龙岩建发央郡塔吊基础设计改后.docx
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龙岩建发央郡塔吊基础设计改后.docx
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龙岩建发央郡塔吊基础设计改后
一、编制依据
1、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94);
2、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);
3、《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33—2001);
4、《塔式起重机设计规范》(GB/T13752-92);
5、厦门华岩勘测设计有限公司提供的《龙岩建发央郡工程勘察报告》、《龙岩建发央郡工程超前钻探报告》;
6、本工程建筑结构施工图;
7、川建QTZ80B(C5513)塔式起重机使用说明书;
8、工程现场实际情况。
二、工程概况
工程规模:
项目总用地面积约20038.50平方米,总建筑面积约89494.61万平方米(其中:
地上建筑面约66130.00平方米,地下建筑面积约21616.61平方米),拟建项目包括3栋33层住宅主楼及1-2层附属商业,项目设1-2整体地下室。
各建筑物主要结构特征见表1-1。
建筑物主要设计参数表表1
建筑物
名称
室内地坪高程
(±0.00)m
层数
高度
(m)
结构
类型
对沉降
敏感度
荷重
拟采用
基础型式
地上
地下
1-3#楼
338.30~339.30
32
1-2
98.25
剪力墙
敏感
约3000~
3300KN/m
桩基础
商业
333.80
2
9.0
框剪
敏感
3000kN~5000kN
桩基础
地下室
1-2
一层:
5.85
二层:
3.85
框剪
敏感
2000kN
浅基础
三、工程地质条件
根据厦门华岩勘测设计有限公司提供的《龙岩建发央郡工程勘察报告》、《龙岩建发央郡工程超前钻探报告》揭示,场地内地层结构较复杂,地层岩性、厚度和埋藏分布等在横纵向上变化较大,场地埋藏地层自上而下依次为:
①杂填土:
主要分布于2#、3#楼钻孔,土质均匀性较差,局部厚度差异较大,其力学性质较差。
②-1粉质粘土:
主要分布在2#楼和2#楼北侧钻孔,属中等偏低压缩性土层,力学性质较好,土质均匀性较好,绝大部分地段均有分布,水平方向延展性较好,局部厚度差异较大。
②-2中砂:
主要分布3#楼钻孔,分布连续性好,厚度0.80m~3.90m。
该层呈松散~稍密状,不液化,属中等强度、中等偏低压缩性土,工程地质性能一般。
②-3含卵石粉质粘土:
主要分布于1#楼钻孔,该层属中等偏低压缩性土层,力学性质较好,土质均匀性较差,水平方向成层性差,分布不均匀。
③卵石:
主要分布于2#楼、3#楼及2#楼、3#楼周边地下室钻孔,属高强度、低压缩性土,工程性能好,厚度较大且分布稳定。
④-1泥质粉砂岩残积粘性土:
该层场地内均有分布,厚度较大,土质均匀,水平方向分布较均匀,但厚度差异大,其力学性质一般,为中等强度,中等压缩性地基土。
该土层遇水稳性较差,浸泡后土体易软化崩解。
④-2、④-3硅质岩残积土:
场地内均有揭露,但层面起伏大,土质均匀性较差,可~硬塑状,其力学性质较好,为中等强度及中等压缩性地基土。
需注意的是该土层水稳性较差,浸泡后土体易软化崩解,且在该层与石灰岩接触部位分布有土洞。
⑤-1破碎石灰岩、⑤-2中风化石灰岩:
工程地质性能较好,承载力较高,但层面起伏大,且存在溶洞,但需考虑溶洞对桩基的不利影响。
⑥碎块状强风化花岗岩:
分布不均匀,层面起伏稍大,具高强度、低压缩性,属工程性能好的地层。
可作拟建物的桩基础桩端持力层。
⑦中风化花岗岩:
分布不均匀,层面起伏一般不大,局部稍大,具高强度、基本不可压缩,属工程性能好的地层。
可作拟建物的桩基础桩端持力层。
四、塔吊选型及布置
根据本工程建筑结构施工图纸并结合现场实际具体情况,拟安装于1#楼2#楼3#楼各布置一台塔式起重机(详见塔吊平面定位图),川建QTZ80B(C5513)型塔式起重机,最大工作半径为55m,最大起重重量为6t,最大工作半径时起吊重量为1.6t,选用1.6×1.6m边长、3m高的标准节。
根据川建QTZ80B(C5513)型塔式起重机使用说明书中的基础承台说明及现场实际情况,塔吊最大高度为36.8m,选用生产厂家提供的钢筋混凝土标准承台M81N作为塔吊的承台,尺寸为5000×5000×1350mm。
