塔吊布置方案.docx
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塔吊布置方案
目录
第一章编制依据2
第二章工程概况2
第三章工程地质条件3
第四章塔吊定位5
第五章塔吊选用8
第六章塔吊基础设计9
第七章附基础验算13
附砼灌注桩施工图
附塔吊平面布置图
响螺湾月亮岛项目塔吊布置及基础设计方案
响螺湾月亮岛项目塔吊布置总体思路是:
在基坑支护施工阶段完成塔吊基础桩、塔吊承台的施工,在基坑土方开挖之前完成塔吊的安装。
现编制塔吊布置及基础设计方案。
第一章编制依据
1、天津大学建筑设计研究院设计的《响螺湾月亮岛基坑支护》施工蓝图
2、中国建筑设计研究院设计的《天津市塘沽区响螺湾月亮岛项目》基础工程施工蓝图
3、业主提供的电子版《响螺湾月亮岛项目扩充设计图纸》
4、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
5、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
6、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
7、《塔式起重机砼基础工程技术规范》JGJ/T187-2009(备案号J953-2009)
8、《ST70/30塔吊使用说明书》、《ST60/15塔吊使用说明书》
第二章工程概况
响螺湾月亮岛工程位于天津市滨海新区响螺湾商务区最北端、迎宾大道与滨海路交口北侧。
总建筑面积为300000平方米。
其中地下两层、建筑面积约150000平方米,地上六层、建筑面积约150000平方米。
整个场地基本呈月牙形,东西向最长约535米,南北向最长428米,总用地面积为147438平方米。
主体建筑是以街区型布局的建筑组群,分为Ⅰ号楼、Ⅱ号楼、Ⅲ号楼、Ⅳ号楼共四个单体、25个区段。
该工程基础类型采用钻孔灌注桩和防水板基础、主体结构采用框架剪力墙结构类型。
场地自然地坪标高约-3.00米;地下一层的基础底板底标高为-8.70m;地下二层的基础底板底标高为-14.70m;地下一层商业层高为6.8M;地下二层汽车库(局部设置人防地下室)层高均为5.7M;首层的商业部分层高为5.1M,规划展览馆层高为5.5M;二层以上,商业部分二至五层均为4.8M;酒店部分二至六层均为3.6M;建筑檐口高度为29.5m。
第三章工程地质条件
根据华北有色工程勘察院2008年1月做出的,《天津塘沽区响螺湾月亮岛项目岩土工程勘察报告》(工号08-005),经钻探揭露,场地岩土层可划分为上部河流冲洪积物及下伏基岩层,在勘察深度范围内岩土层自上而下分述如下:
①人工填土层:
一般厚度0.50~3.00米,顶板标高为1.46~1.87米
1-1层:
杂填土,一般厚度0.30~4.30米,平均厚度1.05m。
1-2层:
素填土,一般厚度0.50~3.80米,平均厚度1.40m。
②全新统上组新近沉积层:
一般厚度3.90~9.60米,顶板标高为1.12~-2.10米
2-1层:
粘土,一般厚度0.80~4.50米,平均厚度2.21m。
2-2层:
粉质粘土,一般厚度2.00~6.00米,平均厚度4.95m。
③全新统第Ⅰ海相沉积层:
一般厚度9.40~11.70米,层顶标高为-5.00~-8.50米
3-1层:
淤泥质粘土,一般厚度3.60~9.50米,平均厚度6.50m。
3-2层:
粉质粘土,一般厚度2.50~6.20米,平均厚度4.22m。
④全新统第Ⅱ陆相层沼泽相沉积:
一般厚度1.00~2.00米,层顶标高为-17.28~-18.48米
⑤全新统下组第Ⅱ陆相河床-河漫滩相沉积层:
一般厚度3.20~6.20米,层顶标高为-18.91~-20.12米
5-1层:
粉质粘土,一般厚度2.00~5.50米,平均厚度4.32m。
5-2层:
粉土,一般厚度0.70~4.00米,平均厚度2.29m。
⑥上更新统五组第Ⅲ陆相河床-河漫滩相沉积层:
一般厚度3.90~6.10米,层顶标高为-23.81~-25.81米
6-1层:
粉质粘土,一般厚度0.80~4.10米,平均厚度2.68m。
6-2层:
粉土,一般厚度1.00~4.50米,厚度变化较大,最大厚度5.10~6.00。
6-3层:
粉砂,一般厚度3.10~8.00米。
⑦上更新统四组第Ⅱ滨海相、二组第Ⅲ海层:
本次勘察未揭穿该层底界,揭最大厚度为17.70m,最低标高-48.45m。
主要由粉砂组成。
土质较好,为良好的桩端持力层。
桩基采用钻孔灌注桩,桩身直径为700mm,桩端进入持力层深度≥5.5m。
各岩土层承载力特征值fak和桩周土侧摩阻力特征值建议取下值:
力学分层号
主要岩性
标高(m)
fak(kPa)
qsik(kPa)
qpk(kPa)
2-1
粘土
-7.10以上
100
37
2-2
粉质粘土
95
27
3-1
淤泥质粘土
-7.10~-17.83
85
20
3-2
粉质粘土
110
43
4
粉质粘土
-17.83~-19.56
150
48
5-1
粉质粘土
-19.56~-24.50
160
58
5-2
粉土
180
65
6-1
粉质粘土
-24.50~-30.80
170
57
560
6-2
粉土
190
67
800
6-3
粉砂
200
68
900
7
粉砂
-30.80~-38.50
200
75
970
第四章塔吊定位
对于大型机械来说,定位是方案制定和选型的前提,塔吊定位要遵循以下原则:
1、满足施工需要,特别是需要满足吊装要求,尽可能不出现施工盲区;
2、塔吊初始安装高度时,起重臂、平衡臂等可回转部件尽可能能够整周回转而不碰到周围已有建筑等实体结构。
3、根据各楼层结构、建筑平面图,塔吊基础桩、承台、标准节不得与建筑物的构件位置发生矛盾。
4、满足各区域施工要求,其中包括基础施工,主体的施工。
塔吊用来吊装钢筋、周转料、中小型机具及混凝土等,相互配合,统筹兼顾。
5、因业主仅提供了本工程地上初步扩充设计图纸,所以塔吊的位置需通过设计、业主的审核同意。
充分考虑以上要求,并根据现场实际、施工需要、塔吊的起重性能等因素,以及征求业主、设计的建议,最终确定塔吊的现场定位。
按照本工程设计坐标系统,确定塔吊桩心坐标见下表:
塔吊编号
塔吊桩心坐标值
备注
1#
X=287353.899Y=140017.807
X=287354.220Y=140020.321
X=287351.420Y=140018.124
X=287351.737Y=140020.607
2#
X=287235.055Y=139987.392
X=287235.195Y=139990.389
X=287232.058Y=139987.532
X=287232.198Y=139990.529
3#
X=287169.334Y=140061.789
X=287168.056Y=140064.500
X=287164.819Y=140059.641
X=287163.539Y=140062.356
4#
X=287065.584Y=140145.267
X=287063.408Y=140148.442
X=287062.276Y=140143.019
X=287060.150Y=140146.108
5#
X=287069.382Y=140279.963
X=287069.876Y=140282.908
X=287064.944Y=140280.707
X=287065.438Y=140283.652
6#
X=287159.739Y=140390.762
X=287160.194Y=140393.220
X=287157.281Y=140391.218
X=287157.737Y=140393.676
7#
X=287196.660Y=140273.225
X=287193.871Y=140272.119
X=287194.781Y=140277.859
X=287191.944Y=140276.733
8#
X=287235.366Y=140176.864
X=287232.407Y=140177.358
X=287235.860Y=140179.823
X=287232.901Y=140180.317
9#
X=287351.950Y=140122.595
X=287353.357Y=140125.244
X=287349.301Y=140124.002
X=287350.708Y=140126.652
10#
X=287253.356Y=140050.154
X=287250.409Y=140050.715
X=287253.894Y=140053.106
X=287250.994Y=140053.678
11#
X=287117.366Y=140167.732
