塔吊基础方案.docx
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塔吊基础方案.docx
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塔吊基础方案
项目
塔
吊
基
础
专项施工方案
(公司名称)
2011年5月
塔吊基础专项施工组织设计(方案)
工程名称:
(工程名称)
工程地点:
施工单位:
(公司名称)
编制单位:
(公司名称)
编制人:
编制日期:
年月日
审核人:
审批人:
审批日期:
年月日
目录
一、工程概况··························5
二、塔吊选择··························5
三、塔吊基础形式选择······················6
四、1#TC5613-6塔吊基础的计算书·················6
(一)、塔吊的基本参数信息·················6
(二)、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算·········7
(三)、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算···········7
(四)、承台截面主筋的计算·················8
(五)、承台斜截面抗剪切计算················9
(六)、桩承载力验算····················10
(七)、桩竖向极限承载力验算················11
五、2#TC6013A-6塔吊基础的计算书················13
(一)、塔吊的基本参数信息·················13
(二)、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算·········13
(三)、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算···········13
(四)、承台截面主筋的计算·················15
(五)、承台斜截面抗剪切计算················16
(六)、桩承载力验算····················17
(七)、桩竖向极限承载力验算················17六、3#TC6013A-6塔吊基础计算书(天然基础)···········19
(一)、塔吊的基本参数信息·················19
(二)、塔吊基础承载力及抗倾翻计算·············19
(三)、地基承载力验算···················21
(四)、基础受冲切承载力验算················21
(五)、承台配筋计算····················23
七、塔吊基础施工························25
八、附图····························29
一、工程概况
(工程名称)总建筑面积约。
其中地下室建筑面积,地上建筑面积。
结构类型为剪力墙结构。
工程建设一览表
建设单位
设计单位
施工单位
(公司名称)
监理单位
单位工程概况
序号
栋号
结构形式
层数
建筑高度
1
A
剪力墙
13层
60m
2
B
剪力墙
11层
48.3m
3
C
剪力墙
11层
48.3m
4
培训中心
剪力墙
14层
60m
5
体验中心
剪力墙
1层
8.3m
二、塔吊选择
本工程主体结构施工时共设中联重科塔吊3台,布设位置和塔吊编号见平面布置图。
1#塔吊选用TC5613-6型塔吊,该塔吊独立式起升高度为40.5米,附着式起升高度达220米,工作臂长56米,最大起重量6吨,端部最大起重量1.3吨。
2#3#塔吊选用中联重科TC6013A-6型塔吊,该塔吊独立式起升高度为46米,附着式起升高度达220米,工作臂长60米,最大起重量6吨,端部最大起重量1.3吨。
三、塔吊基础形式选择
根据塔吊平面布置和勘察地质报告综合分析,1#、2#、塔吊基础参考地质报告中ZK35、ZK88、3#塔吊参考ZK73剖面,1#2#塔吊统一选用4条预应力管桩桩外径为500,桩长约为15—18m(从开挖后地面算起),单桩竖向承载特征值为1100KN,桩类型及其它参数同工程桩。
桩承台面标高平地下室地板标高,大样详见附图。
3#选用天然基础形式。
四、1#TC5613-6)塔吊基础的计算书(四桩承台)
(一)、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:
TC5613-6,塔吊起升高度H:
35.000m,
塔身宽度B:
1.8m,基础埋深D:
1.500m,
自重F1:
433kN,基础承台厚度Hc:
1.350m,
最大起重荷载F2:
60kN,基础承台宽度Bc:
5.000m,
桩钢筋级别:
II级钢,桩直径或者方桩边长:
0.500m,
桩间距a:
3.4m,承台箍筋间距S:
200.000mm,
承台混凝土的保护层厚度:
50mm,空心桩的空心直径:
0.30m。
额定起重力矩是:
600kN·m,基础所受的水平力:
30kN,
标准节长度:
2.8m,
主弦杆材料:
角钢/方钢,宽度/直径c:
120mm,
所处城市:
广东广州市,基本风压W0:
0.5kN/m2,
地面粗糙度类别为:
C类有密集建筑群的城市郊区,风荷载高度变化系数μz:
1.13。
二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重(包括压重)F1=433.00kN,
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)=591.60kN,
塔吊倾覆力矩M=1.4×1020.65=1428.91kN·m
三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
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。
1.桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.1.1条,在实际情况中x、y轴是随机变化的,所以取最不利情况计算。
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=591.60kN;
G──桩基承台的自重:
G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(20×5.00×5.00×1.35)=1012.50kN;
Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取1428.91kN·m;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.40m;
Ni──单桩桩顶竖向力设计值;
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值,
最大压力:
Nmax=(591.60+1012.50)/4+1428.91×2.40/(2×549.612)=549.61kN。
最小压力:
Nmin=(591.60+1012.50)/4-1428.91×2.40/(2×252.442)=252.44kN。
不需要验算桩的抗拔
2.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;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.80m;
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值,Ni1=Ni-G/n=296.49kN;
经过计算得到弯矩设计值:
Mx1=My1=2×296.49×0.80=474.38kN·m。
四、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。
式中,αl──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;
ho──承台的计算高度:
Hc-50.00=1300.00mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
经过计算得:
αs=474.38×106/(1.00×16.70×5000.00×1300.002)=0.003;
ξ=1-(1-2×0.003)0.5=0.003;
γs=1-0.003/2=0.998;
Asx=Asy=474.38×106/(0.998×1300.00×300.00)=1218.41mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
5000.00×1300.00×0.15%=9750.00mm2。
建议配筋值:
HPB235钢筋,φ25@200mm。
承台底面单向根数24根。
实际配筋值11775.00mm2。
五、承台斜截面抗剪切计算
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=549.61kN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,γo──建筑桩基重要性系数,取1.00;
bo──承台计算截面处的计算宽度,bo=5000mm;
ho──承台计算截面处的计算高度,ho=1300mm;
λ──计算截面的剪跨比,λ=a/ho此处,a=(5000.00/2-1800.00/2)-(5000.00/2-3400.00/2)=800.00mm;当λ<0.3时,取λ=0.3;当λ>3时,取λ=3,得λ=0.62;
β──剪切系数,当0.3≤λ<1.4时,β=0.12/(λ+0.3);当1.4≤λ≤3.0时,β=0.2/(λ+1.5),得β=0.13;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
