建八局首银大厦塔吊基础施工方案.docx

一、 工程概况
首银大厦工程地处上海市延安西路与番禺路交叉口，占地面积约7025m2，建筑面积约50053.8m2.为一综合办公大楼和酒店式公寓大楼及一个商场（会所）组成，综合办公大楼地下2层，地上23层，建筑总高度为94.1m；酒店式公寓地下2层，地上24层，建筑总高度为88.7m；商场（会所）地下2层，地上3层，建筑总高度为16.1m。
因本工程地处市中心,施工现场基坑开挖后可利用场地狭小,基坑外不能提供足够位置来安置塔吊,因此考虑在基坑内安置一台F0/23B型号塔吊服务结构施工期间的垂直运输。
基坑面积约5500 m2，开挖深度达11米，设置两道钢筋混凝土支撑，工程量大，为尽快利用塔吊配合混凝土支撑及基础大底板施工，初步拟定在地下室结构施工前就将塔吊安装。因基坑又要开挖，故采用桩基并用支撑立柱将塔吊基础托起。本工程拟装置一台F0/23B塔吊，具体位置详见塔吊平面布置图（附图1）。塔吊基础采取四根Φ800X30000mm钻孔灌注桩，内插钢格构柱，格构柱伸入顶部做的4000X4000X1500mm混凝土承台，施工承台时，塔吊标准节埋入承台内。
二、 编制依据
2.1、《FO/23B塔式起重机使用说明书》
2.2《延安西路1160号地块补充岩土工程勘察报告》
2.3《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
2.4《建筑地基基础设计规范》（上海市标准）（DGJ08-11-1999）
2.5《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）
2.6《地基与基础施工及验收规范》（GBJ202-83）
2.7《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
2.8《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）
2.9《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
2.10《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）
2.11延安西路160地块相关围护桩及工程桩设计图纸
三、 塔吊基础设计
3.1支撑灌注桩设计
3.1.1塔吊基础采用四根钻孔灌注桩，内插钢格构柱，四根钻孔灌注桩桩位见桩位定位图（附图1）
3.1.2桩径Φ800，桩长30m（自-10.55m标高算起），主筋12Φ25，箍筋Φ8@200，加强钢筋2Φ16@2000,混凝土等级为水下C30
3.1.3钻孔灌注桩由专业单位定位施工，定位误差在20mm以内
3.1.4桩顶标高-10.55m,施工时混凝土泛浆高度为2.5米，此段混凝土在支架焊制横撑、斜撑时逐段凿除
3.1.5钻孔灌注桩施工严格按照相关技术规程、规范施工
3.2支撑立柱桩设计
3.2.1单根格构柱设计
3.2.1.1单根格构柱由4L140X12加-410X200X10缀板组成，柱截面尺寸460X460，长13.10 m，锚入钻孔灌注桩3m伸入钢筋混凝土承台600mm
3.2.2缀板采用材料为-410X200X10，在柱两头各留10mm作为焊缝位置。格构柱缀钣中心间距600mm，详见塔吊钻孔灌注桩配筋图(附图2)
3.2.3支撑立柱需穿过底板，在地下室施工前作好立柱的防水处理，在立柱边焊接止水钢板，详见塔吊钻孔灌注桩配筋图(附图2)
3.2.4格构柱间斜（平撑）设计
3.2.4.1为增加格构柱截面性能并减小长细比，确保整体稳定，在四根根格构柱上焊接斜（横）撑，即开挖时，每开挖到横撑节点标高立即进行该撑段的横撑和斜撑制作，采用[18a槽钢，间距1200mm,必须确保电焊质量，严禁拖延时间，造成结构失稳。
