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5#塔吊设置在5#楼E—F轴/24—25轴,7#塔吊设置在7#楼E—F轴/8—6轴,8#塔吊设置在8#楼Q轴/8—9轴,9#塔吊设置在9#楼B1轴/13轴,具体详见塔吊平面布置图。
塔吊基础的确定
1.地质参数以本工程《岩石工程勘察报告》中有关资料为计算依据(以Z50孔为依据),其主要设计参数(见土层设计计算参数表)。
土层序号
土层名称
土层层厚(m)
单桩桩侧阻力特征值qsia(kpa)
单桩桩端阻力特征值qpa(kpa)
2-1
粉质粘土
1.2
18
2-2
粘质粉土
4.6
15
3-1
淤泥质粘土
5.58
7
3-2
淤泥质粉质粘土
10.2
8
4-1
粉土夹粉砂
9.7
13
4-2
粉砂
4.1
23
5-1
5-2
粉质粘土夹粉土
3.2
16
6-1
砾砂
1.5
26
6-2
圆砾
4.4
40
2500
2.塔吊基础受力情况(说明书提供)
荷载工况
基础荷载
P(kN)
M(kN.m)
F
Fh
M
MZ
工作状态
511.2
18.3
1335
269.3
非工作状态
464.1
73.9
1552
3.所定的塔吊位根据建筑结构条件、地质条件以及塔吊各项技术参数确定:
塔吊基础桩采用机械钻孔混凝土灌注桩,桩径800,桩长38M(有效桩长),桩身混凝土C25,钢筋笼全长配筋16A20,A8@100/200(螺旋箍),附加箍筋A14@2000,桩顶3000内A8@100,钢筋伸入承台800,桩数4根。
桩顶标高为-7.10(-7.25)m,桩位布置及基础承台平面尺寸详见附图。
4.采用钢筋混凝土承台,尺寸为4000×
4000×
1000mm,内配钢筋双层双向A20@200,承台混凝土强度C30,承台顶标高-6.15(6.30)m,基础下100厚C15混凝土垫层。
在塔吊承台位置地下室底板预留洞4000×
4000,四周设一道止水板,与基础连接处用100厚泡沫板相隔并做防水处理。
塔吊基础处后浇带处理方法同地下室后浇带。
塔身穿楼板处,楼板预留洞四周比塔身外围大500mm(2600×
2600),该处梁板后浇带处理方法同地下室顶板后浇带。
四、塔吊基础施工
塔吊基础混凝土机械钻孔桩,将由在现场施工工程桩的施工队伍施工,并按其专项施工方案进行操作。
考虑到今后塔吊安装方便,施工中有关预埋件需同步进行埋设,并要确保其位置准确性。
塔吊基坑土方开挖时间随同本工程地下室,并预先施工。
由于塔吊基础在地下室顶板以下,故在塔吊基础施工前,要对基础处挖基坑,基坑支护围护做法如下:
鉴于现场自然地坪标高为-1.6900M,塔吊基坑底标高为-6.55M,实际挖深-4.95M,属深基坑挖设。
场地土质查地质勘察报告为淤泥质土层,难以支护,经比较,选定上层2M大放坡开挖,下层3.4M用钢板桩支护,此支护方法为温州市淤泥质土比较成熟方法。
钢板桩材料选用国标16#槽钢,长度9M,从-4.00M平台处打入土中,外露20cm,四边角加料撑部分用单排槽钢并排打入,中间3M用正反扣连接方式打入,钢板桩内侧加两道水平梁支撑,水平梁用双槽钢扣成方管焊接而成,接头处450拼角,四角斜撑与水平梁接触处除焊接外,另加焊槽钢,以防水平梁受力时斜撑焊缝破坏桥梁人论坛:
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,造成梁突然破坏,水平梁布置两道,第一道距钢板桩上口500处布置,第二道距第一道1500布置,保证钢板受力均匀,不发生变形。
开挖时注意事项:
1.对作业人员做好安全、技术交底、每个人员分工明确。
2.基坑开挖时由施工人员指挥人、机作业、安全员现场协调安全工作。
3.划定作业范围、存土、转土地点、挖机行走路线,作业半径内严禁人员行走。
4.在土方边坡顶,钢板桩顶设置沉降观测点,开挖中与开挖后定时观测,发现异常,立即采取措施。
5.基坑设置专用扶梯,以供人员上下,工人在基坑内作业时,设专人在上面指挥,以免上面物体落入坑内,同时一且发现支护异常,立即通知人员撤出。
6.基坑周边设立警戒线,围护设置,防止与基坑施工无关人员误伤,同时保护基坑内作业人员安全。
7.制定应急措施:
挖掘机随时待命,一旦沉降异常难以控制,即用挖机将支护周围土方挖低御载。
准备工字钢、松木(6M)、钢板桩发生鼓肚变形时,进行水平加固。
QTZ63C(5709)型塔吊桩基础计算书
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63C(5709)主要部件重量如下表:
序号
名称
重量(kg)
重量
1
塔顶
2300
9
回转总成
3200
2
平衡臂总成
4500
10
塔身
830×
(60÷
2。
8)=17430
3
司机室
500
4
起重臂总成
6250
5
平衡重
