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1、塔吊浅基础安全计算参与人员：文继涛 汪运廷 王文超 代巨祥 赵伟纪 胡鑫 指导老师：张正阳1 工程概况工程概况 工程位于位于清远市北江北岸，凤城大桥西北侧，一期工程由2栋32层44层超高层住宅和附属2层商业中心、整体2层地下室组成。一期总建筑面积为147459.71平方米，其中地上面积为115094.67平方米，地下面积为32365.04。高层建筑高度为110.7米135.3米。建筑用地为 32379.68平方米。1#楼由三个单元组成，层数分别为4144层；2#楼由三个单元组成，层数为3239层；基地西侧沿路设小区康体中心。基础结构型式为预制管桩桩基础，主体结构型式高层为混凝土框剪结构，多层为
2、混凝土框架结构。综合考虑现场布置，决定在施工现场内布置二台TC7013-10D型塔吊以及一台TC5013型塔吊以满足现场施工要求。2.1 塔吊部署塔吊部署1塔吊有效半径的计算根据现场实际情况，1#、2#楼各设置一台TC7013-10D型塔吊，具体情况如下：1#塔吊设置于1#楼B单元1BX-4至1BX-6轴之间，塔吊中心距1BX-A轴7.5m。2#塔吊设置于2#楼B单元2B-9至2B-12轴之间，距2B-A轴7.2m。3#塔吊设置于5#楼D-5至D-6轴之间，横向D-N至D-M轴之间。两台高塔工作面可覆盖1#、2#楼全部，并且互相之间有部分重叠，进行立体运输作业。TC7013型塔吊最大工作幅度为
3、70米，最大附着起升高度200米，最大起重量为10t。一台低塔覆盖5#楼全部及地下室部分，并且与1#高塔之间有部分重叠，进行立体运输作业。TC5013型塔吊最大工作幅度为50米，最大独立起升高度40米，最大起重量为6t。塔吊基础平面位置见附图。2 塔吊基础设计塔吊基础设计2 塔吊基础设计塔吊基础设计2塔吊有效起吊高度的计算塔吊的有效起吊高度HH建+h1+h2+h3其中：H建为塔吊基础面至建筑檐口的总高度；h1为塔吊基础顶至0.000的距离；h2为吊装物体至吊钩的距离；h3为操作面的高度。1#塔吊：H146.3+8.8+2+2=159.1（m）2#塔吊：H128.6+8.8+2+2=141.4（
4、m）3#塔吊：H11.3+8.8+0.4+2+2=24.5（m）综上，确定两台塔吊的安装高度为：1#塔吊：H=165m；2#塔吊：H=150m；3#塔吊：H=40m。塔吊平面布置详见附图，基础剖面如下图所示：2.2 塔吊塔吊选选型型根据本工程的特点，两台高塔租用长沙中联重工科技发展股份有限公司生产的TC7013-10D型塔吊，其主要技术参数有：起重半径：65m 无斜撑独立起升高度：60m最大起重量：10t（15 m处）最大工作幅度的起重量：1.61t每个标准节为：2.002.003.00m 额定功率：60kVA附着上方允许最大悬臂高度为37m一台低塔租用荆州江汉建筑工程机械有限公司生产的TC5
5、013型塔吊，其主要技术参数有：起重半径：50m 无斜撑独立起升高度：40m最大起重量：6t（14.1 m处）最大工作幅度的起重量：1.307t每个标准节为：1.601.602.50m 额定功率：31kVA2.3 塔吊基础的结构设计塔吊基础的结构设计塔吊基础采用500预应力管桩，单桩承载力设计值R=2000 KN、单桩抗拔力设计值Rv=500 KN。承台混凝土采用C35商品混凝土。在混凝土轴心抗拉强度值应达到C30时，即可进行安装工作（实际安装进入时间以留设的同条件养护混凝土试件抗压强度为准）。钢筋采用级，初步确定平面尺寸65006500mm，承台高度1500mm，表中数据为满足塔吊稳定性的最
6、小值。2.3.1 TC7013-10D塔吊自重（KN）最大起重荷载（KN）承台厚度（mm）最大倾覆力矩M（KN.m）最大基础水平力F（KN）11374110015005535.71612.3.1 TC5013塔吊基础采用承台天然基础。承台混凝土采用C35商品混凝土。在混凝土轴心抗拉强度值应达到C30时，即可进行安装工作（实际安装进入时间以留设的同条件养护混凝土试件抗压强度为准）。钢筋采用级，初步确定平面尺寸50005000mm，承台高度1350mm，承台顶面为基础底板底面标高。表中数据为满足塔吊稳定性的最小值。塔吊自重（KN）最大起重荷载（KN）承台厚度（mm）最大倾覆力矩M（KN.m）最大基
7、础水平力F（KN）495601350125969.22.4 塔吊基础计算塔吊基础计算1 1塔吊的基本参数信息塔吊的基本参数信息塔吊型号：TC7013-10D，塔吊起升高度H：165.000m，塔身宽度B：2m，基础埋深D：1.500m，自重F1：1137.41kN，基础承台厚度Hc：1.000m，最大起重荷载F2：100kN，基础承台宽度Bc：6.000m，桩钢筋级别:RRB400，桩直径：0.500m，桩间距a：5m，承台箍筋间距S：200.000mm，承台混凝土的保护层厚度：50mm，空心桩的空心直径：0.25m。2 2塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算塔
8、吊自重（包括压重）F1=1137.41kN，塔吊最大起重荷载F2=100.00kN，作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2(F1+F2)=1484.89kN，风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：Mkmax5535.7kNm；2.4.1 TC7013-10D1）桩顶竖向力的计算）桩顶竖向力的计算依据建筑桩技术规范（依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008）的第）的第5.1.1条，在实际情况中条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。所以取最不利情况计算。Ni=(F+G)/nMxyi/yi2Myxi/xi2其中其中 n单桩个数，单桩个数，n=4；F作用于桩基承台顶面的竖
