三桩天然地基塔吊基础方案.docx
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三桩天然地基塔吊基础方案
重庆茶园公共租赁住房(城南家园)
塔
吊
基
础
设
计
方
案
工程名称:
重庆茶园公共租赁房6、7、8组团
施工单位:
中国建筑第七工程局有限公司
一、工程概况1
二、主要编制依据1
三、塔吊平面布置2
四、塔吊基础设计3
附:
塔吊基础计算书5
附:
塔吊三桩承台计算书9
一、工程概况
南岸区茶园公共租赁住房6、7、8组团项目,拟建场地位于重庆市南岸区茶园镇。
总建筑面积100万平方米,其中6组团高层住宅14栋,部分有1层地下室,商业裙楼5段,4层地下车库1座;7组团高层住宅9栋,4层地下车库1座,3层幼儿院1座;8组团高层住宅19栋,商业裙楼1段,单层地上设备房3座,3层幼儿院1座,3层地下车库1座。
高层住宅层数23—32层,部分有1层地下室。
住宅标准层高均为3米,地下室-1F层高3.9米,其他层高3.6米,幼儿院层高3.6米。
高层住宅为剪力墙结构,商铺、幼儿园及车库均为框架结构,抗震设防烈度6度,结构抗震等级分别为剪力墙三级和四级,框架三级和四级。
基础为挖方区或桩长在15米以内时采用人工挖孔桩、桩长在15米以上时采用机械悬挖桩基础,上部是承台钢筋混凝土独立柱基、条形基础。
南岸区茶园公共租赁住房项目工程位于南岸区长生桥镇花红村一带,属丘陵斜坡地貌,纵横冲沟发育呈树枝状展布,地形起伏较大,但总体地势北部和南部高,多为山丘,中部为一近东西向的冲沟,地势较低,场地最高点位于南部山顶,标高为316.29m,最低点位于场地中部偏东的丘间凹地,标高为218.62m,相对高差100.67m。
场地最北部地段为一近东西展布的冲沟,底部宽缓,两侧地形较平缓,地形坡度一般在3~15°,多分布为农田,并分布2处鱼塘,其间分布村属企业3处,施工时已部分搬迁,场地中部为一近东西向的深沟,地形切割较大,,两侧地形坡度一般5~25°,局部为30~35°或为陡坎。
斜坡上多种植花卉林木,有少量耕地,植被发育。
底部冲沟现多分布为农田和鱼塘,场地内现有自然斜坡稳定。
二、主要设计依据
2.1《QTZ63塔式起重机说明书》厂家提供
2.2《起重机械安全规程》GB6067-85
2.3《起重机械用钢丝绳检查和报废实用规范》GBT5972-2006
2.4《起重机械超载保护装置安全技术规范》GB12602-90
2.5《建筑塔式起重机性能试验规范和方法》GB5201-85
2.6《塔式起重机设计规范》GB-T13752-1992
2.7《建筑地基基础设计规范》GB 50007---2002
2.8《南岸区茶园公共租赁房项目工程岩土工程详细勘察报告》
2.9南岸区茶园公共租赁房项目施工图纸
三、塔吊平面布置
3.1塔吊的布置原则:
(1)基于现场的实际情况,在总体布置时,根据不同的施工位置和工作量,既要保证各楼栋的进度,又不影响相邻楼栋的施工,合理布置才能提高工作效率,在综合考虑的基础上制定合理可行的塔吊布置方案和安装平衡方案。
(2)根据现场实际情况,使塔吊吊运范围尽可能覆盖整个施工面,不产生或少产生盲点。
(3)塔吊在垂直方向需避免穿越主梁、基础承台(或工程桩),同时避开施工范围内的重要构筑物。
(4)低位塔臂端部与高位塔身距离不小于2m,高位塔吊钩与低位塔垂直距离不小于2m。
(5)布置塔吊的同时,还考虑拆塔方便。
(6)塔吊的稳定性就是塔吊抗倾覆的能力,塔吊最大的事故就是倾翻倒塌。
做塔吊基础时,一定要确保地耐力符合设计要求,钢筋混凝土的强度至少达到设计值的80%。
有地下室工程的塔吊基础要采取特别的处理措施:
有的要在基础下打桩,并将桩端的钢筋与基础地脚螺栓牢固的焊接在一起。
混凝土基础底面要平整夯实,基础底部不能作成锅底状。
基础的地脚螺栓尺寸误差必须严格按照基础图的要求施工,地脚螺栓要保持足够的露出地面的长度,每个地脚螺栓要双螺帽预紧。
在安装前要对基础表面进行处理,保证基础的水平度不能超过1/1000。
同时塔吊基础不得积水,积水会造成塔吊基础的不均匀沉降。
在塔吊基础附近内不得随意挖坑或开沟。
3.2塔吊高度协调措施
因各楼栋建筑高度不一致,塔吊型号不同,其塔吊臂长和塔身标准节都不一样,因此其附墙锚固标高不相同,塔机布置协调要充分考虑塔机在有限自由高度中作业,调整锚固附墙位置,详细计算每阶段各塔的高度,既要保证施工需要的高度,又要适时顶升塔身,如不能及时按计划顶升,则平衡格局被打乱,势必造成施工混乱,影响整个工程。