11700
6
载重小车
238
爬升架
3300
固定基节
1020
自重(包括压重)F1=50438×
9.80665÷
1000=496.63kN,最大起重荷载
F2=6×
9.80665=58.84kN
塔吊倾覆力距M=1552.00kN.m,塔吊起重高度H=58.8m,塔身宽度B=1.60m
混凝土强度:
C30,钢筋级别:
Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=4.00m
桩直径d=0.80m,桩间距a=2.40m,承台厚度Hc=1.00m
基础埋深D=1.00m,承台箍筋间距S=200mm,保护层厚度:
50mm
二.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=496.63kN
2.塔吊最大起重荷载F2=58.84kN
作用于桩基承桥梁人论坛:
台顶面的竖向力F=(F1+F2)×
1.2=665.56Kn
塔吊的倾覆力矩M=1.4×
1552=2172.80kN.m
三.矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
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。
(一)单桩允许承载力特征值计算
1.单桩竖向承载力特征值计算
1)按地基土物理力学指标与承载力参数计算
AP=πr2=0.5024m2
Ra=qpaAp+up∑qsiali(DB33/1001—2003)(9.2.3-1)
qpaAP=0
up∑qsiali=1.88×
(5.58×
7.00×
1.02+10.2×
8.00×
1.02+9.7×
13.00×
1.02+4.1×
23.00×
15.00×
1.02+3.2×
16.00×
1.02+1.5×
26.00×
1.02+4.4×
40.00×
1.02)=1282.414KN即Ra=1282.41KN
2)桩身截面强度计算
0.7×
11.9×
5.03×
105=4189.99KN
其中,
——工作条件系数,取0.7
fc
——混凝土轴心抗压强度设计值,fc
=11.90N/mm2;
Ap
——桩的截面面积,A=5.03×
105mm2。
2.单桩抗拔力特征值计算
Ra’=up∑6iqsiali+GPK(DB33/1001—2003)(9.2.7—1)
=1282.414+429.552=1711.966KN
up∑6iqsiali=1.88×
(5.88×
1.02)=1282.41KN
0.9Gpk=0.9×
π×
0.42×
38×
25=429.552KN
(二)单桩桩顶作用力的计算和承载力验算
1.轴心竖向力作用下:
Qk=(FK+GK)/n(DB33/1001—2003)(9.2.1-1)
=(666.56+480)/4=286.64KN
2.偏心竖向力作用下:
按照Mx=Mk=2172.8+73.9×
1.0=2246.7KN·
m
(DB33/1001—2003)(9.2.1-2)
=
(666.56+750)/4
±
2246.7×
1.7×
/
=354.14±
476.25
3.水平作用下:
=73.9/4=18.48KN
其中n——单桩个数,n=4;
F——作用于桩基承台顶面的竖向力设计值,F=666.56kN;
G——桩基承台的自重
G=1.2×
(25×
Bc×
Hc+20×
D)
=1.2×
4.00×
1.00+20×
0.00)
=480.00kN;
Mx,My——承台底面的弯矩设计值(kN.m);
取2172.80KN.m;
xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.70m;
Ni——单桩桩顶竖向力设计值(kN)。
(三)矩形承台弯矩的计算
(依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条)
其中Mx1,My1——计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m);
xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离
取a/2—B/2=0.90(m);
Ni1——扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN),Ni1=Ni-G/n=486.17KN/m2;
经过计算得到弯矩设计值:
Mx1=My1=2×
486.17×
0.90=875.11KN.m。
四、矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2102)第7.2条受弯构件承载力计算。
式中,α1
