006 23#塔吊基础.docx
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00623#塔吊基础
目录
第一章编制依据及编制原则2
第一节编制依据2
第二节编制原则2
第二章工程概况3
第一节工程概述3
第二节地质情况概述3
第三章塔吊选型及定位5
第一节选型原则5
第二节定位原则6
第四章塔吊基础9
第一节基础技术要求9
第二节基础尺寸及配筋9
第三节塔吊基础施工10
1.塔吊基础施工流程10
2.测量定位10
3.土方换填及开挖10
4.砌筑砖胎膜10
5.绑扎钢筋11
6.混凝土浇筑11
7.接地装置11
8.固定支脚预埋12
9.塔机基础排水方式12
第四节基础验算13
1.参数信息13
2.基础最小尺寸计算13
3.塔吊基础承载力计算15
4.地基基础承载力验算16
5.基础受冲切承载力验算17
6.承台配筋计算18
第一章编制依据及编制原则
第一节编制依据
1)甲方提供的相关施工图纸;
序号
图号
图别
图名
版本号
生效日期
1
F08
结施
23#楼基础平面施工图
A
2
P01
建施
总平面图
A
2)国家现行的相关标准及规范
序号
标准规范名称
标准规范标号
1
《塔式起重机设计规范》
GB/T13752-92
2
《塔式起重机》
GB/T5031-2008
3
《建筑施工塔式起重机安装、使用。
拆卸安全技术规程》
JGJ196-2010
4
塔式起重机混凝土基础工程技术规程
JGJ/T187-2009
3)安装单位(重庆尊安建筑机械设备租赁有限公司)提供的《QTZ63(s5013)自升式塔式起重机使用说明书》;
4)建设单位提供的地质勘查报告;
第二节编制原则
根据工程施工图纸和总平面布置图对塔吊型号进行合理的选择;确定塔吊的精确位置,根据地质情况对塔吊基础进行设计,以保证塔吊的使用及安全。
第二章工程概况
第一节工程概述
蓝光COCO时代四、五期(23、24号楼)位于重庆市南岸区涂山所腾龙大道21号。
建筑总面积173820.76平方米,23#楼建筑面积约19977.14平方米,建筑高度89.7米,层数28层。
第二节地质情况概述
23#楼位置场地整体稳定性良好,场地中等风化基岩岩体较完整,根据现场地质调查及钻探揭露,场内及邻近未发现滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象。
拟定塔吊位置附近的钻孔编号为ZX182,钻孔柱状图如下图所示。
根据地质勘查报告提供的岩土参数建议取值可知,强风化泥岩承载力特征值为300KPa,强风化砂岩承载力特征值为500KPa。
图1:
23#楼钻孔布置图
图2ZY48柱状图
第三章塔吊选型及定位
第一节选型原则
1)满足主体结构施工最大构件、原材料吊重需求;
2)臂长可以覆盖主塔楼同时各个区布置的塔机能覆盖地下室的区域;
3)最大安装高度能满足本项目的需求;
第二节定位原则
1)必须避开基础承台、桩基、条基等基础;
2)必须满足上部附墙长度、角度要求,以及附墙安装方便,附墙安装必须安装在梁(≥400的梁高上)、剪力墙上;
3)满足拆除时可以顺利下降采用汽车吊进行拆除;
4)塔身不能触碰楼楼的任何外伸构件;
5)群塔作业相互大臂与对方塔身距离不得小于2米;
6)塔吊基础顶面标高不得超过地下室底板标高面,考虑现场外东南方向高压线,把臂长从50m臂减少到41臂。
根据施工现场实际情况,综合考虑各种因素,23#楼拟选用由重庆尊安建筑机械设备租赁有限公司租赁的QTZ63(s5013)序列塔吊。
其安装参数及基础定位如下所示:
楼号
塔机编号
塔机型号
臂长(m)
建筑高度(m)
安装高度(m)
23#
23#号
QTZ63(s5013)系列
拟定41
85
110.00
【备注:
塔机安装高度已考虑基础部分10米和高出建筑物顶部标高10米之后的数据。
】
QTZ63(s5013)塔机独立高度为40米,平衡臂长12米,大臂长度50米,最大幅度起重量为1.5t,最大起重量为5t(大臂15米距离),最大起重力矩为120t.m。
该塔机主要有以下特点:
(1)、该机具有广泛的适应性,能满足一般民用建筑施工需要。
(2)、具有多种工作方式,通过更换或增减一些部件及辅助装置,塔机可获得固定式及附着式以满足不同的使用要求。
(3)、安装拆卸方便,采用液压顶升装置来实现增加或减少塔身标准节,使塔机起升高度能随着建筑物高度的变化而变化。
