塔吊基礎設計、驗算和附墻驗算要求

塔吊建筑機械廠(http://www.by2cn.com)在本文中講述：塔吊基礎設計、驗算和附墻驗算要求。

1、計算出塔吊自重及豎向荷載（包括基礎自重及其他荷載）
2、安全與穩定性驗算（抗傾翻） K= M穩 M 傾 ≥1.4 —— （1） 式中：K——穩定安全系數 M穩——恒定豎直向下總荷載的穩定力矩 M傾——按水平荷載計算的傾履力矩 注：塔吊使用說明中，基礎所受的傾翻力矩、基礎所受的水平力（風荷）、基礎所受的垂直力等均有參數取值。

3、塔吊基礎一般構造要求：

（1）塔吊基礎因承受反復荷載，要求上下底均雙向配置鋼筋，鋼筋直徑不宜小于Φ20，間距不宜大于200mm。
（2）鋼筋保護層當有墊層時，不少于 35mm，無墊層時不宜小于70mm。墊層厚度宜為50～100mm，墊層砼不宜低于C10。
（3）伸入基礎的樁筋不少于45d，樁伸入基礎50mm，表面鑿毛。
（4）塔吊基礎施工必須與機械設備人員密切配合，有關的預埋件必須嚴格經校正驗收簽認，才能隱蔽澆灌砼。
（5）基礎砼要求一次澆灌完畢，澆水養護7 天，砼強度達到75% 以上才能安裝塔吊。

4、一般地基塔吊基礎設計

（1）一般粘性土或經過回填碎石分層夯實的土層設置塔吊基礎時，一般采用整體式基礎，費用較省，但要求基底有穩定厚度的土層，基礎底板下面沒有淤泥等軟弱土層。允許承載力一般滿足 150-～ 200KN/m 2 左右。
（2）塔吊基礎設計應參照產品說明書中列出的塔吊工作狀態和非工作狀態的有關數據，并根據施工的實際情況，選擇一種狀態作為計算依據。并在施工，安裝使用過程中嚴格控制，力求理論與實際情況相符。確保安裝和使用安全。 塔吊基礎按偏心受壓基礎設計，按以下步驟進行。

a）按軸心受壓基礎底面計算，求出所需的底面積，然后根據偏心距大小增加20～40%，來估算基底面積，即： A=（1.2～1.4） F f-r o d ——（2） 式中：A——基礎底面積（m 2 ） F——基礎頂面的豎向荷載設計值（KN） f——地基持力層土的承載力設計值（或地基允許承載力） r o ——基礎及回填土的平均重度（KN/m 2 ）一般取r o =20KN/m 3 。 d——基礎埋置深度

b）驗算基底壓應力

　　分別計算基底的平均壓應力 P 和基礎邊緣的最大壓應力 P max 并應符合下列要求。 P≤f P max ≤1.2f 如不滿足上列要求可增大基底面積，直到得出比較合適的基底面積。

c）如受壓區范圍內有較弱下臥層時，尚應按地基規范驗算下臥地基承載力或增加基底面積，增加埋深，或改用樁支承基礎。

d）偏心荷載作用時最大，及最小壓力應計算： P max P min = N+G A ± M W ——（3） 式中：M——作用于基礎底面的力矩設計值； W——基礎底面的斷面抵抗矩； P max ——基礎邊緣的最大壓應力設計值； P min ——基礎邊緣的最小壓應呼設計值； A——基礎底面積 N——基礎底面的豎向荷載； G——起重機自重（包括配重、壓重） 當P min 出現負值，即偏心距e＞b/6 時P max 應按下式計算： P max = 2（N+G） 3ba ——（4） 式中：b——垂直于力矩作用方向的基礎底面邊長； a——合力作用點到基礎底面最大壓力邊緣的距離。

e）基礎配筋計算：

①抗沖切計算，決定基礎高度，為了保證基礎不發生沖切破壞，應滿足下列要求： F L ≤0.6f t bho ——（5） 式中：F L ——P f A F L ——作用在沖切破壞錐體斜截面以外地基凈反力產生的沖切力(KN) P f ——偏心受壓基礎邊緣的最大凈反力（扣除基礎自重及其上的土重） 7 b——基礎寬度 ho——基礎沖切破壞錐體的有效高度 A——沖切驗算時取的基底面積（用 ABCD 陰影面積表示）附圖 f t ——砼軸心抗拉強度設計值（KN/m 2 ）
②偏心受壓基礎底板彎矩配筋計算，臺階高寬比小于或等于2.5，和偏心距小于或等于1/6 基礎寬度時， M 1 =1/12a 2 1 （2b+a）（P imax +P it ） ——（6） 式中：P imax ——基底邊緣最大凈反力KN/m 2 P it ——截面I-I 處基底凈反力KN/m 2 基礎底板配筋按下式計算： A S = M 1 0.9f y ho ——（7） 式中：M 1 ——計算截面彎矩（N.mm） f y ——鋼筋抗拉強度設計值N/mm 2 ho——基礎有效高度（mm） 根據計算結果：A S 砼標號查表得出受彎構件配筋率，計算出相應配筋率的鋼筋截面。 查表得出雙向縱筋、垂直拉結筋、中間拉結筋。 所配鋼筋截面大于計算鋼筋截面，即滿足條件要求。

