固定式塔式起重机基础技术规程(报批稿1)

'1总则1.0.1为了规范塔机基础设计与施工，确保塔机安全及正常使用，确保塔机基础的技术先进与经济合理，特制定本规程。1.0.2本规程适用于浙江省内建筑工程施工中使用基础固定的塔式起重机的基础设计与施工，不适用采用预制拼装式基础的塔式起重机的基础设计与施工。1.0.3塔机基础设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、工程基础类型、基坑开挖深度、基坑支护形式、建筑高度、降排水条件、周边环境、施工季节、地区环境及气候状况、塔机基础使用期限等因素，做到因地制宜，合理设计、精心施工、严格监控。1.0.4塔机基础设计与施工除应符合本规程的规定外，尚应符合国家及地方现行的有关标准、规范、规程有关规定。31 2术语、符号2.1术语2.1.1塔机towercrane塔式起重机的简称，为进行建筑施工垂直水平运输所用的一种重要的起重设备，它具有竖直的塔身，起重臂安装在塔身上部，具有工作空间大，起重高度高的特点。2.1.2基坑支护retainingandprotectingforfoundationexcavation为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。2.1.3塔机基础towercranefoundation将塔机所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分，简称塔基。2.1.4起重力矩liftmoment塔机起重量与起重机力臂长度的乘积，为综合塔机起重量与幅度两个因素的参数，是塔机起重性能的一个重要指标。2.1.5有效作用半径virtualfunctionradius塔机起重臂吊重物时所能够到达的最大水平距离，即吊重点距塔机基础中心的最大水平距离。2.1.6附墙件attachmenttothewall为减少塔机的自由高度，增加塔机的整体稳定性，在塔机与在建工程主体结构间进行可靠连接的装置。2.2主要符号fa——修正后的地基承载力特征值；Ra——单桩竖向承载力特征值；qpa、qsia——桩端端阻力承载力特征值、桩侧第i层土的侧阻力特征值；pkmax——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值；pkmin——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最小压力值；Nk——相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面的竖向力；Gk——塔机基础自重及基础上土的标准自重；Mk——相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面的力矩；N——作用于基础顶面的竖向荷载值设计值；G——考虑荷载分项系数的塔机基础自重及基础上的土自重；M——相应于荷载效应基本组合时，作用于基础顶面的力矩设计值；VHk——作用于基础顶面的水平力标准值或风荷载水平力标准值；VH——作用于基础顶面的水平力设计值；Qkmax——相应于荷载效应标准组合时，桩基中单桩所受最大竖向力；31 Qmax——相应于荷载效应基本组合时，桩基中单桩所受最大竖向力设计值；H——塔机计算高度，按塔机基础顶面至塔机独立最大装高顶端高度取值，其中塔帽高度可按一半高度取值，平头塔机则按全高取值；B——塔机标准节宽度(即计算风荷载时塔架迎风面的外轮廓宽度，45°风向时按标准节对角线长)；A——基础底面面积或构件毛截面面积；W——基础底面的抵抗矩；I——基础底面的惯性矩或钢格构柱的截面惯性矩；a——十字形基础中心矩形块边长或钢格构柱边长；b——十字形基础梁宽度或力矩作用方向正方形基础底面边长；c——十字形基础外伸梁距中心延长距离；h——塔机基础厚度或塔基底距基坑底距离；D——桩直径或钢格构柱抗侧刚度；Ap——桩底端横截面面积；up——桩身周边长度；li——第i层岩土土层的厚度；31 3基本规定3.0.1塔机基础设计前应具备以下资料：1建筑工程总平面图、工程建筑和结构设计文件；2岩土工程勘察报告及气象资料；3塔机使用说明书，塔机使用期限、单构件最大吊装重量及吊升高度等；4基坑支护设计方案；5塔机活动半径范围内及附近的建筑与地面以上的架空高压线等情况；6塔机基础周边地下管线的情况。3.0.2塔机基础应满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，塔机基础设计应包括以下内容：1塔机基础的定位、标高；2塔机基础的类型；3地基承载力、抗倾覆验算；4塔基结构计算，配筋及构造设计；5监测项目及施工要求。3.0.3塔基设计应考虑以下作用：1塔机及基础自重与上覆土重量；2塔机吊重及起重力矩；3风荷载；4塔机上附加设施的作用。3.0.4塔机基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定：1按地基承载力确定基础底面积、进行抗倾覆验算或按单桩承载力确定桩时，传至基础或基础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。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。