平（斜）撑见塔机钢格构柱立面图（附图3）
3.3塔吊承台
采用钢筋混凝土承台，尺寸为4000X4000X1500mm，内配钢筋双层双向Φ25@150，箍筋Φ14@300格构柱锚入承台600mm.承台混凝土强度C30
3.4塔吊底座与立柱桩构造措施
塔吊立柱桩锚进承台内,上口保持水平，用钢板桩封口，塔吊底座直接放在四根立柱桩上，同立柱桩焊牢。塔吊立柱桩锚进承台60cm，然后四周加焊12Φ25钢筋锚进承台。（详见附图4）
四、 塔吊基础设计计算书
因塔吊在非工作状况时为最不利情况，故只需计算塔吊非工作状况受力，据FO/23B塔吊使用说明书，塔吊安装到自由高度44.8m高度时要附墙，因此在进行荷载分析时，弯矩和剪力取在44.8m高度时塔吊非工作状态数值，竖向荷载取塔吊安装到最终安装高度时数值为安全取值。
4.1基本数据
根据F0/23B塔吊使用说明书，塔吊非工作状况受力数据如下:(M、H为自由高度处取值，V取最大安装高度取值为安全取值)
M=2569.49KN.M，H=123.65KN
V=972.5KN
式中:M:弯矩
H:水平力
V:竖向力
混凝土承台自重
G=4X4X1.5X25=600KN
4.2单桩承载力计算
4.2.1单桩承受荷载
塔吊自重及竖向作用力： F=1.2X972.5=1167KN
L140X12 25.52Kg/m
缀板 0.41X0.2X0.01X7.8X1000/0.6=10.66Kg/m
共计 36.18Kg/m
格构柱重 36.18X4X13.45=19.46KN
[18槽钢自重 g=62.06KN
由《建筑桩基技术规范》JGJ94-94
偏心竖向力作用下

Ni=(F+G+g)/4±Mxyi/Σyi2(X、Y轴受力相同)
=[1167+1.2（或1.0）X（600+19.46+62.06）]/4±（2569.49X1.0+123.65X1.5）X1.0/4X1.02（G和g对结构不利时取1.2，有利时取1.0）
不利时Nmax=1984.82/4+694.92=1191.13 KN（抗压状态）
Nmin=1984.82/4-694.92=-198.72 KN（抗拔状态）
有利时Nmax=1848.52/4+694.92=1157.05 KN（抗压状态）
Nmin=1848.52/4-694.92=-232.79 KN（抗拔状态）
综合知单桩 最大受压值为1191.13KN
最大受拉值为 232.79KN
4.2.2单桩设计荷载
桩底标高为-40.55，由地质报告得持力层选择第7 1-1层，该层为饱和、密实、中压缩性的砂质粘性土，满足持力层条件（见下图），单桩承载力设计值如下

抗拔桩承载力设计值
R抗拔=0.6XΣfsXL3.14d
=0.6X(20x2.0+25x4.0+35x18.0+64x4.0+68x2.0)x3.14x0.8
=1751.37KN>1.6x232.79=372.46KN
抗压桩承载力设计值
R抗压=0.6XΣfsXL3.14d+qsAp
=1751.37+401.92
=2153.29>1.6x1191.13=1905.81KN
满足竖向承载力要求。
4.3灌注桩配筋计算
4.3.1由于r0Nmax=1.0x1191.13=1191.13 KN
而fcxA=15x3.14x4002x0.8=6028.8 KN
即:单桩受力远小于砼的抗压强度, 故桩在考虑抗压情况下按设计可不配筋,但为了使用安全,同时考虑基础使用阶段所产生的拔力因素(具体抗拔配筋验算见4.5条抗倾覆验算)需配置钢筋。
4.3.2按构造配筋 As=Ρa=0.6%xπr2=0.6x3.14x4002=30.16cm2
配12Ф25 ，箍筋Ф8@200 AS=58.8>30.16cm2满足构造要求。
4.3.3桩自身抗拉强度N=fg As=3100x58.8=1822.88KN,远大于桩的抗拔设计值212.79KN,故配筋符合要求.
