塔 吊 基 础 专 项 施 工 案
宁波建工集团工程建设有限公司
2006年11月
目 录 一.工程概况
二.塔吊方案编制依据： 三.设计原理
四.塔吊基础设计计算
塔吊专项方案
一、 工程概况：
宁波科技园区科技广场办公大楼为框剪12层结构，建筑面积42820平方米，其中地下室面积11600平方米。建筑主体最高为50米，塔吊最高需升至60米。为保证工程正常施工需要,在现场主楼北侧及广场中央位置布置2台塔吊.(塔吊位置见附图). 整个项目设QTZ63B5511塔式起重机两台，1#塔吊起重臂有效长度为50m，采用“十”字形独立承台，为主楼使用塔吊，采用附着式，塔吊最大起升高度可达85米，能够满足使用要求。2#塔吊起重臂有效长度为50m，采用“十”字形独立承台，为广场地下室使用塔吊，最大高度35米。基础详见附图《塔吊平面布置图》。承台几何尺寸见附图《塔吊基础施工图》，承台砼强度等级取C30，配置Ⅱ级钢筋。 二、塔吊方案编制依据：
1、江苏通联建筑机械厂提供的《QTZ63B5511塔式起重机使用说明书》；
2、塔式起重机安全规程GB5144-94； 3、塔式起重机操作使用规程ZBJ80012-89； 4、混凝土结构设计规范GB50010-2002； 5、建筑地基基础设计规范GB50007-2002； 6、科技园区科技广场办公大楼岩土工程勘察报告； 7、科技园区科技广场办公大楼工程结施图、建施图
三、塔吊基础设计原理：
GB/T13752-92《塔式起重机设计规范》第4.6.3条对固定式基础设计要求如下：
固定式塔式起重机（简称塔吊）使用的混凝土基础必须能承受工作状态和非工作状态下的最大荷载，并必须满足起重机抗倾覆稳定性的要求，故必须满足以下几点设计要求：
1、塔吊基础承载力验算； 2、塔吊地基承载力验算； 3、塔吊基础受弯承载力验算。 四、塔吊基础设计计算
（一）、塔吊的基本参数信息 2#塔吊：
塔吊型号:QTZ63， 塔吊起升高度H=35.0m， 塔吊倾覆力矩M=550.00kN.m， 混凝土强度等级:C30， 塔身宽度B=1.60m， 基础以上土的厚度不考虑， 自重F1=450.80kN， 基础承台厚度Hc=1.20m，承台内十字梁 最大起重荷载F2=60.00kN， 基础承台宽度Bc=5.00m， 桩钢筋级别:II级钢， 桩直径=0.80m， 桩间距a=3m， 承台钢筋间距S=200.00mm，双向 承台砼的保护层厚度=50.00mm。
（二）、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1=450.80kN， 塔吊最大起重荷载F2=60.00kN，
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=612.96kN， 塔吊的倾覆力矩M=1.4×550.00=770.00kN。 （三）、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。
1. 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。
其中 n──单桩个数，n=4；
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=612.96kN；
G──桩基承台的自重
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)=
1.2×(25×5.00×5.00×1.20+20×5.00×5.00×1.50)=1800.00kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取770.00kN.m； xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.5m；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值(kN)； 经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，
最大压力：N=(612.96+1800.00)/4+770.00×1.5/(4× 1.52)=731.57kN。 2. 矩形承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。 其中 Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)； xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取B/2- a/2=1 m； Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=247.14kN/m2； 经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×247.14×1.25=617.86kN.m。 能够满足要求。 （四、桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1条。 根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=731.57kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00； fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2； A──桩的截面面积，A=5.03×105mm2。
则，1.00×895142.44=8.95×105N≤14.30×5.03×105=7.19×106N； 经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求。 （五）、桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3条；根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=731.57kN；桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式： 最大压力:
其中 R──最大极限承载力；
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:
Qpk──单桩总极限端阻力标准值:
ηs, ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数， γs, νp──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数， qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值； qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=2.513m； Ap──桩端面积,取Ap=0.503m2； li──第i层土层的厚度,取值如下表； 厚度及侧阻力标准值表如下:
地质情况表塔吊位置参考ZK-5b孔土质情况。 层 号 层土层名称、状厚 态 m 钻孔灌注桩特地基征值 承载摩阻端承力 特征力 值 70 1（2） 粘土 1.4 16 2（1） 淤泥质粉质粘4.4 7 土 2（2） 淤泥质粉质粘5.0 8 土 3（1） 粉砂 5.7 26 50 60 50 70 3（2） 含砂性土粉砂 2.0 15 4（1） 粉质粘土
8.0 11 由于桩的入土深度为25.0m,所以桩端是在第41）层土层。进入持力层6.5米。 最大压力验算:
R=2.51×(1.40×16.00×0.97+9.40×7.00×0.97+5.70×26.00×
1.04+2.00×15.00×1.04+6.5)/1.67+1.18×1200.00×0.503/1.67=9.24×102kN；
上式计算的R的值大于最大压力731.57 kN,所以满足要求!
1#塔吊情况同上，计算满足要求。
六、钢格构式计算
依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。 1. 格构柱截面的力学特性： 格构柱的截面尺寸为0.50×0.50m； 主肢选用: 160×160×14角铁 ； 缀板选用(m×m):0.05×0.03
主肢的截面力学参数为 A0=48.8cm2，Z0=1.4cm，Ix0=2272.70cm；格构柱的x-x轴截面总惯性矩 经过计算得到： Ix=2×[2272.70+48.8×(50/2-1.4)2]=9152.12cm4； 2. 格构柱的长细比计算： 格构柱主肢的长细比计算公式：
其中 H ── 格构柱的总高度，取5.65m；
I ── 格构柱的截面惯性矩，取，Ix=9152.12cm4； A0 ── 一个主肢的截面面积，取48.8cm2。 经过计算得到 x=13.43。
分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式： 其中 h ── 缀板长度，取 h=0.80m。 b1── 格构架截面宽，取 b1=0.50m。 经过计算得 i1=(0.302/12+0.302/4)0.5=0.17m。 1=5.65/0.17=33.24。 换算长细比计算公式：
经过计算得到 kx=17.71。 3. 格构柱的整体稳定性计算：
格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式： 其中 N ── 轴心压力的计算值(kN)；取 N=1044.08kN； A── 格构柱横截面的毛截面面积，取4×48.8cm2； ── 轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；
根据换算长细比 0x=17.71，查《钢结构设计规范》得到 x=0.98。 经过计算得到 X方向的强度值为208.1N/mm2，不大于设计强度215N/mm2，所以满足要求!
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