为此在工程施工初根据工程现场的实际情况,制定塔吊安装协调方案。
高差控制要求:
高位塔吊钩与低位塔垂直距离不小于2m。
四、塔吊基础设计
结合本工程图纸、地勘报告和现场实际情况,对处于挖方区天然地基的塔机采用天然基坑钢筋混凝土基础,处于回填区的塔机采用旋挖桩单桩钢筋混凝土基础。
本方案仅为各个栋号提供参考,各个栋号要根据现场实际情况编写塔吊基础方案。
塔吊天然地基基坑基础
塔吊三桩承台基础
1、混凝土强度等级:
C35;钢筋级别HRB335;基础表面平整度允许偏差1/1000;埋设件的位置、标高和垂直度以及施工工艺符合出厂说明书要求。
2、起重机的混凝土基础周围应修筑边坡和排水设施,并应与基坑保持一定安全距离。
计算书:
QTZ63塔吊天然基础计算书
塔吊天然基础的计算书
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63自重(包括压重):
F1=788.00kN
最大起重荷载:
F2=60.00kN塔吊倾覆力距:
M=1200.00kN.m
塔吊起重高度:
H=120.00m塔身宽度:
B=1.60m
混凝土强度等级:
C35钢筋级别:
Ⅱ级地基承载力特征值:
500.00kPa基础最小宽度:
Bc=5.00m
基础最小厚度:
h=2.00m基础埋深:
D=2.00m
预埋件埋深:
h=0.5m
二.基础最小尺寸计算
基础的最小厚度取:
H=2.00m
基础的最小宽度取:
Bc=5.00m
三.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:
由于偏心距e=M/(F×1.2+G×1.2)=1680.00/(1017.60+2700.00)
=0.45≤B/6=0.83
所以按小偏心计算,计算公式如下:
当考虑附着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=848.00kN;
G──基础自重与基础上面的土的自重,G=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=2250.00kN;
Bc──基础底面的宽度,取Bc=5.00m;
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=1.4×1200.00=1680.00kN.m;
经过计算得到:
最大压力设计值Pmax=1.2×(848.00+2250.00)/5.002+1680.00/20.83
=229.34kPa
最小压力设计值Pmin=1.2×(848.00+2250.00)/5.002-1680.00/20.83
=68.06kPa
有附着的压力设计值Pk=1.2×(848.00+2250.00)/5.002=148.70kPa
四.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500.00kN/m2;
b──基础宽度地基承载力修正系数,取0.00;
d──基础埋深地基承载力修正系数,取0.00;
──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6.00m;
d──基础埋深度,取0.00m。
解得修正后的地基承载力特征值fa=500.00kPa
实际计算取的地基承载力特征值为:
fa=500.00kPa
由于fa≥Pk=148.7kPa所以满足要求!
偏心荷载作用:
由于1.2×fa≥Pkmax=229.34kPa以满足要求!
五.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hp──受冲切承载力截面高度影响系数,取hp=0.90;
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,取ft=1.57kPa;
am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:
am=(1.60+5.00)/2=3.30m;
h0──承台的有效高度,取h0=1.45m;
Pj──最大压力设计值,取Pj=229.34kPa;
Fl──实际冲切承载力:
Fl=229.34×(5.002-4.502)/4=272.35kN。
允许冲切力:
0.7×0.90×1.57×3300×1450=4732843.50N=4732.84kN
实际冲切力不大于允许冲切力设计值,所以能满足要求!