5、樁支承塔吊基礎設計

　　塔吊基礎下面有軟弱土層如淤泥等，宜采用樁支承塔吊基礎，樁基礎可用人工挖孔樁，鉆孔樁或預制鋼筋砼樁和現澆鋼筋砼樁，樁的布置一般采用4 樁支承的方式。 8 以安裝階段的最不利狀態時為例 （1）計算出基礎自重，四枝樁自重，取平均樁長 樁的反力∑M A =0，計算每支樁荷載 （2）樁支承力計算 a）樁基豎向承載力設計值 R=Q uk /r sp ——（8） 式中：Q uk ——單樁豎向極限承載力標準值 r sp ——豎向承載力抗力分項系數 Q xk =Q sk +Q pk =U∑q sik Li+q pk A p ——（9） 式中：Q sk ——樁極限側阻力標準值 Q pk ——樁極限端阻力標準值 Q sik ——樁周第i 層土極限陰力標準值 Li——樁越第i 層土厚度 a——樁端阻力修正系數 q pk ——樁端阻力標準值 A p ——樁端面積 U——樁周長 查設計規范 b）樁身強度驗算： r o N≤f c A ——（10） 式中：r o ——建筑重要性系數可取0.9 N——樁頂軸向壓力設計值 9 f c ——砼軸心抗壓強度設計值，例如鉆孔樁工藝系數0.8 A——樁身截面積 注：承臺梁按簡支梁計算

6、與地下室底板結合一起的塔吊基礎設計

　　由于地下室面積比較大，或者為了方便物料的運輸，或者場地十分窄小，有時需要把塔吊布置在地下室底板以內，有兩種處理方法： 第一種方法：把整個塔吊基礎的頂面放在地下室底板以下，這樣做當然是與工程結構本身無關，他可以早期施工，早期使用塔吊，因為塔吊要穿過地下室底板。一般要埋掉半截塔身。 第二種方法：把塔吊基礎和地下室底板結合在地下一起設計，他的優點是完全或部分節省了設置塔吊基礎的費用，但要設置暗梁鋼筋。基礎砼標號要與地下室底板砼標號一致。 他有三種方式：a）塔吊基礎在底板以下；b）塔吊基礎在底板內； c）塔吊基礎利用基礎梁。 基礎設計思路如下： ①計算依據產品說明書。地下室底板設計施工圖 ②鋼筋砼設計規范 ③對增加的2 條暗梁按簡支梁進行抗彎、抗剪、搞沖切驗算 ④對主梁進行抗彎驗算 ⑤比較容易忽略的是抗沖切計算 注：抗彎、抗剪計算按一般鋼筋砼結構進行，在此省略。 抗沖切計算公式如下： 10 Fe≤0.6f t U m h o ——（11） 式中：F t ——軸力設計值（集中力） U m ——距集中荷載作用面積周邊ho/2 處的周長 h o ——板厚 f t ——砼抗拉強度，根據砼不同標號取值 注：若純砼抗沖切不滿足要求，須要配筋，按下式進行計算： Fc≤0.3f t U m h o +0.8f y A svu ——（12） 式中：f y ——鋼筋抗拉強度設計值 A svu ——與呈45 0 沖切破壞斜截面相交的全部箍筋截面積。 構造上的要求： 1）為了保證上部塔身的位置和垂直度準確無誤，用一節塔身與預埋件聯接后整體埋設，方便定位和垂直度的觀測。預埋件用粗短鋼筋臨時焊接于暗梁鋼筋上固定。 2）為了保證預埋件底部砼密實，預埋件底部離墊層表面應放 100mm 的間隔。 3）若從計算上滿足條件要求還不夠，應從塔吊基礎與地下室底板的設計計算和施工措施上進行周密考慮，不能有任何的疏忽，施工前要制定方案報審，取得設計和甲方認可后再正式施工。確保施工順利進行。

7、塔吊附墻驗算

　　驗算時可以取最不利受力狀態下的三點附墻，通過風載取值、內力計算，取風載最大點驗算附墻桿軸心受壓強度，軸心受壓穩定性是否滿足條件要求。附墻驗算可結合 11 實際情況在《混凝土結構計算手冊》中查表、取值和引用相關公式進行驗算。 注：塔吊基礎和附墻驗算應附荷載及受力圖。