塔吊四桩基础施工方案.doc

塔吊四桩基础施工方案

坪山新区体育中心二期招拍挂居住项目施工总承包工程

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汕头市建安实业（集团）有限公司

坪山新区体育中心二期招拍挂居住项目施工总承包工程

1#塔吊基础施工方案（西区）

编 制 人：

审 核 人：

审 批 人：

编制单位：汕头市建安实业(集团)有限公司

编制日期：二0一三年四月八日

目 录

一、工程概况 4
二、塔机概述及参数基本信息 6
三、塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算 6
四、塔吊稳定性验算 7
1、塔吊有荷载时稳定性验算 7
2、塔吊无荷载时稳定性验算 8
五、矩形承台弯矩的计算 9
六、矩形承台截面主筋的计算 11
七、矩形承台截面抗剪切计算 12
八、桩承载力验算 13
九、桩竖向极限承载力验算及桩长计算 13

一、工程概况
1、工程名称：坪山新区体育中心二期招拍挂居住项目施工总承包工程
2、建设地点：深圳市坪山新区新合路
3、建设单位：深圳市金地宝城房地产开发有限公司
4、使用功能：商住综合楼
5、设计标高±0.000相当于绝对标高黄海高程42.45m。
6、1号塔吊定位图和施工平面布置图如下：
㈠、1#塔吊定位图（西区地块）

㈡、施工平面布置图

二、塔机概述及参数基本信息
1号塔机安装在“坪山新区体育中心二期招拍挂居住项目施工总承包工程”西区5#、6#塔楼地块，主要满足覆盖5号楼33F（塔楼最高：97.45m）、6号楼33F（塔楼最高：97.45 m）和地下室的施工垂直运输的需要。
塔机独立固定式工作，最大起升工作高度可达220m（附着式），最大工作幅度60m，可在直径120m范围内一次性满足施工要求。
该塔机为QTZ800系列TC6013A-6型自升塔式起重机。是由中联重科股份有限公司建筑起重机械分公司制造，臂长60m，最大起重量6t，首次安装高度40.4m，其臂长为60m，额定起重力矩为800KN.m。
塔吊自重(包括压重)F1=1144kN（607KN+529KN压重）,最大起重荷载F2=60kN
塔吊倾覆力距M=800kN.m,塔身宽度B=1.8m
混凝土强度:C45,承台边长Lc=5.5m
桩直径d=0.5m,桩间距a=3.5m,承台厚度Hc=1.4m，桩入土深度为18.9m
基础以上土厚度D=1.4m （塔吊基础承台面可考虑不附土）
三、塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
塔吊自重(包括压重)F1=1144kN
塔吊最大起重荷载F2=60kN
作用于桩基承台顶面的竖向力 F=1.2×(1144+60)=1444.8kN
塔吊的倾覆力矩 M=1.4×800=1120kN.m
四、塔吊稳定性验算
塔吊稳定性验算可分为有荷载时和无荷载时两种状态。
1、塔吊有荷载时稳定性验算
塔吊有荷载时，计算简图：

塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算:

式中　K1──塔吊有荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；
G──起重机自重力(包括配重，压重),G=1444(kN)；
c──起重机重心至旋转中心的距离,c=0.5(m)；
h0──起重机重心至支承平面距离, h0=6(m)；
b──起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.5(m)；
Q──最大工作荷载,Q=60(kN)；
g──重力加速度(m/s2),取9.81；
v──起升速度,v=0.5(m/s)；
t──制动时间,t=20(s)；
a──起重机旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=15(m)；
W1──作用在起重机上的风力,W1=5(kN)；取自深圳地区系数
W2──作用在荷载上的风力,W2=1(kN)；取自深圳地区系数
P1──自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=8(m)；
P2──自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=2.5(m)；
h──吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=28(m)；
n──起重机的旋转速度,n=1(r/min)；
H──吊杆端部到重物最低位置时的重心距离，H＝46(m)；
──起重机的倾斜角(轨道或道路的坡度)，=2(度)。
经过计算得到　K1 =5.274
塔吊有荷载时，5.274大于1.15，稳定安全系数满足要求。
2、塔吊无荷载时稳定性验算
塔吊无荷载时，计算简图:

塔吊无荷载时,稳定安全系数可按下式验算:

式中　K2──塔吊无荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；
G1──后倾覆点前面塔吊各部分的重力,G1=1144(kN)；
c1──G1至旋转中心的距离,c1=0.5(m)；
b──起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=3(m)；
h1──G1至支承平面的距离,h1=6(m)；
G2──使起重机倾覆部分的重力,G2=800(kN)；
c2──G2至旋转中心的距离,c2=3.5(m)；
h2──G2至支承平面的距离,h2=30(m)；
W3──作用有起重机上的风力,W3=5(kN)；取自深圳地区系数
P3──W3至倾覆点的距离,P3=15(m)；
──起重机的倾斜角(轨道或道路的坡度)，=2(度)。
经过计算得到 k2=2.869
塔吊无荷载时，2.869大于1.15，稳定安全系数满足要求。

五、矩形承台弯矩的计算
计算简图：

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=1.2×(1144+60)=1444.8kN；
G──桩基承台的自重，
G= 1.2×(25×5.5×5.5×1.4+20×5.5×5.5×1.4)
=2286.9kN；
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)；
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=(F+G)/4+M×(a/1.414)/[2×(a/1.414)2] (M为塔吊的倾覆力矩，a为桩间距)
N=(1444.8+2286.9)/4+1120×(3.5/1.414)/(2×(3.5/1.414)^2)
=1159.165kN
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(m)；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n。
经过计算得到弯矩设计值：
N= (1444.8+2286.9)/4+1120×(3.5/2)/(4×(3.5/2)^2)=1092.925kN
Mx1=My1=2×(1159.165-2286.9/4)×(3.5/2-1.8/2)=998.648KN.m
六、矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。

式中 1──系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，1取为0.94,期间按线性内插法确定；1为1；
fc──混凝土抗压强度设计值21.1N/mm^2；
h0──承台的计算高度1.35m。
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=210N/mm2。
经过计算得:
s=998.648×1000000/1×21.1×5.5×1000×1.35×1000×1.35×1000=0.005
=1-(1-2×0.005)^(1/2)=0.005
s=1-0.005/2=0.998
Asx= Asy=998.648×1000000/(0.998×1.35×1000×210)=3529.627mm2。
七、矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条。
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，V=1159.165kN
考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

其中 0──建筑桩基重要性系数，取1.0；
λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处至x, y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=0.85m，当 λ<0.3时，取λ=0.3；当 λ>3时,取λ=3， 满足0.3-3.0范围；在0.3-3.0范围内按插值法取值。得λ=0.618181818181818；
──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，得β=0.131；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=21.1N/mm2；
b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5.5×1000 mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1.35×1000 mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=210.00N/mm2；
S──箍筋的间距，S=200mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
1159.165kN小于6716.763kN，承台满足抗剪要求！
八、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=1159.165kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中 0──建筑桩基重要性系数，取1.0；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；
A──桩的截面面积，A=0.196m2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋。
1159.165kN小于4135.6kN，桩顶轴向压力设计值满足要求。
九、桩竖向极限承载力验算及桩长计算
桩承载力计算依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)的第8.5.5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=1159.165kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：
最大压力:
R=qpaAp + upΣqsiaLi
其中 R──最大极限承载力,最大压力时取Nmax=1159.165kN；
qsia──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，取值如下表；
qpa──桩侧第i层土的极限端阻力标准值，取值如下表；
up──桩身的周长，u=1.57m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.196m2；
li──第i层土层的厚度,取值如下表；
第i层土层厚度及侧阻力标准值表如下:

序号
第i层土厚度(m)
第i层土侧阻力标
准值(kPa)
第i层土端阻力标准值(kPa)
1
3.3
35
2000
2
0.8
45
2600
3
16
35
2000
由于桩的入土深度为18.9m,所以桩端是在第3层土层。
最大压力验算:
0.196×2000+1.57×711.5=1509.555kN
最大压力1159.165kN小于桩竖向极限承载力设计值1509.555kN，满足要求！
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