塔吊基础设计、验算和附墙验算要求

塔吊建筑机械厂(http://www.fx68.net)在本文中讲述：塔吊基础设计、验算和附墙验算要求。

1、计算出塔吊自重及竖向荷载（包括基础自重及其他荷载）
2、安全与稳定性验算（抗倾翻） K= M稳 M 倾 ≥1.4 —— （1） 式中：K——稳定安全系数 M稳——恒定竖直向下总荷载的稳定力矩 M倾——按水平荷载计算的倾履力矩 注：塔吊使用说明中，基础所受的倾翻力矩、基础所受的水平力（风荷）、基础所受的垂直力等均有参数取值。

3、塔吊基础一般构造要求：

（1）塔吊基础因承受反复荷载，要求上下底均双向配置钢筋，钢筋直径不宜小于Φ20，间距不宜大于200mm。
（2）钢筋保护层当有垫层时，不少于 35mm，无垫层时不宜小于70mm。垫层厚度宜为50～100mm，垫层砼不宜低于C10。
（3）伸入基础的桩筋不少于45d，桩伸入基础50mm，表面凿毛。
（4）塔吊基础施工必须与机械设备人员密切配合，有关的预埋件必须严格经校正验收签认，才能隐蔽浇灌砼。
（5）基础砼要求一次浇灌完毕，浇水养护7 天，砼强度达到75% 以上才能安装塔吊。

4、一般地基塔吊基础设计

（1）一般粘性土或经过回填碎石分层夯实的土层设置塔吊基础时，一般采用整体式基础，费用较省，但要求基底有稳定厚度的土层，基础底板下面没有淤泥等软弱土层。允许承载力一般满足 150-～ 200KN/m 2 左右。
（2）塔吊基础设计应参照产品说明书中列出的塔吊工作状态和非工作状态的有关数据，并根据施工的实际情况，选择一种状态作为计算依据。并在施工，安装使用过程中严格控制，力求理论与实际情况相符。确保安装和使用安全。 塔吊基础按偏心受压基础设计，按以下步骤进行。

a）按轴心受压基础底面计算，求出所需的底面积，然后根据偏心距大小增加20～40%，来估算基底面积，即： A=（1.2～1.4） F f-r o d ——（2） 式中：A——基础底面积（m 2 ） F——基础顶面的竖向荷载设计值（KN） f——地基持力层土的承载力设计值（或地基允许承载力） r o ——基础及回填土的平均重度（KN/m 2 ）一般取r o =20KN/m 3 。 d——基础埋置深度

b）验算基底压应力

　　分别计算基底的平均压应力 P 和基础边缘的最大压应力 P max 并应符合下列要求。 P≤f P max ≤1.2f 如不满足上列要求可增大基底面积，直到得出比较合适的基底面积。

c）如受压区范围内有较弱下卧层时，尚应按地基规范验算下卧地基承载力或增加基底面积，增加埋深，或改用桩支承基础。

d）偏心荷载作用时最大，及最小压力应计算： P max P min = N+G A ± M W ——（3） 式中：M——作用于基础底面的力矩设计值； W——基础底面的断面抵抗矩； P max ——基础边缘的最大压应力设计值； P min ——基础边缘的最小压应呼设计值； A——基础底面积 N——基础底面的竖向荷载； G——起重机自重（包括配重、压重） 当P min 出现负值，即偏心距e＞b/6 时P max 应按下式计算： P max = 2（N+G） 3ba ——（4） 式中：b——垂直于力矩作用方向的基础底面边长； a——合力作用点到基础底面最大压力边缘的距离。

e）基础配筋计算：

①抗冲切计算，决定基础高度，为了保证基础不发生冲切破坏，应满足下列要求： F L ≤0.6f t bho ——（5） 式中：F L ——P f A F L ——作用在冲切破坏锥体斜截面以外地基净反力产生的冲切力(KN) P f ——偏心受压基础边缘的最大净反力（扣除基础自重及其上的土重） 7 b——基础宽度 ho——基础冲切破坏锥体的有效高度 A——冲切验算时取的基底面积（用 ABCD 阴影面积表示）附图 f t ——砼轴心抗拉强度设计值（KN/m 2 ）
②偏心受压基础底板弯矩配筋计算，台阶高宽比小于或等于2.5，和偏心距小于或等于1/6 基础宽度时， M 1 =1/12a 2 1 （2b+a）（P imax +P it ） ——（6） 式中：P imax ——基底边缘最大净反力KN/m 2 P it ——截面I-I 处基底净反力KN/m 2 基础底板配筋按下式计算： A S = M 1 0.9f y ho ——（7） 式中：M 1 ——计算截面弯矩（N.mm） f y ——钢筋抗拉强度设计值N/mm 2 ho——基础有效高度（mm） 根据计算结果：A S 砼标号查表得出受弯构件配筋率，计算出相应配筋率的钢筋截面。 查表得出双向纵筋、垂直拉结筋、中间拉结筋。 所配钢筋截面大于计算钢筋截面，即满足条件要求。