同时塔机的起重力不因塔机的起身高度而降低。
(4)、工作速度高,调速性能好,工作平衡,效率高。
小车牵引机构具有无级变速在水平臂上变幅,具有良好的安装就位性能,回转机构采用行星减速机,承载能力高,起制动平衡,使塔机就位准确,工作可靠。
(5)、23#楼塔吊基础坐标定位:
1轴向24楼方向出来3.5米交N轴为塔吊基础中心点。
坐标点分别为X:
72687.375;Y:
67046.432,X:
72687.375;Y:
670550.932,X:
72682.875,Y:
67046.432;X:
72682.875;Y:
67050.932。
图323#楼塔吊定位图
第四章塔吊基础
第一节基础技术要求
1)基底应坚固牢实,承载力需大于20t/m2
2)混凝土承台基础深度应大于1450mm,总混凝土方量约为35m3,基础重量为84吨。
3)混凝土基础的强度等级不低于C35,当强度达到80%以上方可进行塔机安装。
本工程选用本工程塔吊基础混凝土强度等级为C40。
4)砼基础表面应较平整,水平度误差应小于1/500。
第二节基础尺寸及配筋
5013系列塔机基础尺寸为5000mm×5000mm×1450mm,塔机基础顶面标高不得高于地下室底板顶面标高,塔吊基础顶面具体标高根据开挖出的具体岩层为准。
塔吊基础采用天然基础,塔吊基础持力层为强风化岩层或中风化岩层。
强风化泥岩抗压强度特征值为300KPa;中风化泥岩承载力单轴天然抗压强度值为6MPa,特征值为1.5Mpa。
图423#楼塔吊基础配筋图
第三节塔吊基础施工
1.塔吊基础施工流程
测量定位——土方换填——承台土方开挖——砌筑砖胎膜——绑扎钢筋——预埋件安装——浇筑基础混凝土
2.测量定位
采用极坐标法直接投点确定塔机基础位置。
3.土方换填及开挖
土方采用机械大开挖,人工修边的方式进行。
开挖时应开挖出砌筑砖胎膜的空间(即开挖边线为塔吊基础宽度每边外扩(300mm)塔吊基础持力层为强风化泥岩或中风化泥岩,当挖至持力层后应现场抽取岩芯送至检测单位进行岩样承载力检测,满足特征值大于150KPa即可。
4.砌筑砖胎膜
塔吊基础承台支模采用砖胎膜,保证承台内空尺寸满足塔吊厂家提供的塔吊基础承台尺寸,砖胎膜外侧用土回填密实。
砌筑塔吊基础承台前现在承台底部浇筑100mm厚C20垫层(垫层底部的岩层若经水泡后必须将被浸泡的部分全部清除掉),在垫层上再次测量定位,将塔吊基础承台准备定位之后方可砌筑砖胎膜。
5.绑扎钢筋
按照塔吊厂家提供的塔吊基础承台配筋进行下料,塔吊基础钢筋保护层为50mm,绑扎钢筋时应与塔吊预埋件相互配合,保证塔吊预埋件预埋牢固、不偏位。
用于塔吊基础的钢筋进场后应在监理单位的见证下取样送检,钢筋试验合格后方可进行下料、绑扎工作。
6.混凝土浇筑
塔吊基础承台混凝土强度等级为C40,浇筑混凝土时应现场制作混凝土试块,预留7d、28d强度试块。
浇筑混凝土时应采用50泵,下泵点应均匀布置,保证混凝土浇筑密实。
混凝土浇筑完毕12h后进行覆盖薄膜或是蓄水养护。
7.接地装置
1)接地电阻不得超过4欧姆,必须按图要求施工满足要求。
2)将接地保护装置的电缆与任何一根主弦杆的螺母连接并清除螺栓及螺母的涂料。
3)置于地基锚固联接的底架绝不可作接地避雷器用。
4)防雷接地保护装置电阻不超过4欧姆。
5)即使可以用其他安全保护装置,如高敏感的差动继电器(自动断路器)也必须安装接地保护装置。
6)接地装置应由专人安装,接地电阻率视时间和当地条件不同而有很大变化,并且测定电阻要高效精密的仪器,应定期检查接地线及电阻。
8.固定支脚预埋
1)固定支脚在预埋时,必须用工厂随机提供的固定支脚。
2)放置预埋底架应注意底架的方向性,切记错位。
3)固定支脚必须按混凝土基础中心线对称安装。
4)底架由整体框架、地脚螺栓、压板组成。
底架通过16套预埋在基础基础中的地脚螺栓固联在基础上。
底架上的四个支腿用于与塔机标准节连接。
地脚螺栓最大拉力70KN,地脚螺栓与混凝土基础的抗拔力大于140KN。
在坑外或坑内,将4个固定支脚用对角线杆连接定位。
塔身标准节与固定支脚的鱼尾板连接。
5)将装配部件吊入坑内。
安装时,固定支脚的一个支腿穿过一根Φ42长1300mm的螺杆,楔牢三个支腿下方,然后再拧第四个支腿上的螺母调整支脚的水平。
6)用水准仪将底架的四角连接导管校平至相对误差不大于1/500.
