塔吊基础施工专项方案六安5#6#.docx
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塔吊基础施工专项方案六安5#6#
塔吊基础施工专项方案
(5#、6#塔吊)
一、编制依据:
1、浙江建机有限公司提供的ZJ5510塔式起重机《使用说明书及基础图》;
安徽省建筑机械有限责任公司提供的QTZ5012《安装使用说明书》
2、混凝土结构设计规范GB50010-2011;
3、建筑地基基础设计规范GB50007-2012;
4、《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)
5、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)
6、安徽水文工程勘察研究院提供的《六安柏庄春暖花开岩土工程勘察报告》;
7、上海利恩建筑规划设计事务所提供的《柏庄·春暖花开工程建施图、结施图》。
二、工程概况:
六安【柏庄·春暖花开】项目住宅小区一期工程位于安徽省六安市梅山北路与刘园路交口。
建筑面积约10万平方米,1#、3#、5#、7#、9#、13#楼,剪力墙结构。
基础为钢筋砼筏板基础,主楼筏板顶标高为-5.750m(),±0.000相当于黄海标高41.500。
主楼最高总高约98.2m。
依据建筑物设计平面布置、施工现场条件及周围环境状况本工程计划共安装5台自升塔式起重机,确保该工程施工垂直运输要求。
(编号1#塔吊)位于3#楼南侧,1#3#楼共同使用此塔吊,(编号2#塔吊)位于5#楼西侧,因场地限制,作用是料场转料用,(编号3#塔吊)位于7#楼南侧安装在s轴-T轴/17—19轴之间,5#7#楼共同使用此塔吊,工作有效半径50m;详见塔吊平面布置图。
(编号5#塔吊)(编号6#塔吊)等9#楼13#楼蓝图出来再做定位。
三、选用塔吊概述:
1、根据本工程的施工要求,计划安装5台塔吊,塔吊采用四台浙江建机有限公司生产的ZJ5510塔式起重机和一台安徽省建筑机械有限责任公司生产的QTZ5012塔式起重机,供本工程材料垂直吊运。
2、根据浙江建机集团提供的ZJ5510塔式起重机《使用说明书》结合本工程施工要求及安全规定,该塔机均采用附着安装,独立工作高度40.5m,附着式最大高度120m,塔吊计划安装高度为120m,塔机均由金属结构、工作机构、液压顶升系统、电气控制系统以及安全保护装置构成。
采用液压顶升来实现增加或减少塔身标准节,使塔机能随着建筑高度变化而升降,并设有起升高度限位器,小车变幅限位器力矩。
根据安徽建筑机械有限责任公司提供的QTZ5012塔机起重机安装使用说明书,结合本工程施工要求及安全规定,该塔机均采用附着安装,独立工作高度为40米,不用斜撑后塔机独立高度为30米,附着式最大高度为130m,塔吊计划安装高度115m,塔机均由金属结构、工作机构、液压顶升系统、电气控制系统以及安全保护装置构成。
采用液压顶升来实现增加或减少塔身标准节,使塔机能随着建筑高度变化而升降,并设有起升高度限位器,小车变幅限位器力矩。
四、塔吊的定位与布置:
1、塔吊具体位置参见附图
2、按照建筑物基础结构设计要求,结合《柏庄春暖花开岩土工程勘察报告》土层分布情况,塔吊基础均选用矩形独立基础,边长尺寸为:
b=5000mm,厚度:
h=1250mm,混凝土强度等级为C35,
2、1、(编号5#塔吊)位于9#楼西侧,地基持力层选择地质报告中②层土为粉细砂、②-1层土为淤泥质粉质粘土、③层砾砂,粉细砂承载力100kpa,淤泥质粘土承载力80Kpa,砾砂承载力170Kpa,塔吊基础持力层位于粉细砂,由于该土层的承载力不能满足塔机厂家提供的安装高度130米地基承载力200Kpa的要求,该地基需采取地基加强,考虑设备、进度及经济综合情况,由现有的正在施工的桩基单位进行地基加固。
采用与主楼相同的5根CFG长螺旋钻孔灌注桩,管内泵压砼灌注成桩施工工艺。
桩身材料采用砼强度等级为C30,桩身直径为D=400,桩顶标高为相对标高(相对楼栋±0.000),桩顶标高为-6.15米,桩长为相对比主楼底板深18米。
桩位布置见附图。
塔吊五桩基础的计算书
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)。
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔机自重标准值:
Fk1=297.80kN
起重荷载标准值:
Fqk=50kN
塔吊最大起重力矩:
M=1035.3kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-1770kN.m
塔吊计算高度:
H=115m
塔身宽度:
B=1.6m
桩身混凝土等级:
C30
承台混凝土等级:
C35
保护层厚度:
H=50mm
矩形承台边长:
H=5.0m
承台厚度:
Hc=1.25m
承台箍筋间距:
S=196mm
承台钢筋级别:
HRB400
承台顶面埋深:
D=0m
桩直径:
d=0.4m
桩间距:
a=3.6m
桩钢筋级别:
HPB235
桩入土深度:
18m
桩型与工艺:
CFG桩
计算简图如下:
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1)塔机自重标准值
Fk1=297.8kN
2)基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.25×25=781.25kN
承台受浮力:
Flk=5×5×0.75×10=187.5kN
3)起重荷载标准值
Fqk=50kN
2.风荷载计算
1)工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(Wo=0.2kN/m2)
=0.8×1.59×1.95×1.2×0.2=0.60kN/m2
=1.2×0.60×0.35×1.6=0.40kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.40×115.00=46.00kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×46.00×115.00=2645.26kN.m
2)非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(本地区Wo=0.35kN/m2)
=0.8×1.63×1.95×1.2×0.35=1.07kN/m2
