塔吊基础施工方案含塔吊基础验算.docx
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塔吊基础施工方案含塔吊基础验算
1.工程概况2
2.编制依据2
3.塔吊选型2
4.塔吊基础设计及验算3
4.1塔吊基础选型3
4.2塔吊基础设计3
4.3立柱桩与工程桩间距6
4.3塔吊基础验算6
5.施工质量注意要点:
-29-
5.1钻孔灌注桩及格构柱要求~29-
5.2钢结构焊接要求-29-
5.3验收使用要点-30-
6.安全文明措施-30-
7.附图一30一
1.工程概况
XXXXXXXXX
2.编制依据
1)前期招标建筑结构图、业主提供的基坑支护设计图纸。
2)
《塔式起重机使用说明书》
3)
《塔式起重机安全规程》
(GB5144-2006)
4)
《钢结构设计•规范》
(GB50017-2003)
5)
《钢结构现场检测技术标准》
(GB/T50621-2010)
6)
《建筑钢结构焊接技术规程》
(JGJ81-2002)
7)
《钢结构高强度螺栓连接的设讣、施工及验收规程》(JGJ82-2011)
8)
《钢结构工程施工质量验收规范》
(GB5O2O5-2OO2)
9)
《建筑地基基础设汁规范》
(GB50007-2011)
10)
《混凝土结构设汁规范》
(GB50010-2010)
11)
《建筑桩基技术规范》
(JGJ94-2008)
12)
《建筑机械使用安全技术规程》
(JGJ33-2012)
13)
《建设工程安全生产条例》
(国务院笫393号令)
14)
《建筑起重机械安全监督管理规定》
(建设部笫166号令)
15)
《塔式起重机设计规范》
(GB/T13572-2008)
3.塔吊选型
本工程现场分三个区进行先后施工,总体施工顺序为:
首先施工I区,待I区B2层结构(B1板)施工完成并达到强度后开始II区土方开挖及支撑施工,II区地下结构施工完成后方再择机插入III区基坑施工。
I区土方及支撑施工阶段拟使用一台60m臂长TC6015塔吊作为工程垂直吊装工具(塔吊编号为1#),1#塔吊位于I区主塔楼东部,待I区B2层结构施工完成后,在I区主塔楼西北侧安装一台40m臂长TC6015塔吊(塔吊编号为2#),待2#塔吊安装完毕后,拆除1#塔吊,紧接着在主塔楼东南侧安装一台45m臂长TC7035塔吊(塔吊编号为3#)。
II区土方及支撑施工阶段,在辅楼西南侧安装一台45m臂长TC5613(塔吊编号为4#),同时,将I区拆除的TC6015安装至辅楼东北角,臂长改为50m,塔吊编号为5#。
4.塔吊基础设计及验算
4.1塔吊基础选型
1#、4#、5#需在土方及支撑施工阶段投入使用,该3个塔吊基础考虑采用钻孔灌注桩+钢格构柱+钢平台基础形式,塔吊基础定位及基础形式详见附图。
2#、3#塔吊在结构施工阶段使用,拟采用天然基础,混凝土基础与底板连接。
4.2塔吊基础设计
1#、4#、5#塔吊基础分别为4根①850的中心距为2.55mX2.55m钻孔灌注桩,灌注桩上接钢格构柱,格构柱顶标高-1.1m,埋入钻孔灌注桩内3.5米。
1#塔吊桩长28.9m,桩顶标高为-21.6m,格构柱长度为24米;4#塔吊桩长29m,桩顶标高为-19.6m,格构柱长度为22米;5#塔吊桩长28.9m,桩顶标高为-19.6m,格构柱长度为22米。
格构柱外包尺寸504X504,采用4「160X16等边角钢及420X200X12@600的缀板焊接而成,在中心距为2.55mX2.55m的四根格构柱的顶部各焊接一块700X700X20封口板,并将塔吊配套钢平台焊接在封口板上,塔吊的固定支脚焊接在钢平台上,支腿上、下均焊接筋板,支腿上筋板4X4=16块,支腿下筋板4X2=8块。
格构柱的上口需要做水平处理,以确保钢平台的水平误差控制在1mm以内。
