金轮梵石QTZ63塔吊专项方案文档格式.docx
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QTZ63塔吊:
独立高度为40m(不设扶墙),附着起升最大高度为140m,塔机最大工作幅度为50m,最小为2m,最大起重为6.0吨,最大幅度起重为1.0吨。
塔吊布置在21#楼西侧21-H/21-G轴间,详见塔吊定位。
为确保施工进度和工作面的作业需要,塔吊的位置均设置在地下室基坑内。
为便于施工,采用钻孔灌注桩与钢结构柱结合的方法作为塔吊基础。
塔吊的位置;
地质情况:
选择B1-8~B1-8’剖面图CZ8孔与ZK34孔之间
塔吊及钢格构柱信息:
塔吊范围内最高点为21#楼,高度为55.85m,塔身最大工作高度为65.050m;
塔吊下部采用四桩钢格构柱形式;
桩基础采用φ800钻孔灌注桩,配筋采用11φ18;
φ8@200螺旋箍(桩顶2m范围内φ8@100);
φ14@2000加劲箍,桩顶标高-8.800m,混凝土标号为C30。
为施工方便,钢格构柱顶标高定为:
塔吊-1.100m。
二、塔机定位及塔吊桩基础计算
(一)塔机定位
塔吊定位图
桩身大样、桩位确定详见塔吊基础施工图(后附)
(二)塔吊桩基础计算
根据塔吊所处的地质情况,对塔吊的有效桩长和单桩承载力进行核算,基本核算如下:
(1).参数信息
塔吊型号:
QTZ63;
自由高度40m时,基础所受到的垂直荷载Fv=513.00kN,基础所受到的水平荷载Fh=27.8.00kN,基础所受到的倾翻力矩M=1252.00Kn,塔身宽度B=1.60m,桩直径d=0.80m,桩间距a=1.60m,塔吊吊装高度61.5m。
(2).塔吊基础持力层情况
层号
土层名称
土层厚度
钻孔灌注桩
qsia
(kPa)
qpa
Z
杂填土
-
1
粉质粘土
2.4
12
2
淤泥质粉质粘土夹粉土
2.5
7
3a-1
粉质粘土夹粉土
2.9
11
3b-1
7.5
9
3b-2
21
3c
8.9
13
4a
淤泥质粉质粘土
10.1
4b
18.4
16
5a
粗砂
3.3
34
1700
5a’
角砾
2.7
40
2000
基础进入4b层粉质粘土,桩底标高-40m,有效桩长29.5m,格构柱顶标高为0.950m,(计算时考虑安全因素从-10.5m处开始计算)混凝土灌注至基础板底。
(3).塔吊的基础设计。
塔吊桩顶竖向力计算
1.塔吊自重F1=513.00+16×
8+60+45=746kN
塔吊最大起重荷载F2=60.00kN
作用于桩基承台顶面的竖向力f==1.2(F1+F2)=967.20kN
塔吊的倾覆力矩M=1252.00kN.m
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。
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=962.40kN;
Gk──桩基承台和承台上土自重标准值
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=967.20/4+1252.00×
(1.600×
1.414/2)/[2×
1.414/2)2]=795.19kN
最小压力:
N=967.20/4-1252.00×
1.414/2)2]=-311.59kN
需验算桩基抗拔力
(4).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=699.78kN
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1.00
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.300N/mm2;
Aps──桩身截面面积,Aps=0.5024m2。
、
则795.19Kn<
14.3×
0.5024×
1000=7150.00Kn
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
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3267mm2,实配13根18,As=3308mm2。
(5).桩抗压及抗拔承载力计算
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=795.19kN
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
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=2.512m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.5024m2;
Ac──计算桩基所对应的承台净面积,取Ac=0.707m2;
li──第i层土层的厚度,取值见表1
由于桩的入土深度为-38m,有效桩长27.5m,所以桩端是在第4b层粉质粘土层。
最大压力验算:
Ra=2.512×
(1.5×
9+8.9×
13+10.1×
12+9×
16)=989.94kN
上式计算的R值大于等于最大压力795.19kN,所以满足要求!
