《格构柱塔吊基方案》word版.docx
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《格构柱塔吊基方案》word版
杭政储出[2009]11号地块项目
方正·荷塘月色工程
塔
吊
基
础
专
项
施
工
方
案
广源建设集团XXX
二0一0年十一月
塔吊基础专项施工方案
编制:
日期:
审核:
日期:
批准:
日期:
一、工程概况
二、编制依据
三、塔吊的选型和布置
四、塔吊基础设计
五、施工中应注意事项
六、塔吊避雷措施
七、主要安全技术措施
八、塔身与砼结构防水处理办法
九、多塔作业注意事项
十、多塔作业措施
十一、承台土方开挖技术措施
十二、塔吊的沉降、垂直度测定及偏差校正
十三、附图
一、工程概况
工程名称:
方正·荷塘月色工程
建设单位:
浙江柏盛置业XXX
设计单位:
浙江工业设计研究院
本工程为方正·荷塘月色工程,由1~8#共八栋二十三~二十五层的高层住宅和一幢二层会所,1#、3~5#,8#楼底部与一~两层商铺相连,1~8#楼下均设一层地下室,平时为地下车库及自行车库,战时为二等人员掩蔽所。
本工程为框架剪力墙结构,地上建筑面积为103503㎡,地下建筑面积为32386㎡。
本工程室内设计标高士0.000相对于绝对标高2-7#楼4.50米,1#、8#楼4.70米,9#楼4.90米。
根据工程平面位置,总共布置6台塔吊作为结构施工期间是垂直运输机械,分别安装在:
1#塔吊:
1#楼的D-9轴/S-C北3.8米;2#塔吊:
2#楼的D-V轴/D-27西4.1米:
3#塔吊:
3#楼的3-8轴/S-D南2.84米;4#塔吊:
4#楼的4-21轴/4-Q北3.8米;5#塔吊:
5#楼的S-D轴/D-7西4.1米;6#塔吊:
7#楼的D-9轴/7-J北3.3米。
二、编制依据
1、方正·荷塘月色工程施工总平面图;
2、方正·荷塘月色工程岩土工程勘察报告;
3、QTZ60、QTZ80自升式起重机使用说明书;
4、GB5144—2006《塔式起重机安全规程》;
5、GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》。
6、GB/T5031—2008《塔式起重机》;
7、JGJ196—2010《建筑施工塔式起重机安装使用拆卸安全技术规程》;
8、DB33/T1053—2008浙江省工程建设标准《固定式塔式起重机基础设计规程》;
9、建设部建质2009(87)文件。
三、塔吊的选型与布置
本工程上部由九个单体组成,地下室面积较大。
业主对工期要求紧,根据工程实际情况,采用6台自升塔式起重机,本工程计划配置浙江建机建设机械XXX生产的塔吊,其中1#、2#、3#、4#楼附近的4台1#、2#、3#、4#塔吊采用QTZ60型,5#、7#楼附近的5#、6#塔吊采用QTZ80型自升塔式起重机,分别位于1#、4#、5#楼的北侧,2#、3#楼的南侧,7#楼的东侧,其安装高度和平面布置分别为
(详见附图)
序号
编号
方位
塔吊中心位置
安装高度
备注
1
1#
1#楼的北面
1#楼的D-9轴/S-C北3.8米
85M
桩上格构柱承台基础
2
2#
2#楼的南面
2#楼的D-V轴/D-27西4.1米
85M
桩上格构柱承台基础
3
3#
3#楼的南面
3#楼的3-8轴/S-D南2.84米
85M
桩上格构柱承台基础
4
4#
4#楼的北面
4#楼的4-21轴/4-Q北3.8米
85M
桩承台基础
承台基础
5
5#
5#楼的北面
5#楼的S-D轴/D-7西4.1米
85M
桩上格构柱承台基础
6
7#
7#楼的北面
7#楼的D-9轴/7-J北3.3米
85M
桩上格构柱承台基础
塔吊安装由专业的安拆队伍负责施工,具有相应资质的安拆单位,并出具搭拆专项方案,符合公司机械管理办法要求。
四、塔吊基础设计
根据工程实际情况,六台塔吊在基础土方开挖时投入使用,六台塔吊全部设置于地下室基坑内。
全部塔吊基础采用桩上格构柱承台基础,塔吊桩基础采用Φ1000钻孔灌注桩,桩中心距1600mm,桩身配置12Φ16钢筋,箍筋采用螺旋箍筋Φ8@250,加强箍采用Φ14@1500,砼强度等级为C30,四肢角钢格构柱直接埋设在桩内,格构柱长6.4米与桩搭接3.0米,格构柱与桩钢筋笼电焊焊接,格构柱伸出自然地坪与塔机连接,桩连接承台混凝土采用C35,尺寸4000×4000×400,承台底做100厚素砼垫层。
桩上格构柱承台基础位于地下室基坑内,地下室底板以下,与基坑的位置关系具体位置详见附图。
塔身穿越底板及顶板时,应和设计取得了解,征得设计同意后,方可实施。
1、1#塔吊基础计算
1#塔吊位于1#楼北面,采用桩上格构柱承台基础,桩顶标高为-6.3m,根据地质资料和工程实际情况,本塔基采用Φ1000钻孔灌注桩,桩有效长度约19.5m,桩端支撑于粉质粘土,桩端嵌入该层深度2m。
1#塔基参考地质资料2-2剖Z15。
地质参数详见下表:
层序
岩土名称
桩在此土层平均厚度(m)
土层顶绝对标高(m)
桩周土摩擦力特征值qsa(Kpa)
地基土承载力特征值fak(Kpa)
桩端阻力特征值qpa(Kpa)
-2
素填土
1.3
3.3
0
0
淤泥质粘土
4.2
2.0
6
60
-1
粘土
0.9
-2.2
13
130
-2
粉质粘土
3.4
-3.1
22
180
-3
粉质粘土夹粉土
5.1
-6.5
18
140
淤泥质粉质粘土
3.8
-11.6
8
90
-1
粘土
3.1
-15.4
20
200
700
-2
粉质粘土
4.0
-18.4
22
200
700
(1)参数信息
塔吊型号:
QTZ60自重(包括压重):
F1=440.02kN
最大起重荷载:
F2=60.00kN
塔吊倾覆力距:
M=1310.64kN.m塔吊起重高度:
H=85.00m
塔身宽度:
B=1.60m
桩混凝土等级:
C30承台混凝土等级:
C35
保护层厚度:
50mm
矩形承台边长:
4.00m承台厚度:
Hc=0.400m
承台箍筋间距:
S=250mm
