东南国际航运中心总部大厦FAN009 36#地块 F座工程塔吊基础施工方案.docx
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东南国际航运中心总部大厦FAN00936#地块F座工程塔吊基础施工方案
东南国际航运中心总部大厦(36地块)工程
F座塔吊基础方案
编制人:
审核人:
审批人:
日期:
中建三局集团有限公司
第1章编制依据
《建筑地基基础设计规范》(GB50007--2002)。
《混凝土结构设计规范》(GB50010--2002)。
《建筑基桩技术规范》(JGJ94--2008)。
《国家标准现行建筑机械规范大全》(中国建筑出版社,1994)。
《独立式塔吊基础抗倾覆稳定分析》(《世界地震工程》21卷2期,2005年6月)。
《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012)
《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)
本工程36#地块地质勘察报告。
本工程F座建筑、结构施工图纸。
第2章分项工程概况
2.1土建概况
东南国际航运中心总部大厦项目位于厦门市海沧内湖东北侧,海沧大道西侧,与厦门本岛隔海相望,建设总用地被沧桐路划分为36#、37#南北两个地块,总建筑面积约47万㎡。
36#地块总建筑面积201498㎡(不含避难层),由总高度128.2m的E座塔楼及总高度144.2m的F座塔楼及裙房组成。
37#地块总建筑面积263680㎡(不含避难层),由总高度153.55m的A座塔楼及总高87.95m的B座塔楼及裙房组成,本地块整体设置二层地下室。
其中F座高度144.2m,地下室2层,地上34层,结构形式为钢管混凝土框架与钢筋混凝土核心筒组成的框架-核心筒结构,钢结构部分主要由外框钢管混凝土柱、H型钢梁及外挑檐组成。
单层建筑面积约2400m2,主要层高为6m、5m、4.5m、4m,塔楼基础形式为桩筏基础,筏板厚度3.5m,采用人工挖孔桩,桩径为1.4m,单桩抗压承载力极限值为44000KN,塔楼以外为桩基加防水板,防水板厚度1m,采用冲孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔桩三种基桩。
2.2钢结构概况
本工程钢结构主要由外框架结构、劲性钢骨柱两部分组成。
钢柱用钢量约为3940t,钢梁用钢量约为8200t,总用钢量约为15400t。
最厚板厚为38mm。
钢结构主要材质为:
Q345B。
外框架钢结构主要包括:
钢框柱、核心筒柱、钢框梁、主次钢梁、斜撑等。
钢管柱由地下2层至屋顶层,分别在8层、19层2次变截面,最大截面为□1200×30mm,最小截面为φ800×28mm。
钢梁最大截面为□1300×800×38mm。
F座钢结构材料统计
钢柱(t)
圆管柱
299
箱型柱
3641
钢梁(t)
热轧H型
945
焊接H型
7196
箱型梁
57
零星钢构件(t)
3214
第3章塔吊的选型与布置
3.1影响塔吊选择的主要因数
1、楼层最高点达151m,需要塔吊最大顶升高度约为180m。
2、结构特点为核心筒内埋劲性钢柱+混凝土墙体、外筒钢框架结构、钢管柱内灌混凝土,土建核心筒外筒采用三层爬模架施工工艺,核心筒先行,钢骨柱吊装领先外筒可以附着的钢管柱楼层10层以上,且塔吊之间也要错开10m以上,对外附塔吊的自由高度提出了较高要求;
3、外框钢管柱内结构平面60×50m,外围悬挑1-4m不等,塔吊存在竖向交叉,高塔大臂与低塔拉杆或者塔帽之间需保证不小于2米的安全距离,对塔吊顶升高度要求较高;
4、外框筒钢管柱对称布置,考虑2层分段,最重分段约13.8t,对塔吊起重能力提出较高要求;
5、本工程地下室施工阶段安装三台塔吊进行材料的周转,而且三台塔吊之间要能够互装、互拆,要求臂长及起吊能力满足要求;
6、本工程结构造型外挑;
7、本工程处于超大基坑内,布置塔吊时应充分考虑四周工地的施工影响。
3.2塔吊型号选择
分析以上影响塔吊布置的因素,综合考虑现场施工条件、现有资源等条件,选择下方案:
选用三台塔吊作为本工程主要吊装设备,其中两台为MC480,一台为T8030平头式塔吊。