则,1.00×549.61=5.50×105N≤0.13×16.70×5000×1300=14111500N;
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
六、桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1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=549.61kN;
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
其中,γo──建筑桩基重要性系数,取1.00;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=35.90N/mm2;
A──桩的截面面积,A=1.26×105mm2。
则,1.00×549612.05=5.50×105N≤35.90×1.26×105=4.51×106N;
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋!
七、桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3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=549.61kN;
单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算:
其中R──最大极限承载力;
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:
Qpk──单桩总极限端阻力标准值:
ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数,桩端阻群桩效应系数;
γs,νp──分别为桩侧阻力分项系数,桩端阻抗力分项系数;
qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值;
qpk──极限端阻力标准值;
u──桩身的周长,u=1.571m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.126m2;
li──第i层土层的厚度;
各土层厚度及阻力标准值如下表:
序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)抗拔系数土名称
13.3024.001800.000.80粉质粘土
21.2053.002550.000.70粉质粘土
35.80127.008400.000.80砂质粘土
48.40127.008400.000.80全风化花岗岩
由于桩的入土深度为15.00m,所以桩端是在第4层土层。
单桩竖向承载力验算:
R=1.57×(3.30×24.00×1.00+1.20×53.00×1.00+5.80×127.00×1.00+4.70×127.00×1.00)/1.65+1.12×8400.00×0.126/1.65=2.12×103kN>N=549.612kN;
上式计算的R的值大于最大压力549.61kN,所以满足要求!
五、2#TC5613-6)塔吊基础的计算书(四桩承台)
(一)、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:
TC6013A-6,塔吊起升高度H:
35.000m,
塔身宽度B:
2m,基础埋深D:
1.500m,
自重F1:
450.8kN,基础承台厚度Hc:
1.350m,
最大起重荷载F2:
60kN,基础承台宽度Bc:
5.000m,
桩钢筋级别:
II级钢,桩直径或者方桩边长:
0.500m,
桩间距a:
3.4m,承台箍筋间距S:
200.000mm,
承台混凝土的保护层厚度:
50mm,空心桩的空心直径:
0.30m。
额定起重力矩是:
630kN·m,基础所受的水平力:
30kN,
标准节长度:
2.8m,
主弦杆材料:
角钢/方钢,宽度/直径c:
120mm,
所处城市:
广东广州市,基本风压W0:
0.5kN/m2,
地面粗糙度类别为:
C类有密集建筑群的城市郊区,风荷载高度变化系数μz:
1.13。
二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重(包括压重)F1=450.80kN,
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)=612.96kN,
塔吊倾覆力矩M=1.4×1062.98=1488.17kN·m
三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
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。
1.桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.1.1条,在实际情况中x、y轴是随机变化的,所以取最不利情况计算。
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=612.96kN;
G──桩基承台的自重:
G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(20×5.00×5.00×1.35)=1012.50kN;
Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取1488.17kN·m;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.40m;
Ni──单桩桩顶竖向力设计值;
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值,
最大压力:
Nmax=(612.96+1012.50)/4+1488.17×2.40/(2×561.112)=561.11kN。
最小压力:
Nmin=(612.96+1012.50)/4-1488.17×2.40/(2×251.622)=251.62kN。
不需要验算桩的抗拔
2.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;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.70m;
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值,Ni1=Ni-G/n=307.99kN;
经过计算得到弯矩设计值:
Mx1=My1=2×307.99×0.70=431.19kN·m。
四、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。
式中,αl──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;
ho──承台的计算高度:
Hc-50.00=1300.00mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
经过计算得:
αs=431.19×106/(1.00×16.70×5000.00×1300.002)=0.003;
ξ=1-(1-2×0.003)0.5=0.003;
γs=1-0.003/2=0.998;
Asx=Asy=431.19×106/(0.998×1300.00×300.00)=1107.30mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
5000.00×1300.00×0.15%=9750.00mm2。
建议配筋值:
HPB235钢筋,φ25@200mm。
承台底面单向根数24根。
实际配筋值11775.00mm2。
五、承台斜截面抗剪切计算
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=561.11kN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,γo──建筑桩基重要性系数,取1.00;
bo──承台计算截面处的计算宽度,bo=5000mm;
ho──承台计算截面处的计算高度,ho=1300mm;
λ──计算截面的剪跨比,λ=a/ho此处,a=(5000.00/2-2000.00/2)-(5000.00/2-3400.00/2)=700.00mm;当λ<0.3时,取λ=0.3;当λ>3时,取λ=3,得λ=0.54;
β──剪切系数,当0.3≤λ<1.4时,β=0.12/(λ+0.3);当1.4≤λ≤3.0时,β=0.2/(λ+1.5),得β=0.14;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
则,1.00×561.11=5.61×105N≤0.14×16.70×5000×1300=15197000N;
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
六、桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1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=561.11kN;
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
其中,γo──建筑桩基重要性系数,取1.00;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=35.90N/mm2;
A──桩的截面面积,A=1.26×105mm2。
则,1.00×561114.49=5.61×105N≤35.90×1.26×105=4.51×106N;
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋!