格构柱与封口板焊接时,每个面加2块筋板,共2X4X4=32块。
格构柱在土方开挖后,每隔2.55米用[16槽钢做一道支撑,四根格构柱之间设置水平剪刀撑,将四根格构柱连成一整体,两支撑间设斜撑增加其整体刚度。
最后一道支撑的高度按实际空间决定,并打入建筑物的底板内。
格构柱在每次土方开挖后需及时完成焊接加固。
1#、4#、5#塔吊基础大样详后附图。
2#塔吊基础使用采用天然地基基础,基础与底板连接,按照塔吊说明书,选用6500*6500*1400mm的基础,混凝土标号C40,上层筋纵横向各32根25mm直径HRB335钢筋,下层筋纵横向各32根25直径HRB335钢筋,架立筋为256
根12mm直径HPB300钢筋。
塔机基础为预埋地下节形式,地下节埋入混凝土基础部分应与混凝土基础钢筋网可黑连成一体,端面露出基础高度为350mm,并保证地下节上平面的平整度不大于l/lOOOo
2#塔吊基础剖而图
3#塔吊基础也使用采用天然地基基础,基础与底板连接,按照塔吊说明书,选用8000*8000*1600mm的基础,混凝土标号C40。
塔机基础为预埋地下节形式,地下节埋入混凝土基础部分应与混凝土基础钢筋网可靠连成一体。
8000
4000
2000
FlumeV-112U3
PoidsHm246t
3#塔吊基础平面图
7920
Couch
Couchc
gco
I级
HClasse1
lacouchc01Classc11
Couche
1!
级.
ClasseI
/第二层罹42-025II级^―
ihfcricurcde
第二肚屋42Y25II级
:
ricurcidelacouchc02ChsscI箋一則呈42W2乂』级.
OTOoesjlIlD
Rcmblaisdelacouchcdegalccs
3#塔吊基础剖面图
4.3立柱桩与工程桩间距
现场1#塔吊基础立柱桩距最近工程桩间距为1.802m,4#塔吊基础立柱桩距最近工程桩间距为1.520m,5#塔吊基础立柱桩距最近工程桩间距为1.310m,后附1#、4#、5#塔吊基础立柱桩与工程桩的间距详图。
4.3塔吊基础验算
4.3.11#、4#、5#塔吊基础验算
根据本丄程地质勘查报告,从⑦开始汁算端阻力,故所有塔吊基础钻孔灌注桩考虑插入⑦持力层lm,以受力最大的1#塔吊为例验算如下:
一、塔吊受力计算(TC6015,按最大60m自由高度)
工况一:
塔吊处于工作状态
塔吊参数:
自重(包括压®)Fl+F2=760.6kN,塔吊倾覆力矩M=3085kN.m,塔身宽度B=2m
取最不利状态塔吊标准节与四根桩偏差45。
时讣算:
最大压力:
Nmax=1.2X(760.6+24)/4+1.4X3085X(2.4X1.414/2)/[2X(2.4X
1.414/2)2]=1508.07kN
最大拔力:
Nmax=1.2X(760.6+24)/4-1.4X3085X(2.4X1.414/2)/[2X(2.4X
1.414/2)2]=-1037.31kN
工况二:
塔吊处于非工作状态
塔吊参数:
自重(包括压重)Fl+F2=680.3kN,塔吊倾覆力距M=3830kN.m,塔身宽度B=2m
取最不利状态塔吊标准节与四根桩偏差45o时讣算:
最大压力:
Nmax=1.2X(680.3+24)/4+1.4X3830X(2.4XI.414/2)/[2X(2.4X1.414/2)2]=1791.33kN
最大拔力:
Nmax=1.2X(680.3+24)/4-1.4X3830X(2.4X1.414/2)/[2X(2.4X
1.414/2)2]=-1368.75kN
注:
表1・4・1中Fh、Fv及弯矩M为基础最大弯矩工况载荷,扭矩为基础最大扭矩工况载荷。
2.塔吊钻孔灌注桩长度计算
1#塔吊,取ZK4孔地质剖面
850桩径桩基