7)浇筑混凝土,待其干硬后拆下塔身标准节和对角线杆。
6.8、塔机底座上端四处止口平面水平度偏差不应大于1.5mm。
9.塔机基础排水方式
塔机基础顶标高均低于场地标高,基础顶面四周均做240厚300高挡水线,基础承台顶旁设500*500*500集水坑,并设置DN40淤泥泵进行坑内积水抽排,保持塔吊基础长期清洁、干燥。
第四节基础验算
根据塔吊安装单位提供说明书,地基基础是保证塔机安全使用的必要条件,基本要求如下:
根据本工程《蓝光COCO时代B、C地块岩土工程勘察报告》,并结合厂家提供地基承载力要求,23#塔吊基础持力层为砂岩以下,粉质粘土地基承载力特征值fak为160Kpa,承载能力<200KN/m2,需开挖至砂岩层(砂岩承载力特征值需>20t/m2)。
基础验算计算书(5013型号塔吊计算)
本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制:
《塔式起重机设计规范》(GB/T13752-1992)、《地基基础设计规范》(GB50007-2011)、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《建筑安全检查标准》(JGJ59-2011)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)等编制。
1.参数信息
塔吊型号:
QTZ63,塔吊起升高度H=100.00m,
塔吊倾覆力矩M=630.00kN.m,混凝土强度等级:
C40,
塔身宽度B=1.60m,基础以上土的厚度D:
=2.00m,
自重F1=450.80kN,基础承台厚度h=1.45m,
最大起重荷载F2=60.00kN,基础承台宽度Bc=5.00m,
钢筋级别:
I级钢。
2.基础最小尺寸计算
2.1.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。
η──应按下列两个公式计算,并取其中较小值,取1.00;
η1--局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数;
η2--临界截面周长与板截面有效高度之比的影响系数;
βh--截面高度影响系数:
当h≤800mm时,取βh=1.0;当h≥2000mm时,取βh=0.9,其间按线性内插法取用;
ft--混凝土轴心抗拉强度设计值,取19.10MPa;
σpc,m--临界截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值,其值宜控制在1.0-3.5N/mm2范围内,取2500.00;
um--临界截面的周长:
距离局部荷载或集中反力作用面积周边ho/2处板垂直截面的最不利周长;这里取(塔身宽度+ho)×4=10.00m;
ho--截面有效高度,取两个配筋方向的截面有效高度的平均值;
βs--局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值,βs不宜大于4;当βs<2时,取βs=2;当面积为圆形时,取βs=2;这里取βs=2;
αs--板柱结构中柱类型的影响系数:
对中性,取αs=40;对边柱,取αs=30;对角柱,取αs=20.塔吊计算都按照中性柱取值,取αs=40。
计算方案:
当F取塔吊基础对基脚的最大压力,将ho1从0.8m开始,每增加0.01m,至到满足上式,解出一个ho1;当F取塔吊基础对基脚的最大拔力时,同理,解出一个ho2,最后ho1与ho2相加,得到最小厚度hc。
经过计算得到:
塔吊基础对基脚的最大压力F=200.00kN时,得ho1=0.80m;
塔吊基础对基脚的最大拔力F=200.00kN时,得ho2=0.80m;
解得最小厚度Ho=ho1+ho2+0.05=1.65m;
实际计算取厚度为:
Ho=1.40m。
2.2.最小宽度计算
建议保证基础的偏心矩小于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×(450.80+60.00)=612.96kN;
G──基础自重与基础上面的土的自重,
G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc+γm×Bc×Bc×D)
=1.2×(25.0×Bc×Bc×1.40+20.00×Bc×Bc×2.00);
γm──土的加权平均重度,
M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩,M=1.4×630.00=882.00kN.m。
解得最小宽度Bc=2.74m,
实际计算取宽度为Bc=5.00m。
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:
当考虑偏心矩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=304.30kN;
G──基础自重与基础上面的土的自重:
G=1.2×(25.0×Bc×Bc×Hc+γm×Bc×Bc×D)=2250.00kN;
γm──土的加权平均重度
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矩和最大起重力矩,M=1.4×630.00=882.00kN.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=Bc/2-M/(F+G)=5.00/2-882.00/(612.96+2250.00)=2.19m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值Pmax=(612.96+2250.00)/5.002+882.00/20.83=156.85kPa;
无附着的最小压力设计值Pmin=(612.96+2250.00)/5.002-882.00/20.83=72.18kPa;
有附着的压力设计值P=(612.96+2250.00)/5.002=114.52kPa;
偏心矩较大时压力设计值Pkmax=2×(612.96+2250.00)/(3×5.00×2.19)=174.15kPa。
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:
fa--修正后的地基承载力特征值(kN/m2);