=1.2×1.07×0.35×1.60=0.72kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.72×115.00=82.53kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×82.53×115.00=4745.66kN.m
3.塔机的倾覆力矩
工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1770+0.9×(1035.3+2645.26)=1542.50kN.m
非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1770+4745.66=2975.66kN.m、
经计算设计值满足要求!
三.桩竖向力计算
非工作状态下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(297.8+781.25)/5=215.81kN
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(297.8+781.25)/5+(2975.66+82.53×1.25)/5.09=820.64kN
Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(297.8+781.25-187.5)/5-(2975.66+82.53×1.25)/5.09=-426.52kN
工作状态下:
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(297.8+781.25+50)/5=225.81kN
Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(297.8+781.25+50)/5+(1542.50+46.00×1.25)/5.09=540.13kN
Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(297.8+781.25+50-187.5)/5-(1542.50+46.00×1.25)/5.09=-126.01kN
四.承台受弯计算
1.荷载计算
不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向力反力设计值:
工作状态下:
最大压力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(297.8+50)/5+1.35×(1542.50+46.00×1.25)/5.09=518.24kN
最大拔力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(297.8+50)/5-1.35×(1542.50+46.00×1.25)/5.09=-330.42kN
非工作状态下:
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×297.8/5+1.35×(2975.66+82.53×1.25)/5.09=896.93kN
最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×297.8/5-1.35×(2975.66+82.53×1.25)/5.09=-736.11kN
2.弯矩的计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条
其中Mx,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(m);
Ni──不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向反力设计值(kN)。
由于非工作状态下,承台正弯矩最大:
Mx=My=2×896.93×1.00=1793.85kN.m
承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-736.11×1.00=-1472.23kN.m
3.配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
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=360N/mm2。
底部配筋计算:
αs=1793.85×106/(1.000×16.700×5000.000×12002)=0.0149
=1-(1-2×0.0149)0.5=0.0150
γs=1-0.0150/2=0.9925
As=1793.85×106/(0.9925×1200.0×360.0)=4183.9mm2
顶部配筋计算:
αs=1472.23×106/(1.000×16.700×5000.000×12002)=0.0122
=1-(1-2×0.0122)0.5=0.0123
γs=1-0.0123/2=0.9925
As=1472.23×106/(0.9938×1200.0×360.0)=3429.1mm2
五.承台剪切计算
最大剪力设计值:
Vmax=896.93kN
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4条。
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:
式中λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.570N/mm2;
b──承台的计算宽度,b=5000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1200mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=360N/mm2;
S──箍筋的间距,S=196mm。
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
六.承台受冲切验算
角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内,且承台高度符合构造要求,故可不进行承台角桩冲切承载力验算
七.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=1.35×820.64=1107.86kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
其中Ψc──基桩成桩工艺系数,取0.75