2在计算基础结构内力、确定配筋和验算材料强度时，荷载效应组合和相应的基底反力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。31 4荷载计算4.1塔基荷载4.1.1塔基荷载计算简图（图4.1.1）图4.1.1塔基荷载作用计算简图图中Mk——相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面的力矩；VHk——作用于基础顶面的水平力标准值；Nk——相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面的竖向力；Gk——塔基基础自重及基础上土的标准自重。4.1.2作用于塔机基础顶面的力矩Mk包括自重引起的力矩标准值M1k、起重力矩M2k、由风荷载标准值VHk产生的对基础顶面的力矩M3k。4.1.3作用于塔机基础顶面的竖向荷载标准值Nk包括塔机自重引起的竖向静载标准值N1k、塔机吊重引起的竖向动载N2k。4.1.4塔机自重引起的竖向静载标准值N1k及力矩标准值M1k可根据塔机说明书按最大独立装高计算。1自重引起的竖向静载标准值N1k包括塔机起重臂、平衡臂、基础节、标准节、配重等塔身结构与附着物自重。2力矩M1k为塔机自身不平衡所引起的力矩，一般由塔机不工作时配重所产生的力矩大于起重臂自重所产生的力矩引起。4.1.5塔机吊重引起的竖向动载N2k及起重力矩M2k分别按塔机说明书最大吊重及最大起重力矩取用。当施工采取限位等措施时，则可按实际情况取用。4.2风荷载4.2.1垂直于塔机塔身的风荷载标准值应按下述公式计算：wk=βzμsμzw0(4.2.1)式中wk——风荷载标准值（kN/m2）；βz——高度z处的风振系数；μs——风荷载体型系数；μz——风压高度变化系数；31 w0——基本风压（kN/m2）。4.2.2在非工作状态下，基本风压按本规程附录A中给出的50年一遇的风压采用。4.2.3风压高度变化系数μz根据塔机的计算高度及地面粗糙度类别按GB50009表7.2.1查用。地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：——A类指近海海面和海岛、海岸及沙漠地区；——B类指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；——C类指有密集建筑群的城市市区；——D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。4.2.4风荷载体型系数μs按下列方法采用：1角钢塔架体型系数按表4.2.4计算采用；2圆管（钢）类塔架体型系数μs根据下述条件确定：1）当μzw0d2≤0.002时,μs按角钢塔架的μs值乘以0.8系数采用；2）当μzw0d2≥0.015时,μs按角钢塔架的μs值乘以0.6系数采用；式中d为塔架圆管直径。中间值按插入法计算。表4.2.4角钢塔架体型系数μs挡风系数φ正向45°风向单角钢组合角钢≤0.12.62.93.10.22.42.72.90.32.22.42.70.42.02.22.40.51.91.92.0塔架的挡风系数φ=An/AB；An为塔架杆件和节点挡风的净投影面积；AB=HB为塔架的轮廓面积，H为塔机计算高度，即塔机一次独立装高距地面距离，对有塔帽的塔机算至塔帽高度的一半，平头塔机则按全高取值；B为塔架迎风面外轮廓宽度。图4.2.4风向作用示意图4.2.5风振系数可按下式计算：（4.2.5）式中——脉动增大系数，按表4.2.5-1确定；ν——脉动影响系数，按表4.2.5-2确定；φz——振型系数，简化计算，地面处按0，顶端按1.00考虑；μz——风压高度变化系数。表4.2.5-1脉动增大系数ξ0.010.020.040.060.080.100.20ξ1.471.571.691.771.831.882.04注:1计算w0T12时,对地面粗糙度B类地区可直接代入基本风压，而对A、C、D类地区按基本风压分别乘以1.38、0.6231 和0.32后代入；2T1按0.013H计算。（H为塔机计算高度）；3w0T12的区间数值可按插入法取用。表4.2.5-2脉动影响系数ν总高度H（m）1020304050粗糙度类别A0.780.830.860.870.88B0.720.790.830.850.87C0.640.730.780.820.85D0.530.650.720.770.81注：高度区间数值按插入法确定。4.2.6风荷载作用值计算风荷载作用计算简图如图4-2-6。图4.2.6风荷载计算简图由风荷载产生的水平力标准值VHK按下式计算：VHK=0.5（W1+W2）H=0.5(Wk1Bφ+Wk2Bφ)H（4.2.6-1）式中：Wk1（Wk2）——作用于塔机顶端（底端）风载标准值；B——塔机标准节宽度(45°风向时按标准节对角线长)；φ——塔机标准节挡风系数；H——塔机计算高度，按塔机基础顶面至塔机独立最大装高顶端高度取值，其中塔帽高度可按一半高度取值，平头塔机则按全高取值；由风荷载产生的对基座顶面弯矩标准值M3k按下式计算：（4.2.6-2）4.3荷载组合4.3.1塔机基础设计应按非工作状态下作用在结构上的荷载的荷载效应组合进行设计。4.3.2当塔基为正方形基础且采用天然地基时，按风向为正向进行荷载效应组合及计算，当采用桩基或十字形基础时，按45°风向进行荷载效应组合。