根据《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33—2001)第4.4.2.1条,承台采用C35砼。
塔吊承台按生产厂家提供的M81N图配筋(见下图)。
1#楼塔式起重机的基础承台面标高为-5.100m,同1#楼地下室底板面平。
因基础承台处于一层地下室和二层地下的边坡顶,为保证塔式起重机的稳定,对基础增设4根预应力高强砼管桩PHC400-95-A(详见塔吊基础平面图),桩长为10m,桩端持力层为硅质岩残积含碎石砾质粘性土,入岩深度为1m。
(参超前钻孔1-70)
2#楼塔式起重机的基础承台面标高为-8.600m,同2#楼地下室底板面平。
基础承台下为卵石层,根据勘测报告中显示,卵石层的天然地基承载力特征值为300kPa。
由于本塔吊基础是直接采用说明书中的基础承台(M81N),塔身高度为36.8米,所需的地基承载力为172kPa,天然地基承载力>塔吊基础所需的地基承载力。
固直接采用。
(参超前钻孔2-32)
3#楼塔式起重机的基础承台面标高为-9.100m,同3#楼地下室底板面平。
基础承台下为硅质岩残积砾质粘性土,根据勘测报告中显示,硅质岩残积砾质粘性土的天然地基承载力特征值为210kPa。
由于本塔吊基础是直接采用说明书中的基础承台(M81N),塔身高度为36.8米,所需的地基承载力为172kPa,天然地基承载力>塔吊基础所需的地基承载力。
固直接采用。
(参超前钻孔3-49、3-50)
五、施工注意事项
1、承台混凝土强度等级不低于C35;
2、塔吊基础及塔吊固定支腿的定位必须准确无误;
3、固定支腿周围的钢筋数量不得减少或切断,主筋通过支腿有困难时,允许主筋避让;
4、承台基础表面应校水平,表面平整度允许偏差为1/1000;
5、基础承台砼浇筑后必须待砼强度达到75%以上才允许安装塔身基础节并进行塔吊安装,必须待砼强度达到100%才允许使用塔吊。
6、由于塔吊基础承台下为软弱地基,泡水则强度降低,应采取必要的降排水措施,避免泡水,四周表面应做硬化且坡向排水沟(如下图所示)。
在使用阶段,现场必须保证塔吊承台四周各5m范围内无积水,且不得受水冲刷。
六、塔吊穿地下室处理措施本工程
1#、2#、3#塔吊均布置在地下室中,塔吊穿地下室的处理措施如下:
1、地下室底板处理措施:
(1)本工程设计塔吊基础顶标高同地下室底板顶标高,施工时浇筑塔吊基础,塔吊基础钢筋绑扎时,除绑扎塔吊基础钢筋外,还应按地下室底板和承台配筋绑扎塔吊部分的底板钢筋,并预留一个搭接长度。
(2)绑扎底板钢筋时,钢筋与塔吊基础预留的钢筋搭接。
(3)在塔吊基础与地下室底板接触的部位预埋3厚的止水钢板。
具体做法如下图所示:
止水钢板做法
2、地下室顶板处理措施:
(1)在地下室顶板上开一个一米八见方的孔,塔吊拆除后,用高一强度等级的微膨胀混凝土封闭。
因塔吊处预留孔封闭后,底板受力与实际设计状况不同,为保证顶板安全,在封回洞口前,塔吊所在跨的顶板下方加钢管支撑。
(2)顶板预留孔处钢筋按设计要求预留一个搭接长度,拆除塔吊后,采用搭接的方式连接。
板四周预留Ф12钢筋500mm长,按原顶板配筋间距设置。
(3)在预留的顶板洞口周边砌筑20cm高的砖墙挡水,素水泥浆抹光。
并在周边加设1200mm高防护栏杆。
七、基础计算
本方案主要针对1#塔吊的抗倾覆稳定性验算和塔吊桩基承载力验算,2#、3#抗倾覆稳定性验算。
由于1#、2#、3#直接采用说明书提供的基础图施工及基础方案,不再验算承台的强度。
1#楼QTZ80(5513)型塔吊基础的计算书
塔机说明书中相关数据表:
承受力名称
符号
工作状态
非工作状态
倾覆力矩
M
1463.8KN·M
1314.2KN·M
塔吊重量
F
539.8KN
459.8KN
水平力
V
27.7KN
89.7KN
承台结构重量
G
810KN
810KN
1、稳定性验算
根据GB/T13752-92《塔式起重机设计规范》按下式进行抗倾覆稳定性验算,参看下图:
e=
≤L
式中:
e:
偏心距,即地面反力的合力至基础中心的距离(m);
L:
桩基中心线与基础中心线的距离,本工程L=2m;
M:
倾覆弯矩;
F:
垂直荷载;
V:
水平荷载;
B、H:
塔吊基础底面宽度、高度,本工程B=5m,H=1.35m。
工作状态:
e=
=
=1.11≤2符合要求;
非工作状态:
e=
=
=1.13≤2符合要求.