X=287114.837Y=140166.117
X=287115.752Y=140170.260
X=287113.223Y=140168.646
第五章塔吊选用
在现场塔吊定位的基础上,塔吊的选用应遵循以下原则:
1、参数应满足施工要求,要对塔吊的主要参数逐项核查,务必使选用塔吊的幅度、起重量、起重力矩和吊钩高度诸参数与分析结果相适应。
2、塔吊的生产效率能满足施工进度的要求,可采用以下方法进行分析①钢筋混凝土高层平均每平米需要1.1~1.6吊次;②塔吊每台班可完成50~75吊次。
3、所选塔吊必须工作状态良好,选用声誉好的品牌,使用期在三年以内,经考察确定。
根据工程经验以及工期要求,本工程拟选用11台塔吊作为主要起重设备。
每台塔吊负责约1.5万平米左右工程。
选用塔吊型号、数量、性能见下表:
塔吊型号及数量
序号
型号
数量
臂长
功率
电源
1
ST70/30
10
70m
105KW
380V/60Hz
2
ST60/15
1
60m
80KW
380V/60Hz
ST70/30起重性能
臂长
倍率
最大吊重及范围
30
40
50
60
70
70
Ⅳ吊重
12吨21.07米
7.7
5.2
3.8
2.8
2.25
Ⅱ吊重
6吨40.35米
6
6
4.60
3.6
3.0
ST60/15起重性能
臂长
倍率
最大吊重及范围
15
30
40
50
60
60
Ⅳ吊重
10吨11.75米
7.41
2.93
1.88
1.26
0.85
Ⅱ吊重
5吨20.20米
5.00
3.57
2.53
1.91
1.50
第六章塔吊基础设计
塔吊基础采用混凝土灌注桩内插钢管桩+承台的形式。
灌注桩桩径800mm,有效桩长25m,桩中心间距有2500*2500、3000mm*3000mm、3000*5000、3000*4500四种。
钢管桩为直径630mm,壁厚14mm螺旋钢管,材质为Q235B。
钢管桩内安装钢筋笼,其主筋和灌注桩主筋采取搭接焊连接,其钢筋笼配筋、主筋保护层、浇注混凝土等级同灌注桩。
钢管桩插入灌注桩中长度为5m。
采用C35混凝土。
1#~11#塔吊基础设计参数见下表:
塔吊编号
型号
桩心间距
砼桩顶标高
塔吊承台尺寸
承台顶标高
1#
ST70/30
2500*2500
-14.70
4000*4000*1350
-3.70
2#
ST70/30
3000*3000
-8.70
4500*4500*1350
-3.70
3#
ST70/30
3000*5000
-14.70
4500*6500*1350(钢承台)
-9.50
4#
ST70/30
4000*3850
-8.70
5500*5500*1350(钢承台)
-3.70
5#
ST70/30
3000*4500
-8.70
4500*6000*1350(钢承台)
-3.70
6#
ST70/30
2500*2500
-14.70
4000*4000*1350
-9.50
7#
ST70/30
3000*5000
-14.70
4500*6500*1350(钢承台)
-9.50
8#
ST70/30
3000*3000
-14.70
4500*4500*1350
-9.50
9#
ST70/30
3000*3000
-10.70
4500*4500*1350
-3.70
10#
ST60/15
3000*3000
-14.70
4500*4500*1350
-9.50
11#
ST70/30
3000*3000
-14.70
4500*4500*1350
-9.50
1、塔吊桩配筋如图所示:
2、混凝土承台见下图:
3、钢管桩加固示意图如下(具体由专业厂家根据现场实际情况另外出图、加工安装):
4、3#、5#、7#塔吊桩钢承台示意图如下(具体由专业厂家根据现场实际情况另外出图、加工安装):
第七章附塔吊基础验算
一、混凝土灌注桩验算
1、塔基设计的有关参数
按照大塔ST70/30塔吊、桩中心间距2500*2500、塔吊承台尺寸4000*4000*1350进行计算,ST70/30塔吊的技术性能参数如下:
1)整机安装最大自由高度=51.70m
2)塔身自重W=820KN
3)在塔身自重和最大倾覆力矩共同作用下,塔身底座(2m×2m)对承台的荷载为
最大压力F2=1440KN(工作状态)
最大拉力F3=990KN(工作状态)
4)承台及钢管自重G=4×4×1.35×25+4×21.2=624.8KN