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.3N/mm2;
Aps──桩身截面面积,Aps=125664mm2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求
八.桩竖向承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.3和6.3.4条
轴心竖向力作用下,Qk=225.81kN;偏心竖向力作用下,Qkmax=820.64kN
桩基竖向承载力必须满足以下两式:
单桩竖向承载力特征值按下式计算:
其中Ra──单桩竖向承载力特征值;
qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值;按下表取值;
qpa──桩端端阻力特征值,按下表取值;
u──桩身的周长,u=1.26m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.13m2;
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)
侧阻力特征值(kPa)
端阻力特征值(kPa)
土名称
1
0.84
15
0
粉细砂
2
3.1
14
0
淤泥质粉质粘土
3
1.4
35
0
砂砾
4
12.2
55
1800
砂砾夹卵石
5
2.4
60
1800
强风化粉砂岩
由于桩的入土深度为18m,所以桩端是在第5层土层。
最大压力验算:
Ra=1.26×(0.84×15+3.1×14+1.4×35+12.2×55+0.460000000000001×60)+1800×0.13=1236.03kN
由于:
Ra=1236.03>Qk=225.81,最大压力验算满足要求!
由于:
1.2Ra=1483.23>Qkmax=820.64,最大压力验算满足要求!
九.桩的抗拔承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.5条
偏心竖向力作用下,Qkmin=-426.52kN
桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式:
式中Gp──桩身的重力标准值,水下部分按浮重度计;
λi──抗拔系数;
Ra=1.26×(0.700×0.84×15+0.750×3.1×14+0.600×1.4×35+0.600×12.2×55+0.700×0.460000000000001×60)=644.190kN
Gp=0.126×(18×25-18×10)=33.929kN
由于:
644.19+33.93>=426.52,抗拔承载力满足要求!
塔吊计算满足要求!
2.2、(编号6#塔吊)位于13#楼南侧,地基持力层选择地质报告中②层土为粉细砂、②-1层淤泥质粉质粘土、③层砾砂,④砂砾夹卵石,塔吊基础持力层位于粉细砂层,粉细砂承载力100kpa,由于该粘土的承载力不能满足塔机厂家提供的安装高度120米地基承载力200Kpa的要求,该地基需采取地基加强,考虑设备、进度及经济综合情况,由现有的正在施工的桩基单位进行地基加固。
采用与主楼相同的5根CFG长螺旋钻孔灌注桩,管内泵压砼灌注成桩施工工艺。
桩身材料采用砼强度等级为C30,桩身直径为D=400,桩顶标高为相对标高(相对楼栋±0.000),桩顶标高为-6.15米,桩长为相对比主楼底板深约20米。
桩位布置见附图。
塔吊五桩基础的计算书
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)。
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔机自重标准值:
Fk1=795.00kN
起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN
塔吊最大起重力矩:
M=742kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-1770kN.m
塔吊计算高度:
H=120m
塔身宽度:
B=1.6m
桩身混凝土等级:
C30
承台混凝土等级:
C35
保护层厚度:
H=50mm
矩形承台边长:
H=5.0m
承台厚度:
Hc=1.25m
承台箍筋间距:
S=183mm
承台钢筋级别:
HRB400
承台顶面埋深:
D=0m
桩直径:
d=0.4m
桩间距:
a=3.6m
桩钢筋级别:
HPB235
桩入土深度:
20m
桩型与工艺:
CFG桩
计算简图如下:
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1)塔机自重标准值
Fk1=795kN
2)基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.25×25=781.25kN
承台受浮力:
Flk=5×5×0.75×10=187.5kN
3)起重荷载标准值
Fqk=60kN
2.风荷载计算
1)工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(Wo=0.2kN/m2)
=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2
=1.2×0.69×0.35×1.6=0.46kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.46×120.00=55.61kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×55.61×120.00=3336.32kN.m
2)非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值(本地区Wo=0.35kN/m2)
=0.8×1.63×1.95×1.39×0.35=1.24kN/m2
=1.2×1.24×0.35×1.60=0.83kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.83×120.00=99.76kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×99.76×120.00=5985.45kN.m
3.塔机的倾覆力矩
工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1770+0.9×(742+3336.32)=1900.49kN.m