承台钢筋级别:
Ⅱ级承台预埋件埋深:
h=0.50m
承台顶面埋深:
D=0.000m
桩直径:
d=1.000m桩间距:
a=1.600m
桩钢筋级别:
Ⅱ级
桩入土深度:
19.70桩型与工艺:
泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩
塔吊最大起重力矩:
600.00kN.m塔吊总高度:
H=85.00m
基本风压:
Wk=0.45kPa
塔吊主弦杆截面宽度:
b=0.15m塔身最大水平力:
Vh=0kN
水平力作用高度:
h=85.00m
标准节数:
n=5
(2)塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
1.塔吊自重(包括压重)F1=440.020kN
2.塔吊最大起重荷载F2=60.000kN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=500.020kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1310.640=1834.896kN.m
(3)矩形承台弯矩的计算
计算简图:
图中x轴的方向是随机变化的,设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。
1.桩顶竖向力的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.1.1条)
其中n──单桩个数,n=4;
Fk──作用于承台顶面的竖向力,Fk=520.020kN;
Gk──桩基承台和承台上土自重标准值,Gk=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=160.000kN;
Mxk,Myk──荷载效应标准组合下,作用于承台底面,绕通过桩群形心的x、y轴的力矩
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m);
Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,第i基桩或复合基桩的竖向力(kN)。
经计算得到:
桩顶竖向力设计值:
最大压力:
N=1.2×(520.020+160.000)/4+1834.896×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=1015.046kN
最大拔力:
N=(520.020+160.000)/4-1834.896×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=-641.035kN
桩顶竖向力标准值:
最大压力:
N=(520.020+160.000)/4+1310.640×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=749.319kN
最大拔力:
N=(520.020+160.000)/4-1834.896×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=-409.309kN
2.矩形承台弯矩的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.9.2条)
其中Mx,My──分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值(kN.m);
xi,yi──垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离(m);
Ni──在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力,Ni=Ni-G/n。
经过计算得到弯矩设计值:
压力产生的承台弯矩:
N=1.2×(520.020+160.000)/4+1834.896×(1.600/2)/[4×(1.600/2)2]=777.411kN
Mx1=My1=2×777.411×(0.800-0.800)=0.000kN.m
拔力产生的承台弯矩:
N=(520.020+160.000)/4-1834.896×(1.600/2)/[4×(1.600/2)2]=-403.400kN
Mx2=My2=-2×403.4×(0.800-0.800)=0.000kN.m
(5)矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。
式中1──系数,当混凝土强度不超过C50时,1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,
1取为0.94,期间按线性内插法确定;
fc──混凝土抗压强度设计值;
h0──承台的计算高度。
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300N/mm2。
承台底面配筋:
s=0.000×106/(1.000×1.570×4000.000×350.0002)=0.0000
=1-(1-2×0.0000)0.5=0.0000
s=1-0.0000/2=1.0000
Asx=Asy=0.000×106/(1.0000×350.000×300.000)=0.000mm2
承台顶面配筋:
s=0×106/(1.000×1.570×4000.000×350.0002)=0.0000
=1-(1-2×0.0000)0.5=0.0000
s=1-0.0000/2=1.0000
Asx=Asy=0×106/(1.0000×350.000×300.000)=0.000mm2。
满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!