3.2.1MC480塔机主要参数:
3.2.2T8030塔吊参数:
3.2.3本工程塔吊参数:
吊装设备
臂长(m)
爬升方式
最大起升高度(m)
最大自由高度(m)
拟布置位置
功能分工
T8030(14#)
55
外附
158.3
78.5
见塔吊平面定位图
主要负责塔楼钢结构吊装及土建材料吊装
MC480(15#)
45
外附
167.39
74.91
见塔吊平面定位图
主要负责塔楼区域钢结构吊装及土建材料吊装
MC480(16#)
50
外附
178.95
74.91
见塔吊平面定位图
主要负责塔楼区域钢结构吊装及土建材料吊装
备注
根据塔吊参数及平面定位,高低塔大臂与对方塔身不会相撞,但是要保证高低塔之间不会打架,必须要保证高塔大臂不会与低塔的拉杆相撞,MC480塔吊标准节为5.78m一节,中联T8030标准节为5.7m,综合分析后两台MC480之间必须有11.56m的高差,MC480(15#)与T8030(14#)之间必须有5.78m的高差。
3.3塔吊吊装工况分析及钢构件分段
根据塔吊平面定位及参数性能表得出钢构件吊装工况如下图:
钢柱吊装工况分析图
第4章塔吊平面定位
根据主体结构轮廓线及以后堆场的布置位置,考虑方便塔吊安装拆除等因素,进行塔吊的初步定位如下:
再排除以下因素,对塔吊定位进行调整:
(1)塔吊标准节是否与地下室墙柱位置重叠;
(2)塔吊基础是否位于地下室外墙以外;
(3)塔吊基础定位后,标准节是否与地下室框架梁重叠;
(4)塔吊基础定位后,标准节是否穿越地上主体结构;
(5)塔吊基础定位后,塔吊拆除时,平衡臂或起重臂在自降后的拆除高度是否与主体结构冲突;
(6)塔吊基础定位后,塔吊拆除时,标准节位置是否与施工电梯标准节(导轨架)位置冲突。
(7)塔吊基础定位后,在附着楼层的附墙杆是否超长。
第5章塔吊定位及基础形式选择
5.1塔吊标准节定位
14#塔吊标准节定位
15#塔吊标准节定位
16#塔吊标准节定位
5.2塔吊标准节与-1层梁板关系
14#塔吊
15#塔吊
16#塔吊
5.3塔吊标准节与首层梁板关系
14#塔吊
15#塔吊
16#塔吊
5.4塔吊基础开挖深度附近地质分析
根据本工程地质勘察报告钻孔平面布置图,14#塔吊基础位置靠近4-4和18-18剖面上,靠近钻孔号CK29;15#塔吊基础位置靠近22-22剖面,居于钻孔号ZK3和JK15中间位置:
16#塔吊基础位置位于7-7剖面上,基本和钻孔号ZK12重合,如下图。
JGJ/T187-2009《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》P12中4.1.5条规定,当基础宽度大于3m或者埋深大于0.5m时,应该将岩土工程勘探报告提供的地基承载力特征值,按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007)的规定进行调整。
5.5塔吊基础形式确定
经排除以上因素并经综合考虑,塔吊定位如下:
14#塔吊T8030基础,臂长55m,查36地块勘探点平面布置图,塔吊基础位置靠近4-4和18-18剖面上,靠近钻孔号CK29,查4-4和18-18工程地质剖面图,在基底-14.1的标高,对应土质为6-4中风化花岗岩,查36地块详勘报告第15页《岩土设计参数建议值表》得,地基承载力特征值为3200kpa,查中联T8030说明书,当地耐力大于0.20Mpa时,选用尺寸为8500*8500*1600的基础。
15#塔吊MC480基础,臂长45m,查36地块勘探点平面布置图,塔吊基础位置靠近22-22剖面,居于钻孔号ZK3和JK15中间位置,查22-22工程地质剖面图,在基底-14.1的标高,对应土质为6-2散体状强风化花岗岩,查36地块详勘报告第15页《岩土设计参数建议值表》得,地基承载力特征值为500kpa,查波坦MC480说明书17A-1.7节,选用M205N型塔吊基础,查说明书18A-2.7,塔吊基础尺寸为7100*7100*1700。