4.4格构柱承载力计算
截面性质
L140X12
A=32.51cm2
Ix=603.7cm4
Z0=3.9cm
式中：A：角钢截面积
Ix：惯性矩
Z0：重心矩
两方向对称
Ix=4X[(603.7+32.51X(46/2-3.9)2)=49855 cm4
回转半径：ix= (Ix /4A)1/2=19.58 cm
柱子计算长度,以悬臂计算
计算长度：L0x=10.1m
则长细比：λx =L0x/ Ix=1010/19.58=51.58
缀板 -410X200X10mm
中心间距 600mm
单根角钢长细比λ1=(60-20)/2.77=14.44<40(λ1<0.5λx)
换算长细比 λ0x=(51.582+14.442)1/2=53.56<150
b类构件查轴心受压构件稳定系数表得:
ψx=0.840
4.3.1 强度计算
N/ψxA=1191.13/（3251X4X0.840）=109.04/mm2〈215N/mm2
4.3.2整体稳定性验算
格构式压弯构件绕虚轴平面内稳定计算公式为：
N/ψxA+mxMd/[Wx(1-ψxXN/NEX )
欧拉公式 NEX=π2EA/λ0x2=π2X206000X4X3251/53.562=9338.20KN
非工作状况：N/ψxA+mxMd/[Wx(1-ψxXN/NEX )= 109.04〈215N/mm2
为确保安全，参照其他项目类似经验，按常规做法及构造要求，必须在四根格构柱之间焊接斜（平）撑（每1.2米设置见立面图），以增加格构柱截面性能，并能减小长细比，增强整体稳定。
4.3.3分肢稳定性计算
长细比λ1=(60-20)/2.77=14.44<40(λ1<0.5λx)
所以可不计算分肢稳定性
4.3.4缀板刚度验算
角钢对本身轴的惯性力矩I1=603.7cm4
柱分肢的线刚度为I/l=603.7/60=10.06
四块缀板线刚度之和为4X1/12X1X203/38=70.18
比值70.18/10.06=7.0〉6，可见缀板刚度足够。
4.3.5截面抗剪
作用于柱身的剪力V=Af/85(fy/235)1/2
=4x3251x215/85x(215/215) 1/2
=32892N=32.89kN
T=32892/4X3251=2.52N/mm2<215 N/mm2
满足要求。
4.3.6缀板焊缝连接验算
缀板与柱肢连接处的内力为
剪力T=（V/4）l/a=8.22X60/41=12.03KN
弯矩M=（V/4）l/2=4.11KN.m
缀板与柱肢连接用角焊缝 hf=8mm，焊缝两端用围焊，但是计算长度偏于安全地用焊缝长度lw=18cm
在剪力T和弯矩M共同作用下角焊缝的应力为：
[（M/βfWW）2+（T/AW）2]1/2
=[（6X4.11X106/1.22X0.7X8X182X102）2+（12.03X103/0.7X8X180）2]1/2
=（59.442+11.442）1/2
=60.53〈160 N/mm2
缀板连接符合要求。
4.4承台受力计算

4.4.1承台弯矩计算
钢筋采用Ⅱ级钢筋fg=3100kg/cm2,砼采用C30 fc=150kg/cm2
桩顶净反力：Ni=1191.13-(G+g)/4=1024.75KN(不考虑承台自重)
最大弯矩Mmax=Σηyinixi=2X0.5X1024.75X1.0=1024.75 KN.M
As=KM/0.9x100x3100
=1.4x1024.75x105/0.9x100x3100=51.42cm2
采用28Ф25，面积137.2 cm2〉51.42 cm2
故承台配筋28Ф25@150能满足抗弯要求。
因塔吊使用时的弯矩的方向随转向的改变而改变，另考虑到实际存在的扭矩，为确保使用要求，配双层双向Ф25@150钢筋,上下两层钢筋之间采用Ф14@300箍筋作为联系筋.(承台配钢筋见附图4)
4.4.2承台抗冲切验算
因塔吊标准节尺寸为1.8mx1.8m,各桩均在冲切正常范围内,故不会发生冲切破坏.
4.4.3承台抗剪切验算
因塔吊标准节尺寸1.8mx1.8m,四根桩桩距为2.0m,受力在竖向基本向下传递,不考虑剪切验算,能满足抗剪切要求。
4.5抗倾覆验算
由于本工程基坑开挖达到10多米，基础施工阶段塔吊附墙梁尚未安装，为防止因桩的抗拔力不足，在塔吊倾覆力矩M及水平力H作用下塔吊向基坑一侧倾覆，现对该桩基础进行抗倾覆验算，在确保使用安全。
在未考虑桩的自重下,由4.2算得桩的抗拔设计值R抗拔=1751.37KN远大于桩最大拔力372.46KN
故不可能发生倾覆现象.
灌注桩配筋计算中桩的配筋为12Φ25
As=12X4.9=58.8cm2
N=FgAs=3100X58.8=1822.8KN>抗拔承载力设计值
满足要求。
五、 塔吊基础施工注意事项
5.1塔吊必须待承台、桩基满足28天龄期及C30设计强度后（做好试块）方可进行安装
5.2在施工横（斜）剪刀撑时，严禁塔吊作业
5.3进行横（斜）撑焊接，焊接点在缀板上，不得直接焊角钢柱
六、 塔吊施工图
附图1、塔吊平面布置及塔吊桩位定位图
附图2、塔吊钻孔灌注桩配筋及格构柱详图
附图3、塔吊支撑立面图
附图4、承台配筋及立柱桩、塔吊标准节、承台节点构造图