2、单桩承载力验算
2.1单桩竖向力设计值
计算依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条:
Ni=
其中:
F:
作用于桩基承台顶面的竖向力设计值;
G:
桩基承台和承台上土自重;
Ni:
第i根桩的竖向力设计值;
Mx、My:
作用于承台底面通过桩群形心的x、y轴的弯矩设计值;本工程取极端情况,即Mx=M,My=0和My=M,Mx=0时进行验算,由于承台及桩基是对称分布,验算其中一种情况即可;
xi、yi:
第i根桩至x、y轴的距离;
n:
桩基中的桩数。
上式中动载系数取1.4,静载系数取1.2。
当Mx=M,My=0,yi为:
2m(详见塔吊基础平面图)
工作状态:
Ni=
=
=688.4KN
非工作状态:
Ni=
=
=633.9KN
当Mx=M,My=0,且处于工作状态时,Ni最大,Nmax=688.4KN。
2.2单桩竖向承载力
计算依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的第5.2.8条:
R=
式中:
R:
单桩承载力;
u:
桩身周长;
qsik:
桩侧第i层土的极限侧阻力标准值;
li:
第i层土层的厚度;
qpk:
极限端承受力标准值;
Ap:
桩端面积;
rsp:
桩侧阻端综合阻力分项系数,为1.65。
根据厦门华岩勘测设计有限公司提供的《龙岩建发央郡工程勘察报告》、《龙岩建发央郡工程超前钻探报告》;qsik取值如下表,以地质报告中1-70为参照。
土层名称
极限侧阻力标准值(Kpa)
极限端承受力标准值值(Kpa)
土层厚度(m)
泥质粉砂岩残积粘性土
45
2800
3.2
硅质岩残积砾质粘性土
75
4500
6.8
硅质岩残积含碎石砾质粘性土
80
5800
1
R=
=
=1000KN
2.3桩基竖向承载力验算
计算依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的第5.2.1.1条:
γ0Nmax≤1.2R
式中γ0取1.0
则:
1.0×769.75=769.75KN<1.2R=1.2×1000=1200KN
桩基竖向承载力符合要求。
2、2#楼QTZ80(5513)型塔吊天然基础的计算书
1、参数信息
塔吊型号:
QTZ80(5513),自重(包括压重)F1=679.1kN,最大起重荷载F2=60.00kN,塔吊倾覆力距M=800.0kN.m,塔吊起重高度=116.6m,塔身宽度B=1.50m,混凝土强度等级:
C35,基础埋深D=1.35m,基础最小厚度Hc=1.35m,基础最小宽度Bc=5m。
2、基础最小尺寸计算
基础的最小厚度取:
Hc=1.35m
基础的最小宽度取:
Bc=5m
3、塔吊基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2条承载力计算。
计算简图:
当不考虑附着时的基础设计值计算公式:
当考虑附着时的基础设计值计算公式:
当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式:
式中F──塔吊作用于基础的竖向力,它包括塔吊自重,压重和最大起重荷载,
F=1.2×(679.1+60)=886.92kN;
G──基础自重与基础上面的土的自重,
G=1.2×(25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D)=1822.5kN;
Bc──基础底面的宽度,取Bc=5m;
W──基础底面的抵抗矩,
W=Bc×Bc×Bc/6=20.83m3;
M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力距和最大起重力距,
M=1.4×800=1120kN.m;
a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m),按下式计算:
a=5/2-1120/(886.92+1822.5)=2.09m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值
Pmax=(886.92+1822.5)/52+1120/20.83=162.13kPa
无附着的最小压力设计值
Pmin=(886.92+1822.5)/52-1120/20.83=54.6kPa
有附着的压力设计值
P=(886.92+1822.5)/52=108.37kPa
偏心距较大时压力设计值