5)根据本工程地堪报告提供的fak(kPa)岩土层承载力特征值、qsik(kPa)极限侧阻力标准值、qpk(kPa)极限端阻力标准值见下表。
力学分层号
主要岩性
标高(m)
fak(kPa)
qsik(kPa)
qpk(kPa)
2-1
粘土
-7.10以上
100
37
2-2
粉质粘土
95
27
3-1
淤泥质粘土
-7.10~-17.83
85
20
3-2
粉质粘土
110
43
4
粉质粘土
-17.83~-19.56
150
48
5-1
粉质粘土
-19.56~-24.50
160
58
5-2
粉土
180
65
6-1
粉质粘土
-24.50~-30.80
170
57
560
6-2
粉土
190
67
800
6-3
粉砂
200
68
900
7
粉砂
-30.80~-38.50
200
75
970
2、桩顶作用效应计算模型:
塔吊旋转至塔基对角线位置为最危险的状态,此时单桩至y轴的距离为1.768m,基座立柱至y轴的距离为1.414m,根据各作用力力矩之和为0,得以下方程:
(N1为桩顶压力设计值,N2为拉力设计值)
N1+F3=F2+G+N2
N1×1.768+N2×1.768=F2×1.414+F3×1.414
整理,得
N1=1074.8+N2
N1+N2=1943
解得
N1=1508.9KN
N2=434.1KN
3、单桩竖向极限承载力标准值
1)单桩总极限侧阻力标准值Qsk
Qsk=u∑qsikli
其中u——桩身周长,u=3.141×0.8=2.513m
qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,见表
li——桩穿越第i层土的厚度,见表
所以Qsk=2.513×(1.73×48+4.94×58+6.3×57+7.7×75)
=2.513×1306.16=3282.38KN
2)单桩总极限端阻力标准值Qpk
Qpk=qpkAP
其中qpk—极限端阻力标准值,根据地质勘察报告,桩端所在的7层属粉砂层,取qpk=200KPa
AP——桩端面积,AP=3.141×0.4²=0.503m²
所以Qpk=200×0.503=100.6KN
3)单桩抗拔极限承载力标准值Uk
Uk=u∑λiqsikli
其中u——桩身周长,u=3.141×0.8=2.513m
qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值
λi——抗拔系数,据勘查报告,抗抜系数取0.70
li——桩穿越第i层土的厚度
Uk=2.513×(1.73×48×0.7+4.94×58×0.7+6.3×57×0.7+7.7×75×0.7)
=2.513×914.312
=2298KN
4、单桩竖向承载力设计值
1)抗压设计值Rc(不考虑承台效应)
Rc=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp
其中Qsk、Qpk——为单桩总极限侧阻力、端阻力标准值Qsk==3282.38KN,Qpk=100.6KN
ηs、ηp——桩侧阻力、端阻力群桩效应系数,由Bc(承台宽度)/l(桩长)=4.0/25=0.16,Sa(桩的中心距)/d(桩径)=2.5/0.8=3.125,查《桩基规范》表5.2.3-1,得ηs=1.2、ηp=1.26
γs、γp——桩侧阻力、端阻力分项系数,《桩基规范》表5.2.2得,γs=γp=1.67
所以Rc=0.8×3282.38/1.67+1.26×100.6/1.67
=1572.4+75.9
=1648.3KN
2)抗拔设计值RT(不考虑承台效应)
RT=Uk/γs+Gp
其中Uk——为单桩抗拔极限承载力标准值,Uk=2298KN
γs——桩侧阻力分项系数,γs=1.67
Gp——桩自重(地下水位以下取浮重),
Gp=3.14×0.4²×25×(25-10)=188.4KN
所以RT=2298/1.67+188.4
=1564.4KN
5、承载力验算
1)单桩抗压承载力验算
γ0N1≦1.2RC
其中γ0——桩基重要系数,查《桩基规范》表3.3.3,得γ0=0.9
N1——桩顶压力设计值,N1=1508.9KN
RC——抗压设计值,RC=1648.3KN
所以0.9×1508.9=1358KN<1.2×1648.3=1978KN
