塔吊基础设计计算施工方案.docx
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塔吊基础设计计算施工方案
1.塔吊基础设计计算方案
一、设计依据
1.《建筑桩基础技术规范》JGJ84—94
2.《混凝土结构设计规范》GB50040—2002
3.《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002
4.《建筑地基基础设计规范》DB33/1001—2003
5.《建筑机械使用安全规程》JGJ33—2001
6.《建筑结构荷载规范》GB50009—2002
7.本工程《岩石工程勘察报告》
8.施工图纸
9.简明施工计算手册
10.塔吊使用说明书
二、塔吊选型
本工程为框剪结构,地下一层,总建筑面积246389m2、本标段72500m2。
地上18~32层,地下室Ⅱ区地面结构标高为-5.6m,地下室Ⅱ区顶板结构标高为-1.20m,板厚500mm,5#--6#楼建筑物高度最大为98.6m,5#--6#楼构架顶标高105.3m,7#--9#楼建筑物高度最大为55.3m,7#--9#楼构架顶标高62m。
根据本工程特点、布局,拟选用4台浙江凯达电梯制造有限公司制造的QTZ63型液压自升塔式起重机(简称塔吊),其相关技术参数适用于本工程垂直运输需要。
三、塔吊位置的确定
为最大限度的满足施工需要,拟将塔吊位置作如下确定:
塔吊基础:
5#塔吊设置在5#楼E—F轴/24—25轴,7#塔吊设置在7#楼E—F轴/8—6轴,8#塔吊设置在8#楼Q轴/8—9轴,9#塔吊设置在9#楼B1轴/13轴,具体详见塔吊平面布置图。
塔吊基础的确定
1.地质参数以本工程《岩石工程勘察报告》中有关资料为计算依据(以Z50孔为依据),其主要设计参数(见土层设计计算参数表)。
土层序号
土层名称
土层层厚(m)
单桩桩侧阻力特征值qsia(kpa)
单桩桩端阻力特征值qpa(kpa)
2-1
粉质粘土
1.2
18
2-2
粘质粉土
4.6
15
3-1
淤泥质粘土
5.58
7
3-2
淤泥质粉质粘土
10.2
8
4-1
粉土夹粉砂
9.7
13
4-2
粉砂
4.1
23
5-1
粉质粘土
4.1
15
5-2
粉质粘土夹粉土
3.2
16
6-1
砾砂
1.5
26
6-2
圆砾
4.4
40
2500
2.塔吊基础受力情况(说明书提供)
荷载工况
基础荷载
P(kN)
M(kN.m)
F
Fh
M
MZ
工作状态
511.2
18.3
1335
269.3
非工作状态
464.1
73.9
1552
0
3.所定的塔吊位根据建筑结构条件、地质条件以及塔吊各项技术参数确定:
塔吊基础桩采用机械钻孔混凝土灌注桩,桩径800,桩长38M(有效桩长),桩身混凝土C25,钢筋笼全长配筋16A20,A8@100/200(螺旋箍),附加箍筋A14@2000,桩顶3000内A8@100,钢筋伸入承台800,桩数4根。
桩顶标高为-7.10(-7.25)m,桩位布置及基础承台平面尺寸详见附图。
4.采用钢筋混凝土承台,尺寸为4000×4000×1000mm,内配钢筋双层双向A20@200,承台混凝土强度C30,承台顶标高-6.15(6.30)m,基础下100厚C15混凝土垫层。
在塔吊承台位置地下室底板预留洞4000×4000,四周设一道止水板,与基础连接处用100厚泡沫板相隔并做防水处理。
塔吊基础处后浇带处理方法同地下室后浇带。
塔身穿楼板处,楼板预留洞四周比塔身外围大500mm(2600×2600),该处梁板后浇带处理方法同地下室顶板后浇带。
四、塔吊基础施工
塔吊基础混凝土机械钻孔桩,将由在现场施工工程桩的施工队伍施工,并按其专项施工方案进行操作。
考虑到今后塔吊安装方便,施工中有关预埋件需同步进行埋设,并要确保其位置准确性。
塔吊基坑土方开挖时间随同本工程地下室,并预先施工。
由于塔吊基础在地下室顶板以下,故在塔吊基础施工前,要对基础处挖基坑,基坑支护围护做法如下:
鉴于现场自然地坪标高为-1.6900M,塔吊基坑底标高为-6.55M,实际挖深-4.95M,属深基坑挖设。
场地土质查地质勘察报告为淤泥质土层,难以支护,经比较,选定上层2M大放坡开挖,下层3.4M用钢板桩支护,此支护方法为温州市淤泥质土比较成熟方法。
钢板桩材料选用国标16#槽钢,长度9M,从-4.00M平台处打入土中,外露20cm,四边角加料撑部分用单排槽钢并排打入,中间3M用正反扣连接方式打入,钢板桩内侧加两道水平梁支撑,水平梁用双槽钢扣成方管焊接而成,接头处450拼角,四角斜撑与水平梁接触处除焊接外,另加焊槽钢,以防水平梁受力时斜撑焊缝破坏,造成梁突然破坏,水平梁布置两道,第一道距钢板桩上口500处布置,第二道距第一道1500布置,保证钢板受力均匀,不发生变形。
开挖时注意事项:
1.对作业人员做好安全、技术交底、每个人员分工明确。
2.基坑开挖时由施工人员指挥人、机作业、安全员现场协调安全工作。
3.划定作业范围、存土、转土地点、挖机行走路线,作业半径内严禁人员行走。
4.在土方边坡顶,钢板桩顶设置沉降观测点,开挖中与开挖后定时观测,发现异常,立即采取措施。
5.基坑设置专用扶梯,以供人员上下,工人在基坑内作业时,设专人在上面指挥,以免上面物体落入坑内,同时一且发现支护异常,立即通知人员撤出。
6.基坑周边设立警戒线,围护设置,防止与基坑施工无关人员误伤,同时保护基坑内作业人员安全。
7.制定应急措施:
挖掘机随时待命,一旦沉降异常难以控制,即用挖机将支护周围土方挖低御载。
准备工字钢、松木(6M)、钢板桩发生鼓肚变形时,进行水平加固。
2.第一部分:
QTZ63C(5709)型塔吊桩基础计算书
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63C(5709)主要部件重量如下表:
序号
名称
重量(kg)
序号
名称
重量
1
塔顶
2300
9
回转总成
3200
2
平衡臂总成
4500
10
塔身
830×(60÷2。
8)=17430
3
司机室
500
4
起重臂总成
6250
5
平衡重
11700
6
载重小车
238
7
爬升架
3300
8
固定基节
1020
自重(包括压重)F1=50438×9.80665÷1000=496.63kN,最大起重荷载
F2=6×9.80665=58.84kN
塔吊倾覆力距M=1552.00kN.m,塔吊起重高度H=58.8m,塔身宽度B=1.60m