fak--地基承载力特征值,按本规范第5.2.3条的原则确定;取145.00kN/m2;
ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数;
γ--基础底面以上土的重度,地下水位以下取浮重度,取20.00kN/m3;
b--基础底面宽度(m),当基宽小于3m按3m取值,大于6m按6m取值,取5.00m;
γm--基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度,取20.00kN/m3;
d--基础埋置深度(m)取2.00m;
解得地基承载力设计值:
fa=193.00kPa;
实际计算取的地基承载力设计值为:
fa=0.16kPa;
地基承载力特征值fa大于最大压力设计值Pmax=156.85kPa,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=174.15kPa,满足要求!
5.基础受冲切承载力验算
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
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;
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值;
ho---基础冲切破坏锥体的有效高度;
am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度;
at---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长,当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时,
取柱宽(即塔身宽度);当计算基础变阶处的受冲切承载力时,取上阶宽;
ab---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长,当冲切破坏锥体的底面
落在基础底面以内,计算柱与基础交接处的受冲切承载力时,取柱宽加两倍基础有效
高度;当计算基础变阶处的受冲切承载力时,取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。
pj---扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力,对偏
心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力;
Al---冲切验算时取用的部分基底面积
Fl---相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。
则,βhp---受冲切承载力截面高度影响系数,取βhp=0.95;
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值,取ft=1.71MPa;
am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:
am=[1.70+(1.70+2×1.40)]/2=3.10m;
ho---承台的有效高度,取ho=1.35m;
Pj---最大压力设计值,取Pj=174.15KPa;
Fl---实际冲切承载力:
Fl=174.15×(5.00+4.50)×((5.00-4.50)/2)/2=206.81kN。
其中5.00为基础宽度,4.50=塔身宽度+2h;
允许冲切力:
0.7×0.95×1.71×3100.00×1350.00=4758972.75N=4758.97kN;
实际冲切力不大于允许冲切力设计值,所以能满足要求!
6.承台配筋计算
6.1.抗弯计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2.7条。
计算公式如下:
式中:
MI---任意截面I-I处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值;
a1---任意截面I-I至基底边缘最大反力处的距离;当墙体材料为混凝土时,
取a1=b即取a1=1.65m;
Pmax---相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值,取174.15kN/m2;
P---相应于荷载效应基本组合时在任意截面I-I处基础底面地基反力设计值;
P=174.15×(3×1.70-1.65)/(3×1.70)=117.81kPa;
G---考虑荷载分项系数的基础自重及其上的土自重,取2250.00kN/m2;
l---基础宽度,取l=5.00m;
a---塔身宽度,取a=1.70m;
a'---截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.70m。
经过计算得MI=1.652×[(2×5.00+1.70)×(174.15+117.81-2×2250.00/5.002)
+(174.15-117.81)×5.00]/12=361.11kN.m。
6.2.配筋面积计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.7.2条。
公式如下:
式中,αl---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,
取为0.94,期间按线性内插法确定,取αl=1.00;
fc---混凝土抗压强度设计值,查表得fc=19.10kN/m2;
ho---承台的计算高度,ho=1.35m。
经过计算得:
αs=361.11×106/(1.00×19.10×5.00×103×(1.35×103)2)=0.002;
ξ=1-(1-2×0.002)0.5=0.002;
γs=1-0.002/2=0.999;
As=361.11×106/(0.999×1.35×300.00)=892.55mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
5000.00×1400.00×0.15%=10500.00mm2。
故取As=10500.00mm2。
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