(6)矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.14条。
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性,
记为V=2030.091kN我们考虑承台配置箍筋的情况,斜截面受剪承载力满足下面公式:
其中──计算截面的剪跨比,=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.570N/mm2;
b──承台计算截面处的计算宽度,b=4000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=-150mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.000N/mm2;
S──箍筋的间距,S=250mm。
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
(7)桩身承载力验算
桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2条
根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值,取其中最大值N=1015.046kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
其中c──基桩成桩工艺系数,取0.750
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.700N/mm2;
Aps──桩身截面面积,Aps=0.7854m2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,受压钢筋只需构造配筋!
桩身受拉计算,依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.7条
受拉承载力计算,最大拉力N=641.035kN
经过计算得到受拉钢筋截面面积As=2136.782mm2。
综上所述,全部纵向钢筋采用构造配筋且配筋面积不能小于2136.782mm2
构造规定:
灌注桩主筋采用6~12根直径12mm~14mm,配筋率不小于0.2%!
(8)桩抗压承载力计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.5和5.3.5条
根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值,取其中最大值N=1015.046kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式:
最大压力:
其中R──基桩竖向承载力特征值;
Ra──单桩竖向承载力特征值;
K──安全系数,取2.0;
fak──承台下土的地基承载力特征值加权平均值;
c──承台效应系数,当不考虑承台效应系数时,其值取0;
qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,按下表取值;
qpk──极限端阻力标准值,按下表取值;
u──桩身的周长,u=3.1416m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.785m2;
Ac──计算桩基所对应的承台净面积,去Ac=3.215m2;
li──第i层土层的厚度,取值如下表;
厚度及侧阻力标准值表如下:
序号土层厚度(m)极限侧阻力标准值(kPa)极限端阻力标准值(kPa)
1000
2000
3000
4260
54.2220
62.5180
73.580
82.520700
9522700
由于桩的入土深度为19.7m,所以桩端是在第9层土层。
最大压力验算:
Ra=3.142×(0×0+0×0+0×0+2×6+4.2×22+2.5×18+3.5×8+2.5×20+5×22)+700.000×0.785=1609.752kN
R=1609.752/2.0+0.000×105.000×3.215=804.876kN
上式计算的R值大于等于最大压力749.319kN,所以满足要求!
(9)桩抗拔承载力计算
桩抗拔承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.4.5条
桩抗拔承载力应满足下列要求:
其中:
式中Tuk──基桩抗拔极限承载力标准值;
i──抗拔系数;
解得:
Tgk=10.4×(0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×2×6+0.750×4.2×22+0.750×2.5×18+0.750×3.5×8+0.750×2.5×20+0.750×5×22)/4=656.370kN
Ggp=10.4×19.7×22/4=1126.840kN
Tuk=3.142×(0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×2×6+0.750×4.2×22+0.750×2.5×18+0.750×3.5×8+0.750×2.5×20+0.750×5×22)=793.095kN
Gp=3.142×19.7×25=1547.234kN
由于:
656.370/2.0+1126.840>=409.309满足要求!
由于:
793.095/2.0+1547.234>=409.309满足要求!