相应的分项系数按4.3.3条采用。4.3.3两种极限状态下的荷载效应组合按下表确定：表4.3.3两种极限状态下的荷载效应组合基础形式正常使用极限状态承载能力极限状态天然地基恒载标准值+1.2风荷载标准值1.2恒载标准值+1.7风荷载标准值桩基、十字形基础恒载标准值+0.8风荷载标准值1.2恒载标准值+1.15风荷载标准值31 5地基及基础设计与计算5.1地基计算5.1.1除岩石地基外塔机基础埋深不宜小于0.8m并尚应满足5.1.2条要求。5.1.2天然地基上的塔基应满足的要求，否则应按将塔基基底平均压力（包括最大吊重荷载）及地面荷载作为坡顶的超载值进行边坡稳定性验算，边坡稳定性安全系数不应小于1.25。图5.1.2塔基底标高定位示意其中h为塔基底至工程基础结构垫层底的距离，a为塔基底面外边缘线至坡脚的水平距离，详图5.1.2。5.1.3天然地基上的塔基当基底为砂性土或粉土时宜埋置在地下水位以上，当必须埋置在地下水位以下时，应采取有效的降排水措施，以免基土受扰动。5.1.4基础底面的压力，应符合下式要求：pkmax≤1.2fa(5.1.4)当基底出现零应力区时，偏心距e应小于b/4式中pkmax——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值；fa——修正后的地基承载力特征值；b——力矩作用方向基础底面边长（十字形基础取十字梁长，即图5.1.6中2c）。5.1.5正方形基础底面的压力可按下列公式确定：（5.1.5-1）(5.1.5-2)式中A——塔机基础底面面积；W——塔机基础底面的抵抗矩；h——塔机基础厚度。pkmin——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最小压力值；当偏心距e>b/6时，正方形基础pkmax应按下式计算：31 (5.1.5-3)5.1.6十字形基础底面的压力可按下列公式确定：(5.1.6-1)(5.1.6-2)图5.1.6十字形基础平面示意图式中惯性矩I按下式计算：(5.1.6-3)面积A=a2+4(c-0.707a)b+b2(5.1.6-4)其它符号如图5.1.6所示。当偏心矩e>I/Ac时，pkmax应通过另外方法计算。5.1.7地基承载力特征值应按浙江省标准《建筑地基基础设计规范》J10252-2003修正。十字形基础的地基承载力修正时基础宽度取梁外伸段中心线外包尺寸，即为0.7c+0.5a。5.1.8对于天然地基上的塔基，当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，应进行下卧层地基承载力验算。地基受力层范围指基底下不小于5m且不小于1.5b（正方形基础，b为基础底面边长）或2c（十字形基础）的范围。5.2基础设计与计算5.2.1塔机基础设计应符合以下构造要求：1基础平面一般采用正方形或十字形（图5.1.6）；2基础厚度不应小于900mm；3基础混凝土强度等级不应低于C25；4正方形基础钢筋采用双层双向钢筋，板底单向配筋率不应低于0.1%，板面配筋率不宜低于0.06%；5当采用桩基础时，宜采用四桩布置，桩顶主筋应锚入基础不小于40倍钢筋直径且不小于500mm（采用预制桩时桩顶与基础的连接应符合工程桩的相关要求），当采用光面钢筋时，其末端应做180°弯钩，弯后平直段长度不应小于3倍钢筋直径，桩顶嵌入基础长度不应小于50mm，桩中心距基础边不小于1.0倍桩径，桩边距基础边不宜小于200mm，十字梁基础时，桩边距梁边不宜小于100mm；31 6当利用基坑支护桩时，所利用的支护桩位置应与补打的桩基本对称，并应对所利用的支护桩按本规程要求进行相应承载力验算，验算时不应考虑基坑底以上桩侧阻力及与塔机基础相连的其它支护桩的作用，并按计算情况对利用的支护桩采取补强或加长处理的措施，塔机基础所在部位的支护体的支锚措施不得削弱；7天然地基上的正方形基础的板底、面钢筋长度可取边长的0.9倍并交错布置，如图5.2.1。图5.2.1正方形基础底、面钢筋交错布置示意图5.2.2十字梁式基础须按《混凝土结构设计规范》GB50010对最不利截面进行基础结构配筋计算。当塔机基础节与十字梁式基础通过钢梁连接时，可对截面弯矩乘以0.9的折减系数后进行配筋计算。1当基础采用天然地基时，十字梁式基础内力可采用倒梁法计算，作用于梁上的荷载采用地基净反力，并假定按直线形分布，计算简图如图5.2.2-1所示。图5.2.2-1十字梁式基础倒梁法计算简图图中pnmax、pn1及pnmin分别为在荷载设计值作用下的地基最大净反力、十字梁与矩形部分交接处地基净反力及最小净反力。2基础采用桩基且塔机的基础节采用钢梁与基础连接时（图5.2.2-2），十字梁按长为L受均布荷载且中央承受一力矩的两端简支梁进行计算。如图5.2.2-3所示。31 图5.2.2-2十字梁式基础采用桩基及钢梁连接示意图图5.2.2-3十字梁式基础梁结构计算简图1图中q为传至塔基底上部荷载均布设计值（包括基础及上覆土自重G，作用于基础顶面的竖向荷载设计值N，可将相应荷载设计值即N+G的1/2按两段十字梁长L折算成均布线荷载），M为传至基础顶面力矩设计值，VH为作用于基础顶面的水平力设计值，L为沿十字梁长度方向两桩中心距。3当基础采用桩基且塔机的基础节采用预埋节时（如图5.2.2-4），十字梁则按如图5.2.2-5所示计算模式进行计算。