16#塔吊MC480基础,臂长50m,查36地块勘探点平面布置图,塔吊基础位置位于23-23剖面上,钻孔号ZK12和CK30之间重合,查23-23工程地质剖面图,在基底-14.8的标高,对应土质为3-1粉质粘土和5残积砂质粘性土,查36地块详勘报告第15页《岩土设计参数建议值表》得,地基承载力特征值为190kpa和250kpa,查波坦MC480说明书17A-1.7节,选用M330N型塔吊基础,查说明书18A-2.7,塔吊基础尺寸为8500*8500*1900。
考虑塔吊基础与承台存在重合或者连接,故将塔吊基础与承台连为一个整体,重新修正塔吊基础形式如下。
第6章塔吊基础承台的配筋及施工处理
根据已确定的塔吊基础形式,为保证塔吊基础的承载力,将塔吊基础与相邻承台单独配筋后叠合,以保证承载力满足要求。
根据塔吊说明书要求,塔吊基础混凝土强度等级为C35,本工程承台、底板强度等级为C40,为方便施工,将塔吊基础混凝土强度等级提升为C40。
以下为各个塔吊基础配筋情况。
6.114#塔吊基础配筋
查T8030塔吊说明书要求,塔吊基础配筋及混凝土强度等级如下:
序号
名称
规格
材质
1
上部主筋
X向
32@180
Y向
32@180
HRB400
2
下部主筋
X向
32@180
Y向
32@180
HRB400
3
拉钩
16@1000×1000
HRB400
6.215#塔吊基础配筋
查MC480塔吊说明书要求,塔吊基础配筋及混凝土强度等级如下:
序号
名称
规格
材质
1
上部主筋
第一层
25@110
第二层
25@110
HRB400
2
下部主筋
第一层
20@110
第二层
20@110
HRB400
3
拉钩
14@1000×1000
HRB400
6.316#塔吊基础配筋
查MC480塔吊说明书要求,塔吊基础配筋及混凝土强度等级如下:
序号
名称
规格
材质
1
上部主筋
第一层
25@110
第二层
25@110
HRB400
2
下部主筋
第一层
20@110
第二层
20@110
HRB400
3
拉钩
14@1000×1000
HRB400
第7章基础施工及验收
7.1塔吊底座预埋及安装
7.1.1底座形式
塔吊底座即固定支脚主要由950mm长的口195×20方管和800×800钢板组成,尺寸为2.5m×2.5m(如下图尺寸),一定要以混凝土中心块为准对称安装,预埋在混凝土基础中。
塔吊基脚平面图
7.1.2底座的安装
将固定支脚放在要安装的基础位置垫平,用附带的对角线拉杆将4个支脚连接,然后先装一个标准节。
整体吊起,在固定支脚支承台板上,用楔块调平,用测量仪器检查标准节在两个方向的垂直度,使之在1/1000内,固定,浇筑混凝土,等混凝土达到规定强度后,安装上部标准节。
7.2基础施工注意事项
1、本工程基础同底板及覆盖范围承台整体贯通施工,以后基础将成为主体结构的一部分,故所有材料都要提前送检。
2、基础的钢筋绑扎和预埋件安装后,应该按照设计要求检查验收,合格后方可浇捣混凝土,浇捣中不得碰撞、移位钢筋或者预埋件,混凝土浇筑后应及时保湿养护。
3、安装塔吊时基础混凝土应达到80%以上设计强度,塔吊运行使用时基础混凝土应达到100%设计强度。
4、基础混凝土施工中,在基础四角应作好沉降观测及位移观测点,并作好原始记录,塔吊安装后应定期进行观测并记录,沉降量和倾斜率不应超过本规程第4.2.4的规定。
基础的防雷接地应该按照《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33—2001/J119—2001)的规定执行。
7.3地基土检查验收
基坑开挖后应该按照现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202的规定进行验槽,应检验坑底标高、长度和宽度、坑底平整度及地基土性是否符合岩土工程勘察报告。
7.4基础检查验收
1、钢材、水泥、砂石、防水材料等原材料进场时,应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204和《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205规定做材料性能检验。
2、基础的钢筋绑扎后,应作隐蔽工程验收,隐蔽工程应包括塔机基础节的预埋件或者预埋节等,验收合格后方可浇筑混凝土。