土窿名称
同皮
周长(mJ
fs
QskifkN;
(平方朱丿
fp
a
Qpk(kN丿
5i
7.20
2.669
30
576.50
53・1
3」0
50
413.70
53-3
16.10
45
1933.69
54
1.5
55
220.19
7
1
75
200.18
0.5672
1700
964.24
仝计
28.9
3344.26
964.24
单桩竖向抗压承载力标准值=3344・26+964・24=4308・5kN
单桩竖向抗压承载力特征值=(2820.07+964.24)/2=2154.25kN
单桩竖向抗拔承载力标准值=3344.26kN
单桩竖向抗拔承载力特征值=3344.26/2=1672.13kN
三、塔吊桩基钢筋计算
根据塔吊桩最大抗拔力NT36&75KN:
fy=300N/mm2
根据钢筋最大承载应力As=N/o=fy=300N/mm2
As=1420050/300mm2=4562.5mm2
取钢筋①22,N=As/Ji(11)2=12,取12根
取钢筋①25,N=As/Ji(12.5)2=9.3,取10根
取钢筋①28,N=As/Ji(14)2=7.4,取8根
拟选用①25钢筋,取10根
四、格构柱稳定性验算
本工程塔吊基础下的格构柱高度最长为20.5m,依据《钢结构设汁规范》
(GB50017-2003),计算模型选取塔吊最大独立自山高度60m,塔身未采取任何附着装置状态。
1、格构柱截面的力学特性:
格构柱的截面尺寸为0.502X0.502m;
主肢选用:
16号角钢bXdXr==160X16mm:
缀板选用(mXm):
0.42X0.2
■卩」「牛
川b;
luLull
主肢的截面力学参数为A0=49.07cm2,Z0=4.55cm,1x0=1175.08cm2,Iy0=l175.08cm2;
bl
格构柱截面示意图格构柱的y-y轴截面总惯性矩:
■
I■
格构柱的X-X轴截面总惯性矩:
经过计算得到:
Ix=4X[1175.08+49.07X(50.2/2-4.55)2]=87589.85cm4;
Iy=4X11175.08+49.07X(50.2/2-4.55)2]=87589.85cm4;
2、格构柱的长细比计算:
格构柱主肢的长细比讣算公式:
JZ/(4竝)
其中H——格构柱的总高度,取21.7m;
I——格构柱的截面惯性矩,取,Ix=87589.85cm4,Iy=87589.85cm4:
A()——一个主肢的截面面积,取49.07cnro
经过计算得到2x=102.72,2y=l02.72o
格构柱分肢对最小刚度轴M的长细比计算公式:
其中b——缀板厚度,取b=0.5mo
h缀板长度,取h=0.2mo
ai格构架截面长,取ai=0.502m<>
经过计算得ii=[(0・25+0・04)/48+5X0.2520/8严=0.404mo
Zi=21.7/0.404=53.7o
换算长细比讣算公式:
经过计算得到Akx=l15.91,2ky=l15.91o
3、格构柱的整体稳定性讣算:
格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式:
其中N——轴心压力的计算值(kN);取N=1791.33kN;
格构柱横截面的毛截面面积,取4X49.07cm2;
轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数;
根据换算长细比肌讦115.91,肌尸115.91查《钢结构设计规范》得到0x=O.52O"〉=O.52O。
经过计算得到:
X方向的强度值为175.51N/mm2,不大于设计强度215N/mm2,^T以满
足要求!
Y方向的强度值为175.51N/mm2,不大于设计强度215N/mnr,^以满
足要求!