图中qG为基础及上覆土自重设计值（可将相应荷载设计值即G的1/2按两段十字梁长L折算成均布线荷载），N为塔机传至基础顶面竖向荷载设计值。图中B为沿十字梁长度塔机标准节外轮廓长度，一般为标准节对角线长。图5.2.2-4十字形基础采用桩基及预埋节示意图31 图5.2.2-5十字形基础梁结构计算简图25.2.3塔基单桩承载力计算，应满足下式要求：Qkmax≤1.2Ra(5.2.3-1)式中Qkmax——相应于荷载效应标准组合时，桩基中单桩所受最大竖向力；Ra——单桩竖向承载力特征值，按下式计算：Ra=qpaAp+upΣqsiali(5.2.3-2)式中qpa、qsia——桩端端阻力承载力特征值、桩侧第i层土的侧阻力特征值；Ap——桩底端横截面面积；up——桩身周边长度；li——第i层岩土的厚度。根据工程施工场地条件的实际情况在满足构造要求前提下，应尽可能地增大桩间距，以利于桩基承载力的充分利用，桩与桩的最小间距应满足：1非挤土和部分挤土灌注桩为2.5D（D为桩直径）；2挤土灌注桩和预制桩为4.0D；3当条件所限桩间距过小时，如利用支护桩或采用钢格构柱的摩擦型桩，计算桩间侧阻力时应分别考虑忽略桩间侧阻力或对周长进行适当折减等方法。5.2.4桩基承受上拔力时，当拔力大于基桩自重标准值时，应验算基桩的抗拔承载力及基桩材料的受拉承载力。5.2.5桩配筋可按以下要求确定：1采用灌注桩时按0.2%~0.65%（小直径桩取大值，大直径桩取小值）的最小配筋率，当利用基坑支护桩时，所利用的支护桩配筋率应与原支护桩相同；2配筋长度：1）端承桩宜沿桩身通长配筋；2）桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3；3）桩穿越淤泥、淤泥质土时，配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土土层；4）塔机基础位于边坡上时，桩配筋应穿越基坑底，且深入基坑底下的长度不应小于基坑深度；5）当桩配筋长度较大且配筋数量较多时，距桩底部较小范围内钢筋数量可适当减少配置；3灌注桩箍筋采用φ6.5~8@200~300mm，宜采用螺旋式箍筋，桩顶1m31 范围内箍筋应加密，每隔2m设一道φ12~14焊接加强箍筋；4采用预制桩时，预制桩应与基础连接可靠，采取工程桩及图集要求的配筋与连接构造。5.3钢格构柱基础设计与计算5.3.1钢格构柱塔机基础由预埋于灌注桩内四肢钢格构柱、现浇筑钢筋混凝土承台或焊接钢板承台组合而成，如图5.3.1。图5.3.1钢格构柱塔基立面示意图5.3.2钢格构柱宜采用四肢组合对称构件，缀件采用钢板或角钢，如图5.3.2。当钢格构柱穿越地下室底板时应在钢格构柱上焊钢板止水片以防底板渗水，止水片宜位于底板中部位置。平截面图立面图图5.3.2钢格构柱5.3.3钢格构柱受压稳定按下式计算。(5.3.3)式中Qmax——相应于荷载效应基本组合时，桩基中单桩所受最大竖向力设计值；φ——轴心受压构件的稳定系数，应根据构件的换算长细比、钢材屈服强度按b类截面查表取用；A——格构柱毛截面面积；f——钢材抗拉、抗压强度设计值；5.3.4构件换算长细比λ0按下式计算。当缀件为缀板时：(5.3.4-1)当缀件为缀条时：31 (5.3.4-2)式中λ1——格构柱一个主肢对最小刚度轴1-1（即材料表中Y0-Y0轴）的长细比，其计算长度为两缀板间的净距离；λx(λy)——格构柱载面对x轴（y轴）的长细比，按5.3.5式计算；A1x——构件截面中垂直于x轴的各斜缀条的毛截面面积之和；5.3.5构件长细比按下式计算。(5.3.5)式中Hz——格构柱的总高度，取塔基底与工程基础垫层底净高的二倍；I——格构柱的截面惯性矩，按5.3.6式计算；A0——格构柱一个主肢的截面面积；5.3.6格构柱的截面惯性矩I按下式计算。I=Ix=Iy=4[Ix0+A0(a/2-Z0)2](5.3.6)式中Ix0——格构柱的主肢平行于x轴的惯性矩；a——格构柱的边长；Z0——主肢形心轴距主肢外边缘距离；5.3.7格构柱及缀条长细比均不得大于150。5.3.8当缀件为缀板时，格构柱单肢长细比λ1不应大于40，并不应大于柱长细比的0.5倍（当柱长细比小于50时按50计算）；当缀件为缀条时，λ1不得大于柱长细比的0.7倍，其计算长度取相邻两横杆（缀板）净间距。5.3.9格构柱在水平风荷载作用下的柱顶水平位移s应满足s≤Hz/500，其水平位移值s按下式计算。s=VH/4K(5.3.9-1)式中VH为作用于基础顶面的水平力设计值，K为格构柱抗侧刚度，K可按下式计算。(5.3.9-2)式中E——钢材弹性模量；5.3.10缀材应按所受剪力值计算其稳定性及焊缝，剪力值V按下式计算。(5.3.10)式中fy——钢材的屈服强度。缀板所受剪力按T=Vl1/2a，弯矩计算，斜缀条按计算稳定性及焊缝，其中α为缀条与水平面的夹角，l1为一个节间长度，如图5.3.2。5.3.11当钢格构柱上采用钢板作为承受塔机荷载的基础时，尚应按《钢结构设计规范》要求分别计算钢板、钢板与格构柱连接焊缝、加强肋、钢板与塔机基座底架的连接螺栓。其中钢板按四边支承受弯构件、焊缝按受压（拉）角焊缝、螺栓按受剪、拉及剪拉共同受力计算，其计算方法按相应规范要求。5.3.12钢格构柱伸入灌注桩内与灌注桩混凝土一同浇筑，其伸入长度不应小于1.8m，当桩顶有效标高低于桩施工时地面标高8m以上时其伸入长度不应小于2m。