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=11.2×
0.700×
12+7×
16)/3=883.46kN
Ggp=849.60kN
Tuk=2.512×
16)/3=693.86kN
Gp=370.71kN
由于:
883.46/2+849.6=1291.33>
Nk=311.59kN满足要求!
693.86/2+370.71=717.64>
(6).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0.46×
0.46m;
主肢选用:
14号角钢b×
d×
r=125×
12×
14mm;
缀板选用(m×
m):
0.20×
0.38
主肢的截面力学参数为A0=28.91cm2,Z0=3.53cm,Ix0=423.16cm4,Iy0=423.16cm4;
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×
[423.16+28.91×
(45/2-3.53)2]=43307.00cm4;
Iy=4×
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13.20m;
I──格构柱的截面惯性矩,取,Ix=43307.00cm4,Iy=43307.00cm4;
A0──一个主肢的截面面积,取28.91cm2。
经过计算得到
x=68.21,
y=68.21。
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=0.008m。
h──缀板长度,取h=0.38m。
a1──格构架截面长,取a1=0.46m。
经过计算得i1=[(0.0082+0.382)/48+5×
0.462/8]0.5=0.368m。
1=13.20/0.368=35.87。
换算长细比计算公式:
kx=77.07,
ky=77.07。
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=699.78kN;
A──格构柱横截面的毛截面面积,取4×
28.91cm2;
──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=77.07,
0y=77.07,查《钢结构设计规范》得到
x=0.657,
y=0.657。
经过计算得到X方向的强度值为92.1N/mm2,不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
Y方向的强度值为92.1N/mm2,不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!
(7).格构柱与标准节连接强度和刚度计算
1.承压板:
板厚55mm尺寸2250×
2250mm
Q235钢
55厚承压板能承受最大轴力设计值为1088437kn取安全系数10
NP=1088437/10=108843.7kn足够满足使用要求。
2.计算承压板端面转角及最大挠度:
方形板面
按矩形截面:
承压板极小微变形,刚度满足使用要求。
(8).螺栓强度验算
锚固螺栓M30与角铁连接,焊缝长度250mm,双面焊,焊缝高度10mm,焊缝连接强度:
强度满足要求。
螺栓M30按锚栓规格Q235,锚栓直径d=30mm,计算尽净截面为5.61cm2,容许拉力为78.54kn
塔吊设计:
标准节每角采用M30螺栓2只
8.8级:
250n/mm2,净截面5.16×