——系数,当混凝土强度不超过C50时,α1
取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,α1
取为0.94,期间按线性内插法得1.00;
fc——混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2;
h0——承台的计算高度Hc-50.00=950.00mm;
fy——钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
经过计算得:
875.11×
106/(1.00×
16.70×
4000.00×
1000.002)=0.013;
1-(1-2×
0.013)0.5=0.013
=1-0.013/2=0.994;
=Asy=875.00×
106/(0.994×
950.00×
300.00)=3088.59mm2。
基础承台配筋为A20@200双向双层(As=3849mm)>
3088.59mm2,满足要求。
五、矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11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=673.67kN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γ0——建筑桩基重要性系数,取1.0;
b0——承台计算截面处的计算宽度,b0=4000mm;
h0——承台计算截面处的计算高度,h0=1000mm;
β——剪切系数
当0.3≤
<
1.4时,β=0.12(
+0.3);
当1.4≤
3.0时,β=0.12(
+1.5),得β=0.10;
fc——混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
fy——钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
S——箍筋的间距,S=200mm。
则,1.00×
673.67=6.74×
105N≤0.10×
300.00×
1000=7.63×
106N;
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
六、抗倾覆验算
根据上图所示,可得:
倾覆力矩M倾=M+Fh×
H=2172.80+73.9×
1=2246.7KN.m
抗倾覆力矩M抗=(Fk+Gk)×
0.5α+2Rta×
bi
=(666.56+750)×
(0.5×
4.5)+2×
1069.87×
3.7=11104.3KN.m
故由上述计算结果,得
M抗/M倾=11104.3/2246.7=4.97>
1.6(抗倾覆满足要求)
七、桩配筋计算
根据DB33/1001—2003中的9.1.10的要求,本方案设计中的桩不属于抗拔桩及承受水平力为主的桩,所以桩身配筋按最小配筋率计算。
灌注桩桩身按最小配筋率0.65%计算。
As=ρA=0.65%×
4002=3267.25mm2
所以桩身按最小配筋率配筋,桩身配筋为16A20,
A’si=254.5×
16=4072mm2>
Asi
塔吊附着计算
塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定,需要增长附着杆或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时,需要进行附着的计算。
主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固环计算。
一、支座力计算
塔机按照说明书与建筑物附着时,最上面一道附着装置的负荷最大,因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。
附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁,其内力及支座反力计算如下:
风荷载标准值应按照以下公式计算:
WK=W0×
uz×
us×
βz=0.600×
1.170×
1.350×
0.700=0.633KN/M2;
其中W0——基本风压(KN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用:
W0=0.600KN/m2;
uz——风压高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用:
uz=1.350;
us——风荷载体型系数:
us=1.170;
βz——高度Z处的风振系数,βz=0.700;
风荷载的水平作用力:
Q=WK×
B×
KS=0.663×