格构柱伸入桩部位桩箍筋应加密一倍，并应保证混凝土的加灌长度不应小于1m。5.3.13当采用正方形基础时，应在基础内沿格构柱设置暗梁以改善其整体受力性能，暗梁宽度不应小于格构柱宽度且不小于500mm，高度同基础厚度，箍筋不小于φ8@200。也可采用中间部位去空的“回”字形基础。钢格构柱锚入混凝土基础中不应少于500mm。5.3.1431 钢格柱之间应在外侧设置水平及斜向支撑，随土方开挖向下逐步设置，斜向支撑与格构柱成45度角，相邻两面斜支撑应错开布置，如图5.3.14，支撑材料可采用角钢或槽钢，截面积不宜小于格构柱一个主肢的截面积。5.3.15钢材宜采用Q235钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700的规定。连接构造应满足《钢结构设计规范》GB50017相关力学计算与构造要求。图5.3.14钢格柱水平及斜向支撑示意图31 6施工要求6.1塔机基础的施工应执行验槽及隐检程序。6.2基础各项尺寸允许偏差应满足下列要求：厚度±15mm，边长±20mm，桩位±50mm，桩长±100mm，钻孔灌注桩沉渣厚度当端承型桩时不应大于50mm，摩擦型桩时不应大于100mm。6.3塔机基础所需螺栓等预埋件位置准确，预埋牢固，在浇筑混凝土过程中注意不能碰撞并要加强观测，不得移位。6.4塔机基础浇筑后应做好养护工作。6.5基础混凝土强度应达到设计强度的80%以上方可进行塔机的安装。6.6严格控制一次性装高不得超过塔机说明书无附墙最大高度，塔机升节前应先按要求做好附墙件。6.7必须按规定做好塔机基础的防雷接地。6.8应采取措施防止塔基特别是天然地基基底土体的流失。6.9基础浇筑完成后塔机安装前应在基础四角设置沉降观测点，并在塔机安装前进行原始观测，塔机安装后观测一次，塔机升级后至少观测一次，在使用过程中根据实际情况进行进程观测，并做好记录。基础的最大最小沉降差引起的基础倾斜不应大于0.001，总沉降控制在20mm以内。当塔基位于基坑边或需对位移进行控制等情况时，尚应对基础位移进行观测。6.10塔机在附墙件未设置前，塔身上不得悬挂标语牌，塔机在非工作状态下应保证回转部分可自由旋转。31 附录A浙江省各地区50年一遇风压值附录A.0.1浙江省各地区50年一遇风压值w0(kN/m2)城市名海拔高度(m)风压值(kN/m2)杭州市41.70.45临安天目山1505.90.70平湖县乍浦5.40.45慈溪市7.10.45嵊泗79.61.30嵊泗县嵊山124.61.50舟山市35.70.85金华市62.60.35嵊县104.30.40宁波市4.20.50象山县石浦128.41.20衢州市66.90.35丽水市60.80.30龙泉198.40.30临海市括苍山1383.10.90温州市6.00.60椒江市洪家1.30.55椒江市下大陈86.21.40玉环县坎门95.91.20瑞安市北麂42.31.60注:表中未标出的城市或地区按荷载规范或根据当地有关部门提供的气象资料按不利原则取用。31 用词和用语说明1为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词，说明如下：1）表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。2）表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用“宜”或“可”；反面词采用“不宜”或“不可”。2条文中指定应按其它有关标准、规范执行时，写法为“应按……执行”或“应符合……要求或规定”。非必须按所指定的标准、规范或其它规定执行时，写法为“可参照……”。31 浙江省工程建设标准固定式塔式起重机基础技术规程TechnicalspecificationforimmovablefoundationoftowercraneDBxxxxJxxxx-2008条文说明312008杭州31 目次1总则………………………………………………………………………………212术语、符号…………………………………………………………………………222.1术语…………………………………………………………………………222.2主要符号………………………………………………………………………223基本规定……………………………………………………………………………234荷载计算……………………………………………………………………244.1塔基荷载……………………………………………………………………244.2风荷载…………………………………………………………………………254.3荷载组合…………………………………………………………………………265地基及基础设计与计算……………………………………………………………275.1地基计算…………………………………………………………………………275.2基础设计与计算…………………………………………………………………285.3钢格构柱基础设计与计算…………………………………………………………296施工要求…………………………………………………………………………3131 1总则1.0.1本条说明编制本规程的目的和指导思想。1.0.2本条说明本规程的适用范围。塔机类型较多，本规程列出几种常用的塔机相关数据作为范例，各施工单位应根据实际塔机有关参数按本规程要求计算列表作为计算的理论依据。