混凝土强度:
C30,钢筋级别:
Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=4.00m
桩直径d=0.80m,桩间距a=2.40m,承台厚度Hc=1.00m
基础埋深D=1.00m,承台箍筋间距S=200mm,保护层厚度:
50mm
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=496.63kN
2.塔吊最大起重荷载F2=58.84kN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=(F1+F2)×1.2=665.56Kn
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1552=2172.80kN.m
三.矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
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。
(一)单桩允许承载力特征值计算
1.单桩竖向承载力特征值计算
1)按地基土物理力学指标与承载力参数计算
AP=πr2=0.5024m2
Ra=qpaAp+up∑qsiali(DB33/1001—2003)(9.2.3-1)
qpaAP=0
up∑qsiali=1.88×(5.58×7.00×1.02+10.2×8.00×1.02+9.7×13.00×1.02+4.1×23.00×1.02+4.1×15.00×1.02+3.2×16.00×1.02+1.5×26.00×1.02+4.4×40.00×1.02)=1282.414KN即Ra=1282.41KN
2)桩身截面强度计算
0.7×11.9×5.03×105=4189.99KN
其中,
——工作条件系数,取0.7
fc ——混凝土轴心抗压强度设计值,fc =11.90N/mm2;
Ap ——桩的截面面积,A=5.03×105mm2。
2.单桩抗拔力特征值计算
Ra’=up∑6iqsiali+GPK(DB33/1001—2003)(9.2.7—1)
=1282.414+429.552=1711.966KN
up∑6iqsiali=1.88×(5.88×7.00×1.02+10.2×8.00×1.02+9.7×13.00×1.02+4.1×23.00×1.02+4.1×15.00×1.02+3.2×16.00×1.02+1.5×26.00×1.02+4.4×40.00×1.02)=1282.41KN
0.9Gpk=0.9×π×0.42×38×25=429.552KN
(二)单桩桩顶作用力的计算和承载力验算
1.轴心竖向力作用下:
Qk=(FK+GK)/n(DB33/1001—2003)(9.2.1-1)
=(666.56+480)/4=286.64KN
2.偏心竖向力作用下:
按照Mx=Mk=2172.8+73.9×1.0=2246.7KN·m
(DB33/1001—2003)(9.2.1-2)
=
(666.56+750)/4
±
2246.7×1.7×
/
=354.14±476.25
=
3.水平作用下:
=73.9/4=18.48KN
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=666.56kN;
G——桩基承台的自重
G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc+20×Bc×Bc×D)
=1.2×(25×4.00×4.00×1.00+20×4.00×4.00×0.00)
=480.00kN;
Mx,My——承台底面的弯矩设计值(kN.m);取2172.80KN.m;
xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.70m;
Ni——单桩桩顶竖向力设计值(kN)。
(三)矩形承台弯矩的计算
(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(kN.m);
xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY方向距离
取a/2—B/2=0.90(m);
Ni1——扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN),Ni1=Ni-G/n=486.17KN/m2;
经过计算得到弯矩设计值:
Mx1=My1=2×486.17×0.90=875.11KN.m。
四、矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2102)第7.2条受弯构件承载力计算。
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,期间按线性内插法得1.00;
fc——混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2;
h0——承台的计算高度Hc-50.00=950.00mm;
fy——钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
经过计算得:
875.11×106/(1.00×16.70×4000.00×1000.002)=0.013;
1-(1-2×0.013)0.5=0.013
=1-0.013/2=0.994;
=Asy=875.00×106/(0.994×950.00×300.00)=3088.59mm2。
基础承台配筋为A20@200双向双层(As=3849mm)>3088.59mm2,满足要求。
五、矩形承台截面抗剪切计算
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=673.67kN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γ0——建筑桩基重要性系数,取1.0;
b0——承台计算截面处的计算宽度,b0=4000mm;
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