2=11.22cm2,计算净截面比标准节连接大1倍,强度满足要求。
三、施工操作的质量控制
1.严格控制钢构柱的钢材质量和加工质量,钢材的品种、规格、性能等应符合国家产品标准和设计要求,采用的原材料及成品实行进场验收制度,各工序按施工规范、标准进行质量控制,每道工序完工后,进行检查,相关各专业工种之间,进行交接验收。
2.钢构件加工采用电焊成型,焊接材料的品种、规格、性能等均需符合现行国家产品标准和设计要求,钢材切割面、剪切面无裂缝、夹渣、分层和大于1mm的缺棱,钢构柱成品构件连接处的截面几何尺寸允许偏差±
3.0mm。
3.塔吊基础桩在吊放钢筋笼、钢格构柱时,注意控制钢格构柱的水平度、垂直度及平面位置,确保上部钢格构柱的中心距离和边柱位置正确,符合设计要求,垂直偏差控制在L/1000以内,且不大于10mm,钢格构柱顶标高偏差控制在±
3.0mm以内。
4.钢筋笼与钢格构柱搭接长度不小于3m,搭接位置须确保8根
主筋与钢格构柱连接,增强箍筋不得少于6只。
5.转换承重钢板打孔加工时,须用标准节实物试打,确保孔位正确,孔壁表面粗糙度不应大于25μm,其允许偏差应符合下表规定
项目
允许偏差
直径
+1.0
圆度
2.0
垂直度
0.03t,且不应大于2mm
6.安装转换承重钢板时,钢格构柱柱顶确保水平转化承重钢板安装允许偏差应符合下表规定
转换承重钢板标高
±
3.0
转换承重钢板水平度
L/1000
预留孔中心偏差
10.0
7.开挖土方时,在塔吊基础部位,须分层开挖,钢柱之间的外部垂直剪刀撑、内部水平剪刀撑须跟随挖土进度每2m加固一次。
8.土方挖至基底标高后,立即做好塔吊基础底部混凝土构造,加强4根塔吊基础桩的整体稳定性。
9.对已完成安装的塔吊,在使用过程中,对钢构柱焊接节点,采用角铁磨光机打磨平焊缝,用水砂皮打磨平后,用15倍放大镜观察焊缝有无裂缝产生。
四、安全措施
1、在钢格构柱、塔吊基础桩施工和塔吊安装前,必须向各操作人员进行详细安全、技术交底,施工人员分工明确,任务明确,责任明确及工作位置明确。
2、作业人员必须经过上岗前培训,持证上岗。
进入施工现场必须戴安全帽,穿防滑鞋,高空作业必须系安全带。
3、对所有的施工机械、机具索具工作齐备到位,经检查合格。
4、在塔身能附着锚固时及时锚时附着锚固、以减小塔吊倾覆力矩对底板结构影响。
5、塔吊安拆由专业队伍负责施工,并编相应的搭拆专项方案报分公司审批,在安拆塔吊前应提前通知分公司,并递交相关资料,经审查并签发安拆令后方可安装塔吊。
6、安装结束后,安装单位按照安全技术规范及说明书的有关要求进行检验和调试,自检达到安全使用标准后报集团公司及当地有关技术监督部门验收,验收合格后由安装、使用和租赁单位技术负责人鉴字、悬挂验收合格牌后方可使用
7、桩钢筋笼和钢构柱吊装和塔吊安装时、作业区派人警戒、提醒行人注意空中物伤人。
8、塔吊安装时、对所有的起重工具如索具等进行全面检查并计验、验算后方可使用。
9、塔吊安装后必须经主管部门检查验收合格后、挂牌方可使用、塔吊司机必须持有效操作证上岗、严格执行“十个不准吊”。
10、在使用中要经常观察、检查钢构柱各连结部位的情况、发现问题立即暂停吊装作业、并进行分析加固。
11、塔吊配电箱必须上锁、专人保管、工作完毕切断电源、上锁。
12、经常对塔吊进行保养维护、特别是对五限位(超高、变幅、超重、力矩、升空室)上保险、吊钩、钢丝绳、滚筒要经常检查並准备配件、防止塔身标准节连结螺检因多次重复使用而产生螺帽拧紧后松动、拧不紧现象、导致连结螺栓疲劳直致损坏塔身标准节等隐患。
13、塔吊的避雷接地,利用钢格构柱连接塔吊和基础桩钢筋笼的焊接,作为塔吊的避雷接地装置。