Pkmax=2×(886.92+1822.5)/(3×5.5×2.09)=172.84kPa
4、地基基础承载力验算
地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条。
计算公式如下:
其中fa──修正后的地基承载力特征值(kN/m2);
fak──地基承载力特征值,取300.00kN/m2;
b──基础宽度地基承载力修正系数,取3.00;
d──基础埋深地基承载力修正系数,取4.40;
──基础底面以下土的重度,取20.00kN/m3;
γm──基础底面以上土的重度,取20.00kN/m3;
b──基础底面宽度,取5.00m;
d──基础埋深度,取0.00m。
解得修正后的地基承载力特征值fa=494.8kPa
实际计算取的地基承载力特征值为:
fa=494.8kPa
由于fa≥Pk=162.13kPa所以满足要求!
偏心荷载作用:
由于1.2×fa≥Pkmax=172.84kPa所以满足要求!
3、3#楼QTZ80(5513)型塔吊天然基础的计算书
1、参数信息
塔吊型号:
QTZ80(5513),自重(包括压重)F1=679.1kN,最大起重荷载F2=60.00kN,塔吊倾覆力距M=800.0kN.m,塔吊起重高度=116.6m,塔身宽度B=1.50m,混凝土强度等级:
C35,基础埋深D=1.35m,基础最小厚度Hc=1.35m,基础最小宽度Bc=5m。
2、基础最小尺寸计算
基础的最小厚度取:
Hc=1.35m
基础的最小宽度取:
Bc=5m
3、塔吊基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2条承载力计算。
计算简图:
当不考虑附着时的基础设计值计算公式:
当考虑附着时的基础设计值计算公式:
当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式:
式中F──塔吊作用于基础的竖向力,它包括塔吊自重,压重和最大起重荷载,
F=1.2×(679.1+60)=886.92kN;
G──基础自重与基础上面的土的自重,
G=1.2×(25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D)=1822.5kN;
Bc──基础底面的宽度,取Bc=5m;
W──基础底面的抵抗矩,
W=Bc×Bc×Bc/6=20.83m3;
M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力距和最大起重力距,
M=1.4×800=1120kN.m;
a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m),按下式计算:
a=5/2-1120/(886.92+1822.5)=2.09m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值
Pmax=(886.92+1822.5)/52+1120/20.83=162.13kPa
无附着的最小压力设计值
Pmin=(886.92+1822.5)/52-1120/20.83=54.6kPa
有附着的压力设计值
P=(886.92+1822.5)/52=108.37kPa
偏心距较大时压力设计值
Pkmax=2×(886.92+1822.5)/(3×5.5×2.09)=172.84kPa
4、地基基础承载力验算
地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条。
计算公式如下:
其中fa──修正后的地基承载力特征值(kN/m2);
fak──地基承载力特征值,取200.00kN/m2;
b──基础宽度地基承载力修正系数,取3.00;
d──基础埋深地基承载力修正系数,取4.40;
──基础底面以下土的重度,取20.00kN/m3;
γm──基础底面以上土的重度,取20.00kN/m3;
b──基础底面宽度,取5.00m;
d──基础埋深度,取0.00m。
解得修正后的地基承载力特征值fa=394.8kPa
实际计算取的地基承载力特征值为:
fa=394.8kPa
由于fa≥Pk=162.13kPa所以满足要求!
偏心荷载作用:
由于1.2×fa≥Pkmax=172.84kPa所以满足要求!
附图:
塔吊定位图
龙岩建发央郡
塔
吊
基
础
施
工
方
案
编制人:
审核人:
审批人:
厦门思总建设有限公司
二○一四年七月三十日
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