4、基础格构柱抗扭验算
1)格构柱上斜腹杆抗扭构造验算
轴心受压格构柱平行于缀材面的剪力为:
max
其中0为按虚轴换算长细比确定的整体稳定系数。
根据《钢结构设讣规范规定》的最大剪力计算公式:
其中,A为格构柱的全截面面积,f为格构柱钢材设计强度值,人为格构柱钢材屈服强度标准值(235MPa)o
将剪力V沿柱长度方向取为定值。
分配到一个缀材面上的剪力为:
V,=-
12
斜腹杆的轴心为:
N二Vl/cos0
取TC6015塔机水平力进行计算:
V二112.lKn
因塔机水平力作用于两根斜支撑上:
V'二V/2二112.1/2二56.05KN
斜支撑的轴心压力为:
F二V'/cos450二79.25Kn
0为斜腹杆和水平杆的夹角(45°),斜腹杆的计算长度为3393.6mm。
斜腹杆选用槽钢【16/其截面参数为:
A=21.96cm2,lx=6.28cm2,iy=l.83cm
长细比兄x=l/iy二3393.6/18.3=185.4.,查表得稳定系数为:
0二0.214
斜腹杆的整体稳定承载力验算:
0二N1/0A二VI/(0Acos45°)=79.25/(0.214*21.96)=16.86MPa<215Mpa
斜缀条满足构造要求。
5、构柱之间斜支撑焊缝讣算
TC6015塔机斜支撑的轴心压力为:
79.25KN,焊缝高度:
10mm
焊缝有效耳度He二焊缝宽度HfXO.7二7mm
焊缝长度Lw=250+180+256二686mm,计算时取500mm
根据角焊缝的强度公式:
of=N/(HeXLw)^[o]
代入数据,得:
of=79.25/500/7=22.6MPa小于160MPa
满足受力要求。
6、斜撑贴板与格构柱焊缝校核
o二79.25/250/7二45MP&,小于160MPa
满足受力要求
五、TC6015桩承载力验算
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R1780.llkN桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
N<0丿』护
其中Wc——基桩成桩工艺系数,取0.750
fc——混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.300N/mm2;
Aps桩身截面面积,Aps=0.5672m2o
经过讣算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,受压钢筋只需构造配筋!
桩身受拉计算,依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008笫5.8.7条
N 受拉承载力计算,最大拉力N=-1385.03kN 本工程钻孔灌注桩纵向受力钢筋设讣为10025,经过计算得到受拉钢筋截面面积As=4908mm2o其抗拉设计值为Ny=300*5672/l000=1472.4KN,大于N=1385.03KN,满足要求! 六、钢平台验算 塔吊桩间距为2.55米,其钢平台采用H400*13*21的型钢外封10mm厚钢板(见下图),材质选用Q345B,塔吊支腿处加横向筋板以增加局部抗压能力。 侦 H400*400*21*13 两侧封1Omm厚钢板 图示箱梁讣算数据如下: 截面积: A=286.14c亦;惯性矩: 人=73008.7c加 抗弯截面系数: 吧=3650cm TC6015钢平台主梁的验算 工作工况: 空+琴刚® 42V2 723.5 4 2^=_754S 2V2 非工作工况: 按简支梁讣算 1 1IIiI 工1忌 258/,01 h 透8/3 R1R2 建立平衡方程: &X2.82843=F,x2.68701+片;x0.14142+必 ■ R2X2.82843=FI|;x0.14142+F]: ;x2.68701+牛 解得支反力: 工作工况: 乩i°24RN;/? =-660^;(正为压力,负为拉力;) 非工作工况: REWkN.2-怒kN;(正为压力,负为拉力;)故,校核时,按非工作工况进行计算。 正应力: b_M 其计算公式为: 广w 其中: M=193KNm; "1.05;(箱型截面系数) 吧=365(W. 故正应力满足要求。 梁腹板中性轴处剪应力: FS 其计算公式为: V 井中.S=21X400x(179+10.5)+179x33x89.5=2120476.5mm3 F=1259KN・ 代入数据: 故满足要求。 讣算危险点: 腹板与翼缘板交汇处 局部承压强度: 其中: 肖值取1・0; 1,=a+5/匚+2hK=500+5x20+0=600/»/? z 代入计算数据得: 故,梁局部承圧满足要求。 剪切应力: 其中: S=21X400x(179+10.5)=1591800mm3. Ix=730087058 代入讣算: 故,剪切力满足要求。 折算应力: 179 b=50x——=45 正应力为200,故折算应力为: Jb'+b'-bb+3r2=a/642+452-64x45+3x832 =155MP“v230MP" 故,折算应力满足规范要求。 梁的稳定性: V=8<13 梁长度为3450mm,宽度^=400mm,/叭 因此主整体稳定性不需讣算。 综上,梁满足使用要求。 钢平台连接焊缝的验算 焊缝受竖直向拉力及水平力合力破坏。 