1.600×
0.200=0.212KN/m;
其中WK——风荷载水平压力,WK=0.663KN/m2;
B——塔吊作用宽度,B=1.600m;
KS———迎风面积折减系数,Ks=0.200;
实际取风荷载的水平作用力q=0.212KN/m;
塔吊的最大倾覆力矩:
M=882.00KN/m;
弯矩图
变形图
剪力图
计算结果:
NW=77.7189KN
二、附着杆内力计算
计算单元的平衡方程:
ΣFX=0
T1COSα1+T2COSα2-TCOSα3=-NWCOSθ
ΣFY=0
T1sin
1+T2sinα2+T3sinα3=-NWsinθ
ΣM0=0
T1[(b1+c/2)cosα1-(α1+c/2)sinα1]+T2[(b1+c/2)cosα2-(α1+c/2)sin2]
+T3[-(b1+c/2)cosα3+(α2-α1-c/2)sinα3]=MW
其中:
α1=αrctg[b1/α1]α2=αrctg[b1/(α1+c)]α3=αrctg[b1/(α2-α1-c)]
第一种工况的计算
塔机满载工作,风向垂直于起重重臂,考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合风荷载扭矩。
将上面的方程组求解,其中θ从0—360循环,分别取正负两种情况,求得各附着最大的。
塔机满载工作,风向垂直于起重臂,考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合。
杆1的最大轴向压力为:
88.29KN;
杆2的最大轴向压力为:
1.47KN;
杆3的最大轴向压力为:
75.87KN;
杆1的最大轴向拉力为:
43.37KN;
杆2的最大轴向拉力为:
43.62KN;
杆3的最大轴向拉力为:
85.08KN;
第二种工况的计算:
塔机非工作状态,风向顺着着起重臂,不考虑扭矩的影响。
将上面的方程组求解,其中θ=45,135,225,315,MW=0,分别求得各附着最大的轴压和轴拉力。
65.83KN;
15.94KN;
79.34KN;
三、附着杆强度验算
1.杆件轴心受拉强度难验算
验算公式:
σ=N/An≤f
σ——为杆件的受拉应力;
N——为杆件的最大轴向拉力,取N=85.084KN;
An——为杆件的截面面积,本工程选取的是钢管A159×
6mm;
An=π/4×
[1592-(159-2×
6)2]=2883.982mm2。
经计算,杆件的最大受拉应力σ=85083.744/2883.98=29.502N/mm2,
最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2,满足要求。
2.杆件轴心受压强度验算
σ=N/φAn≤f
N——为杆件的最大轴向拉力,杆1:
取N=88.29KN;
杆2:
取N=15.942KN;
杆3:
取N=79.337KN;
I——钢管的惯性矩,I=π/64×
[1594-(159-2×
6)4]=8451869.913
i
——钢管的回旋半径,i=(8451869.913/2883.982)1/2=54.135
λ——杆件长细比,杆1:
取λ=104,杆2:
取λ=123,杆3:
取λ=104
φ——为杆件的受压稳定系数,是根据λ查表计算得:
杆1:
取φ=0.529,杆2:
取φ=0.421,杆3:
取φ=0.529;
经计算,杆件的最大受压应力σ=57.874N/mm2,
四、附着支座连接的计算
附着支座与建筑物的连接多采用与预埋件在建筑物构件的螺栓连接。
预埋螺栓的规格和施工要求如果说明书没有规定,应该按桥梁人论坛:
照下面要求确定:
预埋螺栓必须用Q235钢制作;
附着的建筑物构成件混凝土强度等级不应低于C20;
预埋螺栓的直径大于24mm;
预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求:
0.75nπdlf=N
其中
n为预埋螺栓数量;
d为预埋螺栓直径;
1为预埋螺栓埋入长度;
f为预埋螺栓与混凝土粘接强度(C20为1.5N/mm2,C30为3.0N/mm2);
N为附着杆的轴向力。
1.预埋螺栓数量,单耳支座不少于4只,双耳支座不少于8只;
预埋螺栓埋入长度不少于15d;
螺栓埋入端应作弯钩并加横向锚固钢筋。
五、附着设计与施工的注意事项
锚固装置附着杆在建筑结构桥梁人论坛:
上的固定点要满足以下原则:
附着固定点应设置在丁字墙(承重隔墙和外墙交汇点)和外墙转角处,切不可设置在轻质隔墙与外墙汇交的节点处;
对于框架结构,附着点宜布置在靠近柱根部;
在无外墙转角或承重隔墙可利用的情况下,可以通过窗洞使附着杆固定在承重内墙上;
附着固定点应布设在靠近楼板处,以利于传力和便于安装。
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