七、桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3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=561.11kN;
单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算:
其中R──最大极限承载力;
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:
Qpk──单桩总极限端阻力标准值:
ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数,桩端阻群桩效应系数;
γs,νp──分别为桩侧阻力分项系数,桩端阻抗力分项系数;
qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值;
qpk──极限端阻力标准值;
u──桩身的周长,u=1.571m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.126m2;
li──第i层土层的厚度;
各土层厚度及阻力标准值如下表:
序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)抗拔系数土名称
13.8024.001800.000.80素填土
21.8053.002550.000.70粉质粉土
34.00127.008400.000.80砂质粘性土
410.40127.008400.000.80全风化花岗岩
由于桩的入土深度为15.00m,所以桩端是在第4层土层。
单桩竖向承载力验算:
R=1.57×(3.80×24.00×1.00+1.80×53.00×1.00+4.00×127.00×1.00+5.40×127.00×1.00)/1.65+1.12×8400.00×0.126/1.65=2.03×103kN>N=561.114kN;
上式计算的R的值大于最大压力561.11kN,所以满足要求!
六、3#TC6013A-6塔吊基础计算书(天然基础)
(一)、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:
TC6013A-6,塔吊起升高度H:
37.70m,
塔身宽度B:
2m,基础埋深d:
2.00m,
自重F1:
390kN,基础承台厚度hc:
1.35m,
最大起重荷载F2:
60kN,基础承台宽度Bc:
6.00m,
混凝土强度等级:
C35,钢筋级别:
II级钢,
额定起重力矩:
600kN·m,基础所受的水平力:
30kN,
标准节长度a:
2.8m,
主弦杆材料:
角钢/方钢,宽度/直径c:
120mm,
所处城市:
广东广州市,基本风压W0:
0.5kN/m2,
地面粗糙度类别:
B类田野乡村,风荷载高度变化系数μz:
1.56。
(二)、塔吊基础承载力及抗倾翻计算
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:
当考虑偏心矩较大时的基础设计值计算公式:
混凝土基础抗倾翻稳定性计算:
E=M/(F+G)=2000.19/(540.00+1458.00)=1.00m≤Bc/3=2.00m
根据《塔式起重机设计规范》(GB/T13752-92)第4.6.3条,塔吊混凝土基础的抗倾翻稳定性满足要求。
式中F──塔吊作用于基础的竖向力,它包括塔吊自重和最大起重荷载,F=540.00kN;
G──基础自重:
G=25.0×Bc×Bc×hc×1.2=1458.00kN;
Bc──基础底面的宽度,取Bc=6.000m;
M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩,M=1.4×1428.71=2000.19kN·m;
e──偏心矩,e=M/(F+G)=1.001m,故e>Bc/6=1m;
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=Bc/2-M/(F+G)=6.000/2-2000.194/(540.000+1458.000)=1.999m。
经过计算得到:
有附着的压力设计值P=(540.000+1458.000)/6.0002=55.500kPa;
偏心矩较大时压力设计值Pkmax=2×(540.000+1458.000)/(3×6.000×1.999)=111.061kPa。
(三)、地基承载力验算
实际计算取的地基承载力设计值为:
fa=153.000kPa;
地基承载力特征值fa大于有附着时压力设计值P=55.500kPa,满足要求!
地基承载力特征值1.2×fa大于偏心矩较大时的压力设计值Pkmax=111.061kPa,满足要求!
(四)、基础受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第8.2.7条。
验算公式如下:
式中βhp---受冲切承载力截面高度影响系数,当h不大于800mm时,βhp取1.0.当h大于等于2000mm时,βhp取0.9,其间按线性内插法取用;取βhp=0.95;
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值;取ft=1.57MPa;
ho---基础冲切破坏锥体的有效高度;取ho=1.30m;
am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度;
am=[2.00+(2.00+2×1.30)]/2=3.30m;
at---冲切破坏锥体最
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