.38m2

Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap

=2.20×（2.20×7.00+3.20×12.00+10.20×25.00+20.00×10.0）+600.00×0.38=1349.82kN

Qk=218.75kN≤Ra=1349.82kN

Qkmax=550.71kN≤1.2Ra=1.2×1349.82=1619.78kN

满足要求！

2、桩基竖向抗拔承载力计算

Qkmin=-113.21kN<0

按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：

Qk'=113.21kN

桩身的重力标准值：

Gp=ltApγz=38.00×0.38×25.00=365.60kN

Ra'=uΣλiqsiali+Gp=2.20×（0.70×2.20×7.00+0.70×3.20×12.00+0.70×10.20×25.00+0.70×20.00×10.0）+365.60

=1484.51kN

Qk'=113.21kN≤Ra'=1484.51kN

满足要求！

3、桩身承载力计算

纵向普通钢筋截面面积：

As=nπd2/4=10×3.14×162/4=2011mm2

（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=743.46kN

ψcfcAp+0.9fy'As'=（0.75×17×0.38×106+0.9×（360×2010.62））×10-3=5544.01kN

Q=743.46kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=5544.01kN

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=152.83kN

fyAS=360×2010.62×10-3=723.82kN

Q'=152.83kN≤fyAS=723.82kN

满足要求！

4、桩身构造配筋计算

As/Ap×100%=（2010.62/（0.38×106））×100%=0.52%≥0.45%

满足要求！

4#塔吊：

桩参数

桩混凝土强度等级

C35

桩基成桩工艺系数ψC

0.75

桩混凝土自重γz（kN/m3）

25.00

桩混凝土保护层厚度（mm）

50

桩入土深度lt（m）

38.00

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

HRB40010Φ16

地基属性

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）

粘性土

1.80

12.00

600.00

0.70

-

淤泥质土

2.30

7.00

700.00

0.70

-

粉土

7.30

12.00

600.00

0.70

-

粉砂

7.90

25.00

500.00

0.70

-

粘性土

21.00

10.00

600.00

0.70

-

粘性土

4.50

25.00

700.00

0.70

-

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=πd=3.14×0.70=2.20m

桩端面积：

Ap=πd2/4=3.14×0.702/4=0.38m2

Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap

=2.20×（1.70×7.00+7.30×12.00+7.90×25.00+18.70×10.0）+600.00×0.38=1295.28kN

Qk=218.75kN≤Ra=1295.28kN

Qkmax=550.71kN≤1.2Ra=1.2×1295.28=1554.33kN

满足要求！

2、桩基竖向抗拔承载力计算

Qkmin=-113.21kN<0

按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：

Qk'=113.21kN

桩身的重力标准值：

Gp=ltApγz=38.00×0.38×25.00=365.60kN

Ra'=uΣλiqsiali+Gp=2.20×（0.70×1.70×7.00+0.70×7.30×12.00+0.70×7.90×25.00+0.70×18.70×10.0）+365.60

=1429.97kN

Qk'=113.21kN≤Ra'=1429.97kN

满足要求！

3、桩身承载力计算

纵向普通钢筋截面面积：

As=nπd2/4=10×3.14×162/4=2011mm2

（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：