非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1770+5985.45=4215.45kN.m
经计算设计值满足要求!
三.桩竖向力计算
非工作状态下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(795+781.25)/5=315.25kN
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(795+781.25)/5+(4215.45+99.76×1.25)/5.09=1167.86kN
Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(795+781.25-187.5)/5-(4215.45+99.76×1.25)/5.09=-574.86kN
工作状态下:
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(795+781.25+60)/5=327.25kN
Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(795+781.25+60)/5+(1900.49+55.61×1.25)/5.09=714.25kN
Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(795+781.25+60-187.5)/5-(1900.49+55.61×1.25)/5.09=-97.25kN
四.承台受弯计算
1.荷载计算
不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向力反力设计值:
工作状态下:
最大压力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(795+60)/5+1.35×(1900.49+55.61×1.25)/5.09=753.30kN
最大拔力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(795+60)/5-1.35×(1900.49+55.61×1.25)/5.09=-291.60kN
非工作状态下:
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×795/5+1.35×(4215.45+99.76×1.25)/5.09=1365.68kN
最大拔力Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×795/5-1.35×(4215.45+99.76×1.25)/5.09=-936.38kN
2.弯矩的计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条
其中Mx,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(m);
Ni──不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向反力设计值(kN)。
由于非工作状态下,承台正弯矩最大:
Mx=My=2×1365.68×1.00=2731.36kN.m
承台最大负弯矩:
Mx=My=2×-936.38×1.00=-1872.76kN.m
3.配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条
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=360N/mm2。
底部配筋计算:
αs=2731.36×106/(1.000×16.700×5000.000×12002)=0.0227
=1-(1-2×0.0227)0.5=0.0230
γs=1-0.0230/2=0.9885
As=2731.36×106/(0.9885×1200.0×360.0)=6396.1mm2
顶部配筋计算:
αs=1872.76×106/(1.000×16.700×5000.000×12002)=0.0156
=1-(1-2×0.0156)0.5=0.0157
γs=1-0.0157/2=0.9885
As=1872.76×106/(0.9922×1200.0×360.0)=4369.4mm2
五.承台剪切计算
最大剪力设计值:
Vmax=1365.68kN
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4条。
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:
式中λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.570N/mm2;
b──承台的计算宽度,b=5000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1200mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=360N/mm2;
S──箍筋的间距,S=183mm。
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
六.承台受冲切验算
角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内,且承台高度符合构造要求,故可不进行承台角桩冲切承载力验算
七.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=1.35×1167.86=1576.62kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
其中Ψc──基桩成桩工艺系数,取0.90
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.3N/mm2;
Aps──桩身截面面积,Aps=125664mm2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求
八.桩竖向承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.3和6.3.4条
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