(10)桩式基础格构柱计算
依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。
1.格构柱截面的力学特性:
格构柱的截面尺寸为0.45×0.45m;
主肢选用:
12.5号角钢b×d×r=125×10×14mm;
缀板选用(m×m):
0.10×0.25
主肢的截面力学参数为A0=24.37cm2,Z0=3.45cm,Ix0=361.67cm4,Iy0=361.67cm4;
格构柱截面示意图
格构柱的y-y轴截面总惯性矩:
格构柱的x-x轴截面总惯性矩:
经过计算得到:
Ix=4×[361.67+24.37×(45/2-3.45)2]=36826.77cm4;
Iy=4×[361.67+24.37×(45/2-3.45)2]=36826.77cm4;
2.格构柱的长细比计算:
格构柱主肢的长细比计算公式:
其中H──格构柱的总高度,取6.40m;
I──格构柱的截面惯性矩,取,Ix=36826.77cm4,Iy=36826.77cm4;
A0──一个主肢的截面面积,取24.37cm2。
经过计算得到x=32.93,y=32.93。
格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式:
其中b──缀板厚度,取b=0.10m。
h──缀板长度,取h=0.25m。
a1──格构架截面长,取a1=0.45m。
经过计算得i1=[(0.102+0.252)/48+5×0.452/8]0.5=0.36m。
1=6.40/0.36=17.88。
换算长细比计算公式:
经过计算得到kx=37.47,ky=37.47。
3.格构柱的整体稳定性计算:
格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式:
其中N──轴心压力的计算值(kN);取N=1015.05kN;
A──格构柱横截面的毛截面面积,取4×24.37cm2;
──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数;
根据换算长细比0x=37.47,0y=37.47,查《钢结构设计规范》得到x=0.91,y=0.91。
经过计算得到X方向的强度值为114.4N/mm2,不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
Y方向的强度值为114.4N/mm2,不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
2、2#塔吊基础计算
2#塔吊位于2#楼南面,采用桩上格构柱承台基础,桩顶标高为-6.3m,根据地质资料和工程实际情况,本塔基采用Φ1000钻孔灌注桩,桩有效长度约19.9m,桩端支撑于粉质粘土,桩端嵌入该层深度5m。
2#塔基参考地质资料6-6剖Z45。
地质参数详见下表:
层序
岩土名称
桩在此土层平均厚度(m)
土层顶绝对标高(m)
桩周土摩擦力特征值qsa(Kpa)
地基土承载力特征值fak(Kpa)
桩端阻力特征值qpa(Kpa)
-1
杂填土
1.5
3.3
0
0
淤泥质粘土
3.0
1.8
6
60
-1
粘土
2.2
-1.2
13
130
-2
粉质粘土
2.5
-3.4
22
180
-3
粉质粘土夹粉土
5.7
-5.9
18
140
淤泥质粉质粘土
3.2
-11.6
8
90
-1
粘土
3.1
-14.8
20
200
700
-2
粉质粘土
5.0
-17.7
22
200
700
(1)参数信息
塔吊型号:
QTZ60自重(包括压重):
F1=440.02kN
最大起重荷载:
F2=60.00kN
塔吊倾覆力距:
M=1323.55kN.m塔吊起重高度:
H=85.00m
塔身宽度:
B=1.60m
桩混凝土等级:
C30承台混凝土等级:
C35
保护层厚度:
50mm
矩形承台边长:
4.00m承台厚度:
Hc=0.400m
承台箍筋间距:
S=250mm
承台钢筋级别:
Ⅱ级承台预埋件埋深:
h=0.50m
承台顶面埋深:
D=0.000m
桩直径:
d=1.000m桩间距:
a=1.600m
桩钢筋级别:
Ⅱ级
桩入土深度:
19.90桩型与工艺:
泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩
塔吊最大起重力矩:
600.00kN.m塔吊总高度:
H=85.00m
基本风压:
Wk=0.45kPa
塔吊主弦杆截面宽度:
b=0.15m塔身最大水平力:
Vh=0kN
水平力作用高度:
h=85.00m
标准节数:
n=5
(2)塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
塔吊自重(包括压重)F1=440.020kN
塔吊最大起重荷载F2=60.000kN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=500.020kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1323.550=1852.970kN.m
(3)矩形承台弯矩的计算
计算简图:
图中x轴的方向是随机变化的,设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。
1.桩顶竖向力的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.1.1条)
其中n──单桩个数,n=4;
Fk──作用于承台顶面的竖向力,Fk=520.020kN;
Gk──桩基承台和承台上土自重标准值,Gk=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=160.000kN;
Mxk,Myk──荷载效应标准组合下,作用于承台底面,绕通过桩群形心的x、y轴的力矩
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m);
Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,第i基桩或复合基桩的竖向力(kN)。
经计算得到:
桩顶竖向力设计值:
最大压力:
N=1.2×(520.020+160.000)/4+1852.970×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=1023.034kN
最大拔力:
N=(520.020+160.000)/4-1852.970×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=-649.023kN
桩顶竖向力标准值:
最大压力:
N=(520.020+160.000)/4+1323.550×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=755.025kN
最大拔力:
N=(520.020+160.000)/4-1852.970×(1.600×1.414/2)/[2×(1.600×1.414/2)2]=-415.015kN
2.矩形承台弯矩的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.9.2条)
其中Mx,My──分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值(kN.m);
xi,yi──垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离(m);
Ni──在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力,Ni=Ni-G/n。
经过计算得到弯矩设计值:
压力产生的
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