5、桩支承塔吊基础设计

　　塔吊基础下面有软弱土层如淤泥等，宜采用桩支承塔吊基础，桩基础可用人工挖孔桩，钻孔桩或预制钢筋砼桩和现浇钢筋砼桩，桩的布置一般采用4 桩支承的方式。 8 以安装阶段的最不利状态时为例 （1）计算出基础自重，四枝桩自重，取平均桩长 桩的反力∑M A =0，计算每支桩荷载 （2）桩支承力计算 a）桩基竖向承载力设计值 R=Q uk /r sp ——（8） 式中：Q uk ——单桩竖向极限承载力标准值 r sp ——竖向承载力抗力分项系数 Q xk =Q sk +Q pk =U∑q sik Li+q pk A p ——（9） 式中：Q sk ——桩极限侧阻力标准值 Q pk ——桩极限端阻力标准值 Q sik ——桩周第i 层土极限阴力标准值 Li——桩越第i 层土厚度 a——桩端阻力修正系数 q pk ——桩端阻力标准值 A p ——桩端面积 U——桩周长 查设计规范 b）桩身强度验算： r o N≤f c A ——（10） 式中：r o ——建筑重要性系数可取0.9 N——桩顶轴向压力设计值 9 f c ——砼轴心抗压强度设计值，例如钻孔桩工艺系数0.8 A——桩身截面积 注：承台梁按简支梁计算

6、与地下室底板结合一起的塔吊基础设计

　　由于地下室面积比较大，或者为了方便物料的运输，或者场地十分窄小，有时需要把塔吊布置在地下室底板以内，有两种处理方法： 第一种方法：把整个塔吊基础的顶面放在地下室底板以下，这样做当然是与工程结构本身无关，他可以早期施工，早期使用塔吊，因为塔吊要穿过地下室底板。一般要埋掉半截塔身。 第二种方法：把塔吊基础和地下室底板结合在地下一起设计，他的优点是完全或部分节省了设置塔吊基础的费用，但要设置暗梁钢筋。基础砼标号要与地下室底板砼标号一致。 他有三种方式：a）塔吊基础在底板以下；b）塔吊基础在底板内； c）塔吊基础利用基础梁。 基础设计思路如下： ①计算依据产品说明书。地下室底板设计施工图 ②钢筋砼设计规范 ③对增加的2 条暗梁按简支梁进行抗弯、抗剪、搞冲切验算 ④对主梁进行抗弯验算 ⑤比较容易忽略的是抗冲切计算 注：抗弯、抗剪计算按一般钢筋砼结构进行，在此省略。 抗冲切计算公式如下： 10 Fe≤0.6f t U m h o ——（11） 式中：F t ——轴力设计值（集中力） U m ——距集中荷载作用面积周边ho/2 处的周长 h o ——板厚 f t ——砼抗拉强度，根据砼不同标号取值 注：若纯砼抗冲切不满足要求，须要配筋，按下式进行计算： Fc≤0.3f t U m h o +0.8f y A svu ——（12） 式中：f y ——钢筋抗拉强度设计值 A svu ——与呈45 0 冲切破坏斜截面相交的全部箍筋截面积。 构造上的要求： 1）为了保证上部塔身的位置和垂直度准确无误，用一节塔身与预埋件联接后整体埋设，方便定位和垂直度的观测。预埋件用粗短钢筋临时焊接于暗梁钢筋上固定。 2）为了保证预埋件底部砼密实，预埋件底部离垫层表面应放 100mm 的间隔。 3）若从计算上满足条件要求还不够，应从塔吊基础与地下室底板的设计计算和施工措施上进行周密考虑，不能有任何的疏忽，施工前要制定方案报审，取得设计和甲方认可后再正式施工。确保施工顺利进行。

7、塔吊附墙验算

　　验算时可以取最不利受力状态下的三点附墙，通过风载取值、内力计算，取风载最大点验算附墙杆轴心受压强度，轴心受压稳定性是否满足条件要求。附墙验算可结合 11 实际情况在《混凝土结构计算手册》中查表、取值和引用相关公式进行验算。 注：塔吊基础和附墙验算应附荷载及受力图。