9、向力设计值，作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1484.89kN；G桩基承台的自重：桩基承台的自重：G=1.2(25BcBcHc)=1.2(256.006.001.00)=1080.00kN；Mx,My承台底面的弯矩设计值，取承台底面的弯矩设计值，取7749.98kNm；xi,yi单桩相对承台中心轴的单桩相对承台中心轴的XY方向距离方向距离a/20.5=3.54m；Ni单桩桩顶竖向力设计值；单桩桩顶竖向力设计值；经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，最大压力：最大压力：Nmax=(1484.89+1080.00)/4+7749.983.54/(23.542)=17
10、37.24kN。最小压力：最小压力：Nmin=(1484.89+1080.00)/4-7749.983.54/(23.542)=-454.79kN。需要验算桩的抗拔需要验算桩的抗拔2）承台弯矩的计算）承台弯矩的计算依据建筑桩技术规范（依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008）的第）的第5.6.1条。条。Mx=Niyi My=Nixi其中其中 Mx,My计算截面处计算截面处XY方向的弯矩设计值；方向的弯矩设计值；xi,yi单桩相对承台中心轴的单桩相对承台中心轴的XY方向距离取方向距离取a/2-B/2=1.50m；Ni1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1
11、=Ni-G/n=1467.24kN；经过计算得到弯矩设计值：经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=21467.241.50=4401.71kNm。4承台截面主筋的计算承台截面主筋的计算依据混凝土结构设计规范依据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第第7.2条受弯构件承载力计算。条受弯构件承载力计算。s=M/(1fcbh02)=1-(1-2s)1/2 s=1-/2 As=M/(sh0fy)式中，式中，l系数，当混凝土强度不超过系数，当混凝土强度不超过C50时，时，1取为取为1.0,当混凝土强度等级为当混凝土强度等级为C80时，时，1取为取为0.94,期间按线性内插法得期间按线性内插法得1
12、.00；fc混凝土抗压强度设计值查表得混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；ho承台的计算高度：承台的计算高度：Hc-50.00=950.00mm；fy钢筋受拉强度设计值，钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；经过计算得：经过计算得：s=4401.71106/(1.0016.706000.00950.002)=0.049；=1-(1-20.049)0.5=0.050；s=1-0.050/2=0.975；Asx=Asy=4401.71106/(0.975950.00300.00)=15839.96mm2。由于最小配筋率为由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为所以
13、构造最小配筋面积为:6000.001000.000.15%=9000.00mm2。建议配筋值：建议配筋值：HRB335钢筋，钢筋，25175。承台底面单向根数。承台底面单向根数33根。实际配筋值根。实际配筋值16199.7mm2。5承台斜截面抗剪切计算承台斜截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范依据建筑桩技术规范(JGJ94-2008)的第的第5.6.8条和第条和第5.6.11条，斜截面受剪承载力满足下面公式：条，斜截面受剪承载力满足下面公式：0Vfcb0h0其中，其中，0建筑桩基重要性系数，取建筑桩基重要性系数，取1.00；b0承台计算截面处的计算宽度，承台计算截面处的计算宽度，b0=6000mm
14、；h0承台计算截面处的计算高度，承台计算截面处的计算高度，h0=950mm；计算截面的剪跨比，计算截面的剪跨比，=a/h0此处，此处，a=(5000.00-2000.00)/2=1500.00mm；当；当 3时时,取取=3，得，得=1.58；剪切系数，当剪切系数，当0.31.4时，时，=0.12/(+0.3)；当；当1.43.0时，时，=0.2/(+1.5)，得，得=0.06；fc混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；则，则，1.001737.24=1737.236kN0.0616.706000950/1000=5711.4kN；经过计算承台已满足抗剪