a.竖向拉力: F=909kn;(格构柱处) F=1030kn;(支腿处) b.水平力: N=112.1kn; C.扭矩: M=385KNm; 水平合力为: V=112」+385/2.5=266」KN。 (格构柱处) V=112.1+385/2=304.6KNo(塔吊支腿处) 格构柱与封口板处: 如图,焊条采用E4316。 焊缝长度: /=160x8=128O7//77.讣算长度: 1248mm;焊缝高度: h=16x0.7=11.2mm; b汁=[(b/0)2+F], ♦ FN 其中: 0=1・22./•/? ./•/? . 代入数据: 6=61MPa<\00MPa n• 以上计算仅考虑角钢与封口板焊接,计算偏于安全。 故该处焊缝满足要求。 封口板与钢平台主梁下翼缘处: 如图: 焊条采用E50o 焊缝高度: h=16x0.7=11.2mm; b合=[(b/0)2+F], * FN 其中: 0=1・22;I・h;lh. 代入数据: 6.=60MP“<100MA/ Fl• 故该处焊缝满足要求。 钢平台主梁上翼缘与固定支腿处贴板: 焊条采用E50o1=268.7x4=1074.8wm;计算长度: 1058.8mm<> 焊缝高度: h=16x0.7=11.2mm; b汁=[(b/0)2+F], ♦ FN 其中: 0=1・22./•/? .lh. 代入数据: —=68MPdQ00MP“ Fl• 9 故该处焊缝满足要求。 焊缝校核: 焊条采用E50o 焊缝长度: l=105*8+104*4=1256mm 计算时取焊缝长度为: 1208mm; 焊缝釆用45。 坡口焊;板厚20mm 承台受浮力: Flk=6.3X6.3X17.10X10=6786.99kN 3)起重荷载标准值 Fqk二100kN 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 &塔机所受风均布线荷载标准值(Wo二0.2kN/m2) =0.8X1.77X1.95X0.99X0.2=0.55kN/m 尬=fH. =1.2X0.55X0.35X2=0.46kN/m b.塔机所受风荷载水平合力标准值 FvkPskXH=0.46X60二27.55kN c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值 卜也二0.5FvkXH=0.5X27.55X60二826.64kN.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 卜人二3080+0.9X(1250+826.64)=4948.97kN.m 非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值 二3080+2388.84二5468.84kN.m 3.地基承载力计算 依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)第4.1.3条承载力计算。 塔机工作状态下: 当轴心荷载作用时: pk=(Fk+Gk)fbl =(680.3+100+-5397.84)/(6.3X6.3)=-116.34kN/m2 当偏心荷载作用时: 芯=(理+-%他-略 =(680.3+100+-5397.84)/(6.3X6.3)-2X(4948.97X1.414/2)/41.67 =-284.26kN/m2 由于PM所以按下式计算Pz: "(込+凡4”(血+GJ =(4948.97+27.55X1.4)/(680.3+100+-5397.84)二-1.08mW0.25b=l.58m工作状态 地基承载力满足要求! ⑥2 =3.15--0.76-3.91m =(垃 =(680.3+100+-5397.84)/(3X3.91X3.91) =-100.49kN/m2 塔机非工作状态下: 当轴心荷载作用时: 几二化十2)加 =(680.3+-5397.84)/(6.3X6.3)=52.14kN/m2 当偏心荷载作用时: %二见十$)"-弧化-%俾 =(680.3+-5397.84)/(6.3X6.3)~2X(5468.84X1.414/2)/41.67 =-304.42kN/m2 由于PkQ1n<0所以按下式计算戸檢: 护(域+%•砂(坨+0) =(5468.84+79.63X1.4)/(680.30+-5397.84)二-1.18mW0.25b=l.58m非工作状态地基承载力满足要求! 日=『=小2-它X⑥2 二3.15--0.84=3.99m 二(耳+乞)⑶r =(680.3+-5397.84)/(3X3.99X3.99) =-98.96kN/m2 4.地基基础承载力验算 修正后的地基承载力特征值为: fa二342.20kPa 轴心荷载作用: 由于fa^Pk=-U6.34kPa,所以满足要求! 偏心荷载作用: 由于1.2Xfa$Pkma云-9&96kPa,所以满足要求! 5.承台配筋计算 依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2条。 1.抗弯计算,计算公式如下: 心討⑵+*氐+尸-
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