五、塔机安装顺序
序号
安装顺序
重量(kg)
安装要求
加强节×
1065/节
先将两节加强标准节用12个M30高强度螺栓联接为一体(螺栓的预紧力矩为1.8kN·
m),然后吊装在基础上面,并用M30高强度螺栓紧固。
安装时注意有踏步一侧要垂直于建筑物。
爬升套架
3530
在地面上将爬升架拼装成整体,并装好液压系统,然后将爬升架吊起,套在两节加强标准节外面(爬升架的外伸框架要与建筑物方向平行,以便施工完成后拆塔),并使爬升架的爬爪搁在加强标准节的最下一个踏步上,爬升架上有油缸的一面对准塔身上有踏步的一面套入。
3
回转支承总成
3711
在地面上先将上、下支座以及回转机构、回转支承、司机室平台装为一体,然后将这一套部件吊起安装在加强标准节上。
用4个销轴和8个M30的高强度螺栓将下支座分别与爬升架和塔身相连。
(下支座与塔身连接以前,用汽车吊将回转总成提起,翻下爬爪,使下支座下端面与标准节接触)
4
塔顶
1433
在地面上将塔顶与平衡臂拉杆的第一、第二节用销轴连好,然后吊起,用4个销轴与上支座联接。
安装塔顶时要注意区分塔顶哪边是与起重臂相连。
5
平衡臂
总成
3765
在平地上拼装好平衡臂,并将起升机构、配电箱等装在平衡臂上,接好各部分所需的电线,然后将平衡臂吊起与上支座用销轴固接完毕后,再抬起平衡臂与水平线成一角度至平衡臂拉杆的安装位置,装好平衡臂拉杆后,再将吊车卸载。
6
平衡块
一块
2.3t
平衡重放在平衡臂靠近塔身一侧的位置上
驾驶室
340
在地面上,先将司机室的各电器设备检查好以后,将司机室吊起至上支座的上面,然后,用销轴将司机室与上支座连接好。
8
起重臂
5949
严格按照每节臂上的顺序组装,在根部两节臂架连接后,装上小车,并把小车固定在起重臂根部,把起重臂搁置在1米高左右的支架上,使小车离开地面。
所有销轴都要装上开口销,并将开口销充分打开。
安装剩余的平衡重:
10.76t
1、安装顺序:
加强节两节(重2.13t)→自升平台→爬升套架(重3.53t)→回转支承总成(重3.711t)→塔顶(重1.433t)→平衡臂总成(重3.765t)→平衡块一块(2.3t)→驾驶室(重0.34t)→起重臂总成(含拉杆等,重5.949t,重心位置距臂根22.4m)→平衡块→调试→顶升(加强标准节一节)→验收合格→使用;
2、注意加强标准节与普通标准节的区分。
加强标准节的主弦杆采用135mm×
135mm×
12mm的方管,普通标准节的主角钢采用135mm×
10mm的方管。
六、塔机安装所需起重设备和索具
1、起重设备:
本次安装作业采用25吨汽车吊(根据现场条件选用适当吨位)。
2、索具
名称
规格
长度(米)
件数
备注
双头吊索
6x19-10
6x19-12
1.5
6x19-12.5
6x19-18.5
14
卸扣
20
10
3、氧气、乙炔等气割工具一套。
4、电焊机一台及电焊条若干。
七、塔机安装工艺流程及调试标准
1、安装要求:
因建筑物高度为75米,塔机安装高度需约87米方可满足施工现场的垂直运输要求,需安装附墙装置。
基脚螺栓及塔身联接螺栓必须紧固。
垂直度控制在千分之三之内。
2、安装步骤:
2.1安装两节加强节,注意加强节上有踏步的一面要与建筑物墙面垂直。
2.2安装爬升套架,爬升套架上有油缸的一面对准塔身上有踏步的一面,并使套架上的爬爪搁在标准节最下面的一个踏步上。
2.3安装回转机构(含上下支座),并用销轴和高强度螺栓把套架和标准节联接固定。
2.4安装塔顶,注意前后方向。
2.5安装平衡臂,装好后,吊一块重2.3吨的平衡块,放在靠近塔顶根部位置上。
2.6安装驾驶室。