15、要求，只需构造配箍筋！经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！6桩竖向极限承载力验算桩竖向极限承载力验算单桩竖向承载力验算单桩竖向承载力验算:R=2000kNN=1737.236kN；单桩承载力设计值单桩承载力设计值R的值大于最大压力的值大于最大压力1737.24kN,所以满足要求所以满足要求!7桩基础抗拔验算桩基础抗拔验算单桩抗拔承载力验算单桩抗拔承载力验算:Rv=500kNN=454.79kN；单桩抗拔承载力设计值单桩抗拔承载力设计值Rv的值大于最大抗拔力的值大于最大抗拔力454.79kN,所以满足要求所以满足要求!8基础设计基础设计 综合考虑风险因素，综合考虑风险因素，TC7013-
16、10D型塔吊承台平面尺寸加大为型塔吊承台平面尺寸加大为65006500，高度，高度1500，垫层为垫层为100厚厚C15混凝土，承台混凝土强度等级为混凝土，承台混凝土强度等级为C35，底筋、面筋的纵横方向均为，底筋、面筋的纵横方向均为25175；竖主筋为竖主筋为20350梅花形布置。基础剖面图附后：（桩芯钢筋按工程结施图施工）梅花形布置。基础剖面图附后：（桩芯钢筋按工程结施图施工）桩基采用高强预制桩基采用高强预制500125AB型抗拔管桩。型抗拔管桩。2.4.2 TC50131参数信息参数信息塔吊型号：塔吊型号：TC5013，塔吊起升高度塔吊起升高度H：40.00m，塔身宽度塔身宽度B：1.6
17、m，基础埋深基础埋深d：1.00m，自重自重G：495kN，基础承台厚度基础承台厚度hc：1.35m，最大起重荷载最大起重荷载Q：60kN，基础承台宽度基础承台宽度Bc：5.00m，混凝土强度等级：混凝土强度等级：C35，钢筋级别：钢筋级别：HRB335，基础底面配筋直径：基础底面配筋直径：25mm 2塔吊对交叉梁中心作用力的计算塔吊对交叉梁中心作用力的计算1）塔吊竖向力计算）塔吊竖向力计算塔吊自重：塔吊自重：G=495kN；塔吊最大起重荷载：塔吊最大起重荷载：Q=60kN；作用于塔吊的竖向力：作用于塔吊的竖向力：FkGQ49560555kN；2）塔吊弯矩计算）塔吊弯矩计算风荷载对塔吊基础产生
18、的弯矩计算：风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：Mkmax1259kNm；3塔吊抗倾覆稳定验算塔吊抗倾覆稳定验算基础抗倾覆稳定性按下式计算：基础抗倾覆稳定性按下式计算：eMk/（Fk+Gk）Bc/3式中式中 e偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离；偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离；Mk作用在基础上的弯矩；作用在基础上的弯矩；Fk作用在基础上的垂直载荷；作用在基础上的垂直载荷；Gk混凝土基础重力，混凝土基础重力，Gk25551.35=843.75kN；Bc为基础的底面宽度；为基础的底面宽度；计算得：计算得：e=1259/(555+843.75)=0.9m 5/6=0.833m地面压应力计
19、算：地面压应力计算：Pk（Fk+Gk）/APkmax2(FkGk)/（3aBc）式中式中 Fk作用在基础上的垂直载荷；作用在基础上的垂直载荷；Gk混凝土基础重力；混凝土基础重力；a合力作用点至基础底面最大压力边缘合力作用点至基础底面最大压力边缘距离距离(m)，按下式计算：，按下式计算：aBc/20.5Mk/（FkGk）5/20.5-1259/(555+843.75)=2.635m。Bc基础底面的宽度，取基础底面的宽度，取Bc=5m；不考虑附着基础设计值：不考虑附着基础设计值：Pk（555843.75）/5255.95kPaPkmax=2(555+843.75)/(32.6355)=70.766
20、kPa；实际计算取的地基承载力设计值为实际计算取的地基承载力设计值为:fa=120.000kPa；地基承载力特征值地基承载力特征值fa大于压力标准值大于压力标准值Pk=55.950kPa，满足要求！，满足要求！地基承载力特征值地基承载力特征值1.2fa大于偏心矩较大时的压力标准值大于偏心矩较大时的压力标准值Pkmax=70.766kPa，满足要求！，满足要求！5基础受冲切承载力验算基础受冲切承载力验算依据建筑地基基础设计规范（依据建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）第）第8.2.7条。条。验算公式如下验算公式如下:F1 0.7hpftamho式中式中 hp-受冲切承载力截面高度影
21、响系数，当受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于不大于800mm时，时，hp取取1.0.当当h大于等于大于等于2000mm时，时，hp取取0.9，其间按线性内插法取用；取，其间按线性内插法取用；取 hp=0.95；ft-混凝土轴心抗拉强度设计值；取混凝土轴心抗拉强度设计值；取 ft=1.57MPa；ho-基础冲切破坏锥体的有效高度；取基础冲切破坏锥体的有效高度；取 ho=1.30m；am-冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；am=(at+ab)/2；am=1.60+(1.60+21.30)/2=2.90m；at-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础
