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用于深基坑施工的塔吊基础设计

塔吊基础上作用的荷载

根据国家标准《塔式起重机设计规范》(GB/T13752)规定，作用在塔吊上的荷载分4类。

①基本荷载：包括自重、起升荷载、各种动荷载和离心荷载；

②附加荷载：主要是工作状态下的风载(不分地区，统一取0.25kN/㎡)；

③特殊荷载：包括非工作状态下的风荷载(离地面高20m以内，取0.8kN/㎡；20-100m，取1.2kN/㎡；大于100m，取1.30kN/㎡)以及试验荷载和工作状态下碰撞荷载；

④其他荷载：包括安装荷载，工作平台及通道所受荷载及运输荷载。

对于塔吊基础而言，其所受的外荷载必须与塔吊本身所受的荷载相协调一致。因此，在考虑塔吊对基础的倾覆力矩时，除吊重产生的静力矩外，还有动荷载及风荷载产生的力矩，其中风荷载产生的力矩是总的倾覆力矩的主要组成部分，决不能忽视。所以设计塔吊基础时，必须要求塔吊制造厂家提供包括工作状态与非工作状态下

作用在基础上的各项荷载，这是塔吊制造厂应尽的义务。

塔吊设计是采用“允许应力法”（是机器设备的钢结构）；而塔吊基础是建筑构件，应按“极限状态设计法”。也就是说，塔吊基础设计时，应按现行的国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)或按《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008)的有关规定进行。

塔吊基础上所受到的各种力，如图1所示，具体数值见表1。

F

FM

F

B

h

塔吊基础

（承台）

图1 作用在塔吊上的力

图中：Mk——塔吊作用在基础面上的弯矩(kN·m)；Mt——塔吊作用在基础面上的扭矩(kN·m)；Fv——塔吊作用在基础面上的竖向力(kN)；Fh——塔吊作用在基础面上的水平力(kN)；Fg——混凝土基础(承台)的重力(自重)(kN)；h——基础高度(m)；

B——基础宽度(m)(一般情况下，承台为正方形基础)。

固定式塔吊QTZ80F传到基础的力 表1

状况

竖向力Fv

(kN)

水平力Fh

(kN)

倾覆力矩Mk

(kN﹒m)

扭矩

Mt(kN﹒m)

工作状态

717.47

51.14

1493.89

212.5

非工作状态

496.43

98.63

2100.52

0

荷载取值规定如下：

①确定单桩承载力时，传至承台底面上的荷载效应应按“正常使用极限状态”下

荷载效应的标准组合(不乘荷载分项系数)，相应的抗力采用单桩承载力特征值(Ra)。

②在确定桩体配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合，应按“承

载能力极限状态”下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数(rG、rQ)，求得设计值。

桩基设计

单桩竖向力计算。此时，假定塔基所受的竖向力由桩数平均承担。

当轴心荷载作用时:

N?Fv?Gk

n

当偏心荷载作用时:

N?Fv?Gk

n

式中： N——单桩竖向力(标准值)；

?Mxyi

i?y2

i

?MyXi

i?X2

i

Fv——相应于荷载效应标准组合时，塔吊传至承台顶面的竖向力值(KN)；Gk——承台自重(及承台上土重)(标准值)；

Mx、My——作用在承台面上的弯矩(标准值)；

Xi、yi——桩i至桩群形心的y、X轴线的距离；

n——桩数。

初步确定各项参数

根据工程经验，初步确定桩径(d)、桩长(l)、桩埋入坑底下的深度(hD)和桩距，桩

的间距一般不小于3d(d为桩径)，以减小挤土效应。

单桩承载力验算

按国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第8.5.5条，或按《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009第6.3.4条，可按地质报告所提供的土的物理指标与土层情况，计算出单桩竖向承载力特征值Ra，满足：

Ra?qpaAp?up?qsiali?N，N?Ra

式中：Ra——单桩竖向承载力特征值(kN)；

pqpa——桩端阻力特征值(可由地质报告中取得)(kPa)；qsia——桩侧阻力特征值(可由地质报告中取得)(kPa)；A——桩底端横截面面积(m2)；

p

Up——桩身周边长度(m)；

li——第i层土的厚度(m)；

N——单桩竖向力(标准值)。

桩身配筋验算

先初步确定桩身混凝土强度等级及桩径，求出轴向压力设计值，采用《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中偏心受压构件计算所需配筋。

灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%-0.65%(小直径桩取大值)。

桩身混凝土强度验算

按规范GB50007-2002第8.5.9条规定：“桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求”。此时，桩身强度应符合下式：

桩轴心受压时:

Q?Apfc?c

式中：Q——相应于荷载效应