1.0.3影响塔机基础设计的因素较多，应结合工程具体条件，强调精心合理设计与施工的重要性。1.0.4本条系指本规程中没有具体明确规定的应注意尚须遵守的相关要求。31 2术语、符号2.1术语2.1.2有基坑支护的工程对塔机基础的选型与设计（包括塔机安全）有很大影响。2.1.4我国是以起重臂最大工作幅度与相应的起重量的乘积作为塔机起重力矩的标定值，起重力矩按塔机说明书取用。2.1.6本规程是考虑附墙件没有安装之前即塔机一次独立最大装高的计算，实践及理论计算证明安装附墙后作用于塔基弯矩大大减少，可不考虑该工况。2.2主要符号本规程给出了几个常用主要符号并分别作出了定义，这些符号都是本规范各章节中所引用的。31 3基本规定3.0.1本条所指的资料将决定塔机基础所需的埋深、定位及一次装高和具体设计计算中的参数设定，直接关系到塔基设计是否合理与安全。3.0.2塔机基础的类型见5.2.1及相关条文说明，本规程所述的塔基均为整体式基础，作为预制装配式或分离式基础，规程中的荷载计算可作为参考。另，本规程塔机基础的设计均按非工作状态进行设计与计算（详条文说明4.1.2）。塔机基础当采用正方形基础时，可不必结构计算而直接采用本规程5.2.1条相应的配筋率。3.0.3实践及理论计算证明风荷载在塔基设计中是较重要的外部作用。另外，作用效应也需考虑塔机上的附加设施的作用，如有的单位往往在塔机上安装折臂式布料机以配合泵送混凝土的施工，这时应对塔机的自身强度重新进行验算，对局部进行加强，并将附加设施荷载作用计入进行塔基计算。31 4荷载计算4.1塔基荷载4.1.1塔基计算示意图如下图4.1.1塔基荷载计算示意图注：塔机计算高度中塔帽高度可按一半取值，平头塔机按全高取值。4.1.2按本规程4.2.2及4.3.1，塔基在非工作状态下为最不利，故实际计算中并不需要工作状态下的相关荷载，包括吊重引起的的竖向动载N2k及起重力矩M2k，列出相关动荷载是综合考虑作用于塔基上的荷载，也是进行相关实例验算及确定本规程有关条款的依据。4.1.4塔机自身作用根据塔机说明书均按大值计算，自重引起的竖向静载N1K应取独立最大装高的自重，这样可确保安全并可简化计算。本规程给出一般吨位及大吨位的两种常用塔机自身作用标准值，可作为塔机自身作用标准值计算的范例表及相同吨位的塔机基础设计时的对照参考。各施工单位可根据自身实际采用塔机类型情况根据本规程要求和塔机说明书进行计算并统计列表，作为具体塔机基础计算时荷载的直接取用的依据，使设计简化快捷。（为便于计算与荷载组合，取M1K力矩方向为正）。表4.1.5两种常用塔机自身作用标准值取用表塔机厂家塔机型号竖向静载N1k(kN）竖向动载N2k（kN）自重引起的力矩M1k（kN·m）吊重引起的力矩M2k（kN·m）浙江省建机QTZ6035160638-540四川建机C7022912160868-25004.1.5塔机吊重引起的竖向动载N2K及起重力矩M2K31 分别按塔机说明书最大吊重及最大起重力矩计算也是安全与简化考虑。有时受施工条件所限等情况时，也采取对塔吊吊重进行限位等措施，则可按实际情况取用，但这种情况很少用。4.2风荷载4.2.1式4.2.1按《建筑结构荷载规范》（GB50009）取用。4.2.2按规定塔机六级风以上不得使用，故主编单位在以前设计时对基本风压均按0.1kN/m2（强风，六级风）考虑，并按非工作状态下进行最不利的荷载组合，实践证明效果是好的，经历了历年来多次强台风的考验，如04年的云娜台风，05年的麦莎台风，06年的桑美台风，07年的韦帕、罗莎台风等等。据《建筑结构荷载规范》，我省有50%的（数量）地区50年一遇的基本风压在11级风（即0.6kN/m2）以上，在本规程制定、内部讨论及与有关专家进行沟通过程中，结合了《塔式起重机设计规范》有关条款，并作了一般吨位与大吨位两种塔机的实例计算，理论与实践证明，塔基在非工作状态下按50年一遇的基本风压计算为最不利，因此在此作出了塔基按非工作状态下进行设计的规定，与相关规范做好了接口。塔机在大风（六级风以上）下为自由转动使风向朝起重臂抵消配重产生的力矩（如图4.2.2）。图4.2.2大风作用下塔机朝向示意图4.2.5按荷载规范结构基本自振周期取（0.007~0.013）H，本规程按钢结构按最不利的最高值即0.013H取用。4.2.6本规程给出了一般吨位及大吨位的两种常用塔机在我省接近于平均水平的基本风压（0.6kN/m2）31 正向作用下的风荷载标准值，可作为塔机风载作用的范例表及相同吨位的塔机基础设计时的对照参考。表4.2.6两种常用塔机基本风压为十一级(0.6kN/m2)正向作用下的风荷载标准值机型塔机一次装高(m)计算高度(m)标准节数地面粗糙度塔机生产厂家ABCD水平力VHK(kN)弯矩M3k(kN·m)水平力VHK(kN)弯矩M3k(kN·m)水平力VHK(kN)弯矩M3k(kN·m)水平力VHK(kN)弯矩M3k(kN·m)QTZ60(ZJ5311)40.14213641620581438461162401059浙江省建机28.132946871417603260625464C702248.7561313045121153961953296772670四川建机21.533467130259113647908377064.3荷载组合4.3.1塔基在非工作状态下按50年一遇的基本风压计算为最不利，见条文说明4.2.2条。