22、交接处的受冲切承载力时，取柱宽（即塔身宽度）；冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽（即塔身宽度）；取取at1.6m；ab-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；以内，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；ab=1.60+21.30=4.20；Pj-扣除基础自重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础
23、可取基础边缘处最大地基扣除基础自重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；取土单位面积净反力；取 Pj=84.92kPa；Al-冲切验算时取用的部分基底面积；冲切验算时取用的部分基底面积；Al=5.00(5.00-4.20)/2=2.00m2 Fl-相应于荷载效应基本组合时作用在相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。上的地基土净反力设计值。Fl=PjAl；Fl=84.922.00=169.84kN。允许冲切力：允许冲切力：0.70.951.572900.001300.00=3936068.50N=3936.07
24、kN Fl=169.84kN；实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！6承台配筋计算承台配筋计算1）抗弯计算）抗弯计算依据建筑地基基础设计规范（依据建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）第）第8.2.7条。计算公式如下条。计算公式如下:MI=a12(2l+a)(Pmax+P-2G/A)+(Pmax-P)l/12式中：式中：MI-任意截面任意截面I-I处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值；处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值；a1-任意截面任意截面I-I至基底边缘最大反力处的距离；取至基底边缘最大反力处的距离；取a1=(
25、Bc-B)/2(5.00-1.60)/2=1.70m；Pmax-相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值，取相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值，取84.92kN/m2；P-相应于荷载效应基本组合时在任意截面相应于荷载效应基本组合时在任意截面I-I处基础底面地基反力设计值，处基础底面地基反力设计值，PPmax（3aal）/3a84.92(31.6-1.7)/(31.6)=54.844kPa；G-考虑荷载分项系数的基础自重，取考虑荷载分项系数的基础自重，取G=1.3525BcBchc=1.35255.005.001.35=1139.06kN/m2；l-基础宽度
26、，取基础宽度，取l=5.00m；a-塔身宽度，取塔身宽度，取a=1.60m；a-截面截面I-I在基底的投影长度在基底的投影长度,取取a=1.60m。经过计算得经过计算得MI=1.702(25.00+1.60)(84.92+54.84-21139.06/5.002)+(84.92-54.84)5.00/12=172.09kNm。2）配筋面积计算）配筋面积计算 s=M/(1fcbh02)=1-(1-2s)1/2 s=1-/2 As=M/(sh0fy)式中，式中，l-当混凝土强度不超过当混凝土强度不超过C50时，时，1取为取为1.0,当混凝土强度等级为当混凝土强度等级为C80时，取为时，取为0.94
27、,期间按线性内插法确定，期间按线性内插法确定，取取l=1.00；fc-混凝土抗压强度设计值，查表得混凝土抗压强度设计值，查表得fc=16.70kN/m2；ho-承台的计算高度，承台的计算高度，ho=1.30m。经过计算得：经过计算得：s=172.09106/(1.0016.705.00103(1.30103)2)=0.001；=1-(1-20.001)0.5=0.001；s=1-0.001/2=0.999；As=172.09106/(0.9991.30103300.00)=441.54mm2。由于最小配筋率为由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为所以最小配筋面积为:5000.00135
28、0.000.15%=10125.00mm2。故取故取 As=10125.00mm2。建议配筋值：建议配筋值：HRB335钢筋，钢筋，25230mm。承台底面单向根数。承台底面单向根数21根。实际配根。实际配筋值筋值10308.9 mm2。7基础设计基础设计 综合考虑风险因素，综合考虑风险因素，TC5013型塔吊承台平面尺寸设计为型塔吊承台平面尺寸设计为50005000，高度，高度1350，垫层为，垫层为100厚厚C15混凝土，承台混凝土强度等级为混凝土，承台混凝土强度等级为C35，底筋、面筋的纵横方向均为，底筋、面筋的纵横方向均为25200；竖主筋为；竖主筋为20400梅花形布置。基础剖面图附后。梅花形布置。基础剖面图附后。3 防雷接地防雷接地塔吊基础防雷接地采用扁铁塔吊基础防雷接地采用扁铁404两根，与承台基础钢筋网片相连，引出承台两根，与承台基础钢筋网片相连，引出承台基础外基础外2米，与建米，与建筑基础防雷接地相接。筑基础防雷接地相接。塔机的组成塔机的组成谢谢观赏，再见！谢谢观赏，再见！