3、基础混凝土的强度等级必须符合设计要求,用于检查结构构件混凝土强度的试件,应在混凝土的浇筑地点随机抽取。
取样与试件留置应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的有关规定。
第8章塔吊天然基础的计算书
8.114#塔吊基础承载力计算书
8.1.1参数信息
塔吊型号:
T8030,自重(包括压重)F1=3,480.00kN,最大起重荷载F2=250.00kN,
塔吊倾覆力距M=9,443.00kN.m,塔吊起重高度H=74.45m,塔身宽度B=2.50m,
混凝土强度等级:
C40,基础埋深D=0.00m,基础最小厚度h=1.60m,
基础最小宽度Bc=8.50m,
8.1.2基础最小尺寸计算
基础的最小厚度取:
H=1.60m
基础的最小宽度取:
Bc=8.50m
8.1.3塔吊基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)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:
当考虑偏心距较大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=1.2×3730=4476.00kN;
G──基础自重与基础上面的土的自重,G=1.2×(25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D)=3468.00kN;
Bc──基础底面的宽度,取Bc=8.50m;
W──基础底面的抵抗矩,W=Bc×Bc×Bc/6=102.35m3;
M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力距和最大起重力距,M=1.4×9443.00=13220.20kN.m;
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=8.50/2-13220.20/(4476.00+3468.00)=2.59m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值Pmax=(4476.00+3468.00)/8.502+13220.20/102.35=239.11kPa
无附着的最小压力设计值Pmin=(4476.00+3468.00)/8.502-13220.20/102.35=0.00kPa
有附着的压力设计值P=(4476.00+3468.00)/8.502=109.95kPa
偏心距较大时压力设计值Pkmax=2×(4476.00+3468.00)/(3×8.50×2.59)=240.95kPa
8.1.4地基基础承载力验算
地基承载力设计值为:
fa=3200.00kPa
地基承载力特征值fa大于最大压力设计值Pmax=239.11kPa,满足要求!
地基承载力特征值1.2×fa大于偏心距较大时的压力设计值Pkmax=240.95kPa,满足要求!
8.1.5受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011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=0.93;
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,取ft=1.71kPa;
am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:
am=[2.50+(2.50+2×1.60)]/2=4.10m;
h0──承台的有效高度,取h0=1.55m;
Pj──最大压力设计值,取Pj=240.95kPa;
Fl──实际冲切承载力:
Fl=240.95×(8.50+5.70)×1.40/2=2395.06kN。
允许冲切力:
0.7×0.93×1.71×4100×1550=7074449.55N=7074.45kN
实际冲切力不大于允许冲切力设计值,所以能满足要求!