4.3.2本条根据GB50007并结合塔基实际情况而定，塔机基础荷载效应的最不利组合应按非工作状态45°风向确定，但对于正方形基础采用天然地基时，因按45°风向计算时当基底出现零应力时的计算较复杂，为简化计算并根据设计经验，对风载统一按正向计算并乘以1.2的增大系数，并不考虑折减。4.3.3本条参考了施工手册中关于模板承重架风载取用时可按0.8系数进行折减及《建筑施式扣件式钢管脚手架安全技术规范》对基本风压乘以0.7的修正系数的规定，塔基设计时已按50年一遇的风压取值，当按45°风向计算时，作用于塔身上的风载标准值为最大，约为正向时的1.4倍多，考虑到塔机基础为施工临时结构，且独立装高时的使用时间更短，约为4个月到1年，因此规定在进行荷载效应组合时，结合大量工程实例，当基础采用桩基及十字形基础时按45°风向进行荷载组合，可对风载标准值乘以0.8的系数进行折减，天然地基采用正方形基础时，因按正向风载进行组合，风载标准值则不予折减且考虑1.2的分项系数。表中1.7系数系按1.4×1.2=1.68而来，1.15的系数系按1.4×0.8=1.12而来。31 5地基及基础设计与计算5.1地基计算5.1.2利用天然地基的塔基应考虑塔基部位建筑物基础承台、地梁等结构垫层底低于塔基底标高对塔基稳定的影响，按我省一般非淤泥质粘性土对基础埋深及离开边坡距离进行了边坡整体稳定性的多种工况验算，考虑到塔机附墙装置与建筑距离不能过大，并结合经验后确定，在满足基底及下卧层承载力前提下，当不能满足图5.1.2要求时，应将塔基底平均压力作为超载进行边坡稳定性验算。1.25的安全系数是参照了省标《建筑地基基础设计规范》5.3.1条的规定。当塔基埋深较大时，尚应注意该部位的基坑安全，如原边坡采用基坑支护的该部位相关支护措施不得削弱，这是为了避免边坡失稳对塔基安全的影响。5.1.3该条是指采用天然地基的塔机基础，采用何种降排水措施应根据水文地质情况及经验综合而定，降水要求是对砂性土要求而言，原则是保证基底土不扰动。5.1.4当计算pkmin时，风向为正向时即偏心距e>1/6b（即0.167b）时，pkmin不在基础边缘，当45°风向时，偏心距e＞0.118b时，pkmin不在基础边缘，即基底出现零应力，《建筑地基基础设计规范》对此没有规定，但塔机基础为独立式基础，须考虑其抗倾覆，本规程作出要求偏心距e<1/4b的规定，即抗倾覆安全系数为>2，故也不必再进行抗倾覆的验算。地基承载力修正值则应按省标DB33/1001-2003要求进行修正。因塔机基础所受弯矩较大，根据设计经验，pk≤fa项可不作验算。5.1.5按4.3.2条规定，天然地基的矩形基础按正向风向进行荷载效应进行组合及计算，故本条二式不涉及到两个方向承受力矩作用的计算。5.1.6式5.1.6-1，2仅适用十字形基础偏心距e≤I/Ac时的基底压力计算，当偏心距e＞I/Ac时计算基础基底压力较复杂，需通过微积分列出二元三次方程式求解，据对绍兴地区B类地面60tm省建机的塔机实例分析，pkmax达184kPa，而按式5.1.6-1的理论计算，pkmax为154kPa，绍兴地区50年一遇风压在省内应属较低的，60tm塔机也属一般吨位的塔机，由此可知一般十字形基础基底均存在零应力区，故十字形基础当偏心距e＞I/Ac时，应通过另外方法进行计算，较简单的方法是按式5.1.6-1的理论计算结果进行适当放大，在本规程正式实施后，也可通过相应的软件开发来解决这个问题。根据设计经验，一般吨位为60tm的塔基，当地基承载力特征值在80kPa以上时，通过一定的基础埋深与基础宽度，可满足十字形基础的设计要求，这样，相比正方形基础可节约一定量的基础混凝土。如采用桩基时，则更适用于十字形梁而进一步减轻桩基荷载达到节约与安全的目的。5.1.8此条结合国家标准GB50007及经验确定。31 5.2基础设计与计算5.2.1本条为塔机基础设计一般构造要求。因塔机是自由转动的，根据受力需要，基础需平面在两个方向（x轴与y轴）上对称，一般常用的60tm塔基为4.5m~4.8m边长的正方向形，如采用桩基时则通过计算后可适当减少，如采用十字梁式的，其外包尺寸基本与正方形相当，中心正方形尺寸以塔机基础节外边加300~500mm为宜，梁宽则取600~1000mm，如采用钢格构柱，预埋节主肢应位于桩基中心位置附近。经最不利的情况下的计算，采用本规程构造要求的正方形塔机基础由于厚度及尺寸均大，其抗冲切及抗剪能力很富裕，其抗弯计算也说明配筋可按构造要求。经对省建机60tm塔机基础的试算，采用C20的混凝土，其抗冲切力已达78倍允许值，抗弯配筋量仅最低配筋率要求的1/4。但按照《混凝土结构设计规范》9.5.2条，对板中受拉钢筋的配筋率不应小于0.15%，考虑到塔机基础为临时性结构，结合工程经验做法，给出板底配筋率不低于0.1%的规定，对于板面配筋，也有的做法是不配筋，因固定预埋件及整体受力考虑，给予不宜低于0.06%的规定以便指导施工。据我省土质条件及塔基受力情况，塔基采用桩基时一般需利用其端阻力作用，故采用四桩布置在塔基四角是较为经济合理的，特殊情况下如塔机吨位较大而采用多桩承台时，也需将桩对称均匀布置在基础边上以满足受力需要。另根据实践经验及考虑到附墙装置安装的需要，塔基桩可以利用支护桩，并在支护桩外侧补打二根以上的塔基桩，但对所利用的支护桩要进行计算，一般需采取对所利用的支护桩加长措施，以满足塔基承载力的需要。