六.承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。
1.抗弯计算,计算公式如下:
式中a1──截面I-I至基底边缘的距离,取a1=1.70m;
P──截面I-I处的基底反力:
P=(5.00-1.70)×(229.34-68.06)/5.00+68.06=174.51kPa;
a'──截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.60m。
经过计算得:
M=1.702×[(2×5.00+1.60)×(229.34+174.51-2×2250.00/5.002)+(229.34-174.51)×5.00]/12
=691.40kN.m。
2.配筋面积计算,公式如下:
依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
式中1──系数,当混凝土强度不超过C50时,1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,
1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。
经过计算得s=691.40×106/(1.00×16.70×5.00×103×19502)=0.002
=1-(1-2×0.002)0.5=0.002
s=1-0.002/2=0.999
As=691.40×106/(0.999×1950×300.00)=1183.17mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
15000mm2。
故取As=15000mm2。
计算书:
塔吊三桩承台基础计算书
塔吊桩基础的计算书
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63自重(包括压重):
F1=788.00kN最大起重荷载:
F2=60.00kN塔吊倾覆力距:
M=1200.00kN.m塔吊起重高度:
H=120.00m塔身宽度:
B=1.60m
桩混凝土等级:
C35承台混凝土等级:
C35保护层厚度:
50mm边长:
6.00m
承台厚度:
Hc=1.20m承台箍筋间距:
S=200mm
承台钢筋级别:
Ⅱ级承台预埋件埋深:
h=0.50m承台顶面埋深:
D=1.50m
桩直径:
d=0.80m桩间距:
a=4.00m桩钢筋级别:
Ⅱ级桩入土深度:
30.00桩型与工艺:
干作业钻孔灌注桩(d<0.8m)
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=788.00kN
2.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=F1+F2=848.00kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1200.00=1680.00kN.m
三.承台弯矩的计算
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。
1.桩顶竖向力的计算(依据《建筑桩基础技术规范》GJ94-2008的第5.1.1条)
其中Fk──作用于承台顶面的竖向力,Fk=848.00kN;
Gk──桩基承台和承台上土自重标准值,Gk=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=935.28kN;
Mxk,Myk──荷载效应标准组合下,作用于承台底面,绕通过桩群形心的x、y轴的力矩
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m);
Nik──荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,第i基桩或复合基桩的竖向力(kN)。
经计算得:
桩顶竖向力最大压力设计值:
N=1.2×(848.000+935.280)/3+(1680.000×4.00×1.732/3)/[(4.000×1.732/3)2+2×(4.000×1.732/6)2]=1198.300kN
没有抗拔力!
桩顶竖向最大压力标准值:
N=(848.000+935.280)/3+(1200.000×4.00×1.732/3)/[(4.000×1.732/3)2+2×(4.000×1.732/6)2]=940.847kN
没有抗拔力!
2.承台弯矩的计算(依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.9.2条)
其中M──通过承台形心至各边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值(kN.m);
Nmax──不计承台及其上土重,三桩中最大基桩竖向力设计值(kN)
sa──桩中心矩
c──塔身宽度
经过计算得到弯矩设计值:
M=(1198.300-935.280/3)×(4.00-1.732×1.60/4)/3=977.322kN.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1──系数,当混凝土强度不超过C50时,1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,
1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=300N/mm2。
承台底面配筋:
s=977.322×106/(1.000×16.700×6000.000×1150.0002)=0.007
=1-(1-2×0.007)0.5=0.007
s=1-0.007/2=0.996
Asx=Asy=977.322×106/(0.996×1150.000×300.000)=2843.342mm2。
满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!
五.承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.10条
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对承台的最大剪切力,考虑对称性,记为V=1198.300kN
斜截面受剪承载力满足下面公式:
其中hs──受剪切承载力截面高度影响系数hs=0.913;
──计算截面的剪跨比,取2.783;
b0──承台计算截面处的计算宽度,b0=6000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=650mm;
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.57N/mm2;
由于V=1198.300<0.913×2.783×6000×1.57×650/1000=2587.074kN
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
六.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=1198.300kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
其中c──基桩成桩工艺系数,取0.900
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
Aps──桩身截面面积,Aps=0.503m2。
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!
构造规定:
灌注桩主筋采用6~12根直径12m~14m,配筋率不小于0.2%!
七.桩抗压承载力计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.5和5.3.5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=1198.300kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式:
最大压力:
其中R──基桩竖向承载力特征值;
Ra──单桩竖向承载力特征值;
K──安全系数,取2.0;
fak──承台下土的地基承载力特征值加权平均值;
c──承台效应系数
qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,按下表取值;
qpk──极限端阻力标准值,按下表取值;
u──桩身的周长,u=2.5133m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.503m2;
li──第i层土层的厚度,取值如下表;
厚度及侧阻力标准值如下:
土厚度30m,土侧阻力标准值24kPa,土端阻力标准值4750(kPa),粉土或砂土。
由于桩的入土深度为30m,所以桩端是在第1层土层。
最大压力验算:
Ra=2.513×(30×24)+4750.000×0.503=4197.168kN
R=4197.168/2.0+0.240×105.000×8.497=2312.717kN
上式计算的R值大于等于最大压力940.847kN,所以满足要求!
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