8.1.6承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011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=3.00m;
P──截面I-I处的基底反力:
P=240.95×(3×2.50-3.00)/(3×2.50)=144.57kPa;
a'──截面I-I在基底的投影长度,取a'=2.50m。
经过计算得M=3.002×[(2×8.50+2.50)×(240.95+144.57-2×3468.00/8.502)+(240.95-144.57)×8.50]/12
=4848.69kN.m。
2.配筋面积计算,公式如下:
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第7.2条。
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=4848.69×106/(1.00×19.10×8.50×103×15502)=0.012
=1-(1-2×0.012)0.5=0.013
s=1-0.013/2=0.994
As=4848.69×106/(0.994×1550×300.00)=10492.93mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
20400mm2。
故取As=20400mm2。
8.215#塔吊基础承载力计算书
8.2.1参数信息
塔吊型号:
MC480,自重(包括压重)F1=2,450.00kN,最大起重荷载F2=250.00kN,
塔吊倾覆力距M=7,544.00kN.m,塔吊起重高度H=74.91m,塔身宽度B=2.50m,
混凝土强度等级:
C40,基础埋深D=0.00m,基础最小厚度h=1.70m,
基础最小宽度Bc=7.10m,
8.2.2基础最小尺寸计算
1.最小厚度计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2011)第7.7条受冲切承载力计算。
根据塔吊基础对基础的最大压力和最大拔力,按照下式进行抗冲切计算:
其中F──塔吊基础对基脚的最大压力和最大拔力;其它参数参照规范。
计算方案:
当F取塔吊基础对基脚的最大压力,将h01从0.8m开始,每增加0.01m,至到满
足上式,解出一个h01;当F取塔吊基础对基脚的最大拔力时,同理,解出一个h02,最后h01与
h02相加,得到最小厚度H。
经过计算得到:
塔吊基础对基脚的最大压力F=1792.00kN时,得h01=1.48m;
塔吊基础对基脚的最大拔力F=2475.00kN时,得h02=1.87m;
解得最小厚度Hc=h01+h02+0.05=3.40m;
实际计算取厚度为:
Hc=1.70m。
2.最小宽度计算
建议保证基础的偏心距小于Bc/4,则用下面的公式计算:
其中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=1.2×4550.00=5460.00kN;
G──基础自重与基础上面的土的自重,G=1.2×(25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D)=2726.35kN;
M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力距和最大起重力距,M=1.4×7544.00=10561.60kN.m。
解得最小宽度Bc=5.17m,且还应该满足:
Bc>=2h+B=9.30m。
实际计算取宽度为Bc=7.10m。
8.2.3塔吊基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)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:
当考虑偏心距较大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=1.2×2700=3240.00kN;
G──基础自重与基础上面的土的自重,G=1.2×(25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D)=2570.91kN;
Bc──基础底面的宽度,取Bc=7.10m;
W──基础底面的抵抗矩,W=Bc×Bc×Bc/6=59.65m3;
M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力距和最大起重力距,M=1.4×7544.00=10561.60kN.m;
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=7.10/2-10561.60/(3240.00+2570.91)=1.73m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值Pmax=(3240.00+2570.91)/7.102+10561.60/59.65=292.33kPa
无附着的最小压力设计值Pmin=(3240.00+2570.91)/7.102-10561.60/59.65=0.00kPa
有附着的压力设计值P=(3240.00+2570.91)/7.102=115.27kPa
偏心距较大时压力设计值Pkmax=2×(3240.00+2570.91)/(3×7.10×1.73)=314.94kPa
8.2.4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》GB50007-2011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21.00kN/m3;
γm──基础底面以上土的重度,取20.00kN/m3;
b──基础底面宽度,取8.50m;
d──基础埋深度,取0.00m。
解得地基承载力设计值fa=500.00kPa
实际计算取的地基承载力设计值为:
fa=500.00kPa
地基承载力特征值fa大于最大压力设计值Pmax=292.33kPa,满足要求!
地基承载力特征值1.2×fa大于偏心距较大时的压力设计值Pkmax=314.94kPa,满足要求!
8.2.5受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011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=0.93;
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,取ft=1.71kPa;
am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:
am=[2.50+(2.50+2×1.70)]/2=4.20m;
h0──承台的有效高度,取h0=1.65m;
Pj──最大压力设计值,取Pj=314.94kPa;
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