经验算,单桩竖向抗压承载力满足要求。
2)单桩抗拔承载力验算
γ0N2≦RT
其中γ0——桩基重要系数,查《桩基规范》表3.3.3,得γ0=0.9
N2——桩顶拔力设计值,N2=434.1KN
RT——抗拔设计值,RT=1564.4KN
所以0.9×434.1=390.69KN<1564.4KN
经验算,单桩竖向抗拔承载力满足要求。
3)桩在拔力状态下的桩纵向受力钢筋验算
γ0N2≦fyAs
其中γ0——桩基重要系数,γ0=0.9
N2————桩顶拔力设计值,N2=434100N
fy——热扎三级钢筋(20MnSiV)强度设计值,fy=360N/mm²
As——桩纵向受力钢筋截面面积(见桩身配筋图),As=16×3.14×10²=5024mm²
所以0.9×434100=390690N<360×5024=1808640N
经验算,桩强度满足要求。
6、塔吊基础抗倾覆验算:
塔吊抗倾覆验算力学模型如下所示:
Mg/M≥[fC]
图中:
M为塔吊最大倾覆力矩。
T为桩摩阻拉应力(一侧两根桩体):
T=2λiPd1=2×0.7×1564.4=2190.16kN
其中:
λi为桩抗拔系数,取0.70
G为承台自重624.8kN
W为塔身自重820kN
其中:
Mg表示由于混凝土承台自重、桩的拉力对支座产生的弯矩。
则:
Mg=T×L1+(G+W)L2
=2190.16×2.50+(624.8+820)×1.25
=7281.4KN.m
M表示塔吊在工作状态与非工作状态的最大弯矩,取二者的大值为2800KN·m
Mg/M=7281.4÷2800=2.60>K=[fC]=1.20
即:
塔吊抗倾覆稳定安全,符合设计要求。
经以上塔基承载力、稳定性验算表明塔吊基础基础满足塔吊拆、安装要求。
二、钢管桩塔机基础计算
本计算参考“于家堡金融区起步区”工程使用塔吊STT293/18,进行对比核验。
1、塔吊STT293/18基础设计参数为:
1)整机安装最大自由高度=61.20m
2)塔身自重W=950KN
3)在塔身自重和最大倾覆力矩共同作用下,塔身底座(2m×2m)对承台的荷载为
最大压力F2=2300KN(工作状态)
最大拉力F3=1730KN(工作状态)
承台及钢管自重G=4×4×1.35×25+4×19.036=616.145KN
2、塔基钢管桩承载有限元计算
1)材料
材料选用Q235B,许用应力大于等于235MPa,安全系数1.34,则计算强度应满足小于等于235÷1.34=175MPa。
基础主弦选用Φ630×10圆管,腹杆选用Φ273×10圆管。
2)有限元计算模型
塔机基础的有限元计算模型如图1.所示:
图3有限元计算模型
3)加载
按下表中红线框出的最底一行数据进行加载,即吊钩高度(Hookheight)为59.0米时的数据加载。
4)ANSYS计算结果
1、水平(0度)加载弯矩,计算结果如图2.所示:
图4.有限元计算结果
由图2.可以得到塔机基础在水平(0度)方向承受弯矩时,最大应力位置在基础根部一主弦杆上,最大应力为97.009MPa<235÷1.34=175MPa。
即满足强度要求。
2、对角(45度)加载弯矩,计算结果如图5.所示:
图.5
由图3.可以得到塔机基础在对角(45度)方向承受弯矩时,最大应力位置在基础根部一主弦杆上,最大应力为124.47MPa<235÷1.34=175MPa。
即满足强度要求。
5)结论
综上所述,即表明塔机基础所选用材料和截面尺寸满足强度要求,设计是合理的。
因本工程使用ST70/30塔吊,技术性能参数均低于STT293/18塔吊,所以本工程塔吊钢管桩基础保证安全。
响螺湾月亮岛项目基础工程
塔吊布置及基础设计方案补充说明
根据业主审核的建议,本工程塔吊布置及基础设计方案补充说明如下:
1、经过调整塔吊桩距、位置,4#、6#塔吊桩位已经避开了基础梁。
通过受力计算后,塔吊可以安全使用、拆装。
2、9#塔吊位置尽量向下移动,减少今后钢结构施工盲区。
3、调整后的塔吊桩心坐标见下表:
塔吊编号
塔吊桩心坐标值
备注
1#
X=287353.899Y=140017.807
X=287354.220Y=140020.321
X=287351.420Y=140018.124
X=287351.737Y=140020.607
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