5.2.2当十字梁基础与塔机基础节通过钢梁（预埋螺栓）连接时，由于钢梁与十字梁基础紧密地迭合在一起而成为迭合结构，此时基础承受的弯矩实际上由二根梁来承受，根据设计经验并作简化，乘以相应的折减系数。当天然地基的十字形基础e＞I/Ac时，相应的计算同样应按5.1.6条的条文说明要求执行。5.2.3塔机基础采用的桩间距一般都能满足最小间距的规定，考虑到塔机基础采用的桩基为临时的独立结构，为简化计，忽略抗力分项系数，也不考虑群桩效应及承台效应。5.2.4经多项不同类型塔基实例验算，抗拔力的安全系数均大于竖向承载力的安全系数，列出本条是考虑到标准的严谨性与工程实际的不确定性。5.2.5塔机基础桩主要是承受轴向力，经计算及经验，一般按最小配筋率及构造要求即能满足要求。条文中所述的小直径桩一般指直径600及以下的桩，大直径桩一般指直径超过700的桩。距桩底部一定范围内对钢筋减少配置，在工程桩及基坑支护桩的设计中都有相同的做法。一般当桩配筋长度大于2/3桩长且桩配筋数量不少于10根时，可在距桩底部小于钢筋原长1/2范围内的钢筋减半配置，但具体做法应区别对待，31 特别是位于深基坑边坡上的塔基桩，更应慎重考虑；当塔基桩采用预制管桩时，由于管桩桩顶需焊接与基础连接的钢筋或桩不能打到设计标高而需截桩时，有的施工单位对桩与基础的连接不够重视，或焊接质量与钢筋长度、数量不能满足要求，或截桩后没有按规范与图集要求做好钢筋笼的连接措施，使桩与基础脱开而导致安全事故发生或影响塔机的使用，在此作出要求连接可靠及在施工要求中作隐蔽工程验收的规定。5.3钢格构柱基础设计与计算5.3.1当采用焊接钢板时，一般考虑使塔机主肢位于格构柱中心，以使钢板取得合理的厚度，一般60tm塔机主肢距离1.6m，钢板厚度计算为26mm。采用钢板连接时，相对采用混凝土基础的连接构造要求较高，施工单位应利用成熟经验，慎重设计并应确保焊接、安装等施工质量。5.3.2考虑到塔机的受力情况，主肢采用等边角钢较合理。如在绍兴地区某工程采用60tm塔机，钻孔桩为4根直径700的钻孔灌注桩，间距1.8m，钢构柱净高度约5m，采用主肢为4L125×10，柱子宽度450×450，缀板为400×150×8@500，基座为边长2.5m、厚度1m的“回”字形混凝土承台，中间方孔边长1.1m。5.3.3本规程一般计算公式均引用现行《钢结构设计规范》，包括相应的查表。5.3.4缀条计算相对较复杂，塔基钢格构柱一般采用缀板体系。5.3.5本条中的格构柱计算高度取其净高的二倍，是按最不利工况考虑，按《钢结构设计规范》5.3.3条无支撑纯框架中最不利的一阶弹性分析方法有侧移框架结构计算长度系数计算，底层框架柱柱子与钻孔桩刚接，则计算长度系数最大值为2.03，故在此作出长度系数2的规定，符合设计与施工实际状况，同时也是出于安全方面的考虑。5.3.8该条引用《钢结构设计规范》有关条款。5.3.9相对于钢格构柱而言，当基础为混凝土承台时，可以认为混凝土承台的抗弯刚度为无限大，则各柱上下端都不发生角位移，且水平位移相同；采用钢板连接时，则可假定柱顶连接为铰接，便可推导出此抗侧刚度。本公式统一按柱顶与塔机为铰接安全考虑。5.3.10缀条及焊缝的具体计算可参照规范要求，也可参照有关教材，因涉及的公式较多，且具体的计算规定也较齐全，为简约本规程，故略。5.3.11当采用钢板作塔基基座时，为保证钢板刚度，一般厚度取20~40mm，钢板厚度计算时的弯矩可考虑在构格柱中间部位按均布荷载乘以1.3的不均匀系数。根据60tm31 塔机的计算，一般要求采用加劲肋以增加角焊缝的抗压力，并按剪压（拉）作用计算。钢板基座钢材损耗大，焊接工作量大，并不经济，本规程建议用混凝土承台较经济、施工方便，由于计算涉及的公式繁多，故本规程不列入相关计算要求，具体可参照相关规范要求。5.3.12按照有关资料，圆钢与混凝土的粘结强度为1.5~3.5N/mm2，这样保守地估算，L50的角钢按伸入C20的混凝土中1m考虑，其抗拔力可达1200KN，完全能达到设计承载力要求，而规程规定1.8m，主要还是考虑施工时一些不确定的因素（桩端混凝土的质量往往较差），保证其一定的锚固长度。5.3.13中间去空的“回”字形混凝土基础可大大降低钢格构柱的竖向力，受力形式也较合理，施工方便，可减少采用钢结构连接大量的焊接工作量，塔机使用完毕拆除也较方便，混凝土中的钢筋可回收。相关的荷载折算等计算方法可参考本规程采用桩基的十字形基础梁的计算，由于该形式不常用，考虑到简约本规程，故相关计算方法在规程中没有列出。如绍兴某工程60tm塔机采用1.7m间距的4根直径800的钻孔灌注桩，混凝土基础为边长2.5m、厚度1m的正方形承台，中间去孔1.1m×1.1m，梁宽700mm，梁内上下配筋分别为5根及7根直径22的HRB335钢筋，箍筋为直径14的HRB335钢筋，间距200。31 6施工要求6.1塔机基础作为临时性结构，其隐蔽工程验收往往不被引起重视，也有塔基因为地基土、桩与承台的连接满足不了设计要求导致沉降过大甚至倒塌的事故，因此本规程作出该条要求。6.8因施工及雨水对塔基基底土的冲刷造成土体的流失而致塔基沉降过大或沉降不均使塔机不能正常使用的事故时有发生，特别是采用天然地基的塔基，采用桩基的塔基，按本规程要求是不考虑天然地基的作用，虽然相对要求可低一点，但基底土的流失对整个基础还是有影响的，故作出此规定。6.9塔基的原位观测往往不够重视，有时当塔机出现倾斜等异常时不能正确判定原因，当塔机位于基坑边上时，则应对位移进行观测。31'