2.7安装起重臂及起重臂拉杆。
2.8将所需平衡块全部安装上。
2.9穿绕起升钢丝绳,张紧变幅钢丝绳。
3、塔机顶升前的准备工作:
3.1顶升前必须检查液压系统工作是否正常
3.1.1检查油箱油量,油质;
3.1.2检查各处接头及液压管路系统是否紧固严密;
3.1.3检查油泵内空气是否排空;
3.1.4检查油缸密封系统是否受损或老化;
3.1.5检查压力是否达到顶升压力要求;
3.1.6初次启动油泵时,应先检查入口和出口是否接反,转动方向是否正确,吸油管路是否漏气,然后用手试转,最后在规定转速内启动和试转动;
滤油器要经常检查有无堵塞,检查安全阀在使用后调整值是否变动;
油泵、油缸和控制阀,如发现渗漏应及时检修;
3.1.9在冬季启动时,要开开停停往复数次,待油温上升和控制阀动作灵活后再正式使用;
存在不安全因素:
①油箱油量不足或油质不好会导致油缸不能正常工作;
②阀门及液压管路系统受损会导致液压油渗漏;
③油泵内存有空气会导致液压不稳,容易造成顶升过程中突然下滑;
④油缸密封系统受损或老化会导致泄漏油,容易造成顶升过程中突然下滑;
⑤压力未到顶升压力要求则不能正常进行顶升作业;
3.2顶升前必须检查附墙件的安全质量
3.2.1检查套架联接螺丝是否紧固;
3.2.2检查联接销轴的开口销是否脱出;
3.2.3检查各部位焊缝是否有裂缝;
3.2.4检查与拉杆连接的墙面是否有裂纹;
3.2.5检查附着间距是否符合规范要求;
4、顶升加节过程中的注意事项:
4.1自准备加节,在拆除内外塔连接件后,到加节完毕前,在这过程中严禁起重臂回转或作业;
4.2在进行顶升作业过程中,必须有专人指挥,专人照管电源,专人操作爬升机构,专人紧固螺栓。
非有关操作人员,不得登上爬升架的操作平台,更不得擅自启动泵阀开关和其它电气设备;
4.3顶升作业须在白天进行,若遇特殊情况,需在夜间作业时,必须有充足的照明;
4.4只许在顶部风速低于13米/秒时进行顶升作业,若在顶升过程中突然遇到风力加大,必须停止顶升作业,紧固各联接螺栓,使内外塔身联接成一体;
4.5顶升前必须放松电缆,使电缆放松长度略大于总的爬升高度并做好电缆的固定工作;
4.6在顶升过程中,应把回转机构紧紧刹住,严禁回转及其它作业。
若发现故障,必须立即停车检查未查明原因,未将故障排除,不得进行爬升作业。
4.7每次顶升前后,必须认真做好准备工作和收尾工作,特别是在顶升以后,各连接螺栓应按预定的预紧力紧固,不得松动,操作手柄应回到中间“0”位置,液压系统的电源应切断等。
5、塔机的顶升作业:
5.1先将要加的几个标准节吊至塔身引入的方向依次排列好,然后将大臂旋转至引进横梁的正上方,打开回转制动开关,使回转处于制动状态;
5.2调整好爬升架导轮与塔身之间的间隙,以3~5mm为宜,放松电缆线的长度,使之略大于总的爬升高度,用吊钩吊起一个标准节,放到引进横梁的小车上,移动小车的位置(大约距大臂根部五米左右),使塔机的上部重心落在顶升油缸上的铰点位置上,然后卸下支座与塔身连接的高强度螺栓,并检查爬爪是否影响爬升;
5.3将顶升横梁挂在塔身的踏步上,开动液压系统,活塞杆全部伸出后,稍缩活塞杆,使爬爪搁在塔身的踏步上,接着缩回全部活塞杆,重新使顶升横梁挂在塔身的上一级踏步上,再次伸出全部活塞杆,此时塔身上方刚好出现能装一节标准节的空间;
5.4拉动引进滚轮,把标准节引到塔身的正上方,对准标准节的螺栓联结孔,缩回活塞杆至上、下标准节接触时,用高强度螺栓把上下标准节联结起来,调整油缸的伸缩长度,用高强度螺栓
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