高层商住楼工程塔吊基础设计6台.docx
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高层商住楼工程塔吊基础设计6台.docx
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高层商住楼工程塔吊基础设计6台
施工组织设计(施工方案)审批表
工程名称
福州中旅二期
发放号
编制单位
中建七局有限公司
项目负责人
编制人
编制日期
审批人(单位)及审批意见
审批人(单位)及审批意见
项
目
部
(签章)
年月日
技
术
部
(签章)
年月日
设备管理中心
(签章)
年月日
总工办
(签章)
年月日
监理单位
(签章)
年月日
建设单位
(签章)
年月日
1、编制依据…………………………………………………………………………………………………………1
2、工程概况…………………………………………………………………………………………………………2
3、塔吊基础的设计……………………………………………………………………………………………3
4、塔吊基础的施工……………………………………………………………………………………………11
五、塔吊的沉降、垂直度测定及误差较正……………………………………………………12
六、塔吊基础施工图……………………………………………………………………………………………13
1、 编制依据
《塔式起重机利用说明书》
《岩土工程勘探报告》
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
《地基与基础施工质量验收规范》(GB50202-2002)
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
福州中旅城二期工程施工图纸(结施、建施)
2、工程概况
工程建设概况
工程名称
中旅城二期
工程地址
福州市五四路闽江饭店旁
建设单位
福建中旅房地产
开发有限公司
设计单位
福州国伟建设设计
有限公司
勘察单位
福建省建筑设计研究院
监理单位
福州弘信工程监理有限公司
总承包单位
中国建筑第七工程局有限公司
建设工期
1250日历天
建筑总造价
约7亿
工程主要
功能或用途
地下二、三、四层为人防、停车场;地下一层及地上群楼一~七层为商场(另有一设备夹层);群楼八层为住宅入口、屋顶花园、游泳池及物业配套设施;八层以上为四栋塔楼,其中办公楼一栋:
9~40层,住宅楼三栋:
9~45层(南塔44层、北塔45层)。
按照本工程地质勘探报告各土层极限摩阻力、端阻力标准值指标见下表:
层号
土层名称
层厚(m)
冲钻孔灌注桩
抗拔系数(λ)
Fs(KPa)
Fp(KPa)
1-1
1-2
1-3
杂填土
粘土质填土
填砂
~
22
1-4
淤泥质填土
~
15
2
粉质粘土
(1)
~
28
3
淤泥
~
14
4
粉质粘土
(2)
~
56
900
5
淤泥质土
(1)
~
26
1800
6
粉质粘土(3)
~
60
6-1
泥质中砂
~
50
2500
6-2
含砾砾砂
~
85
7
淤泥质土
(2)
~
32
2000
8
含砂质粘土圆角砾
~
100
2500
8-1
含卵砾石砾砂
~
90
3000
8-2
含砾粉质粘土
~
80
8-3
粉砂质粘土
~
58
9
含粘性土卵砾石
~
110
9-1
含卵砾石砾砂
~
80
10
残积土
~
65
11
全风化岩
~
75
12-1
强风化岩
(1)
~
80
12-2
强分化岩
(2)
~
100
4500
12-3
强风化岩(3)
~
120
5500
13
中等风化岩
~
1000~1500
13000~16000
14
微风化层
~
1000~1500
13000~16000
塔吊布置原则
本工程作业面积大、建筑物高度较高,裙楼、主楼七层以下,写字楼100M以下均有型钢劲性柱,转换层为工字钢梁,在施工中垂直运输工作量专门大。
项目部结合建筑物的高度、结构特点、施工现场环境,综合考虑工期、吊运能力、机械类型等因素,合理安排机械数量和布置位置,作出以下布置原则:
2.3.1由于受场地条件限制,将塔吊布置在地下室基坑内。
2.3.2塔吊选型:
考虑到本工程劲性柱、转换层工字钢梁,这些型钢构件现场吊装主要依托塔吊实现,但受到塔吊安装点的距离及吊装能力的限制,吊装位置与塔吊的平行距离需在10m-40m范围内。
为确保吊装质量和安全,按照型钢构件重量及位置的不同,现场拟采用QTZ160塔吊共6台,其中40m臂2台、60m臂4台,同时在南塔转换层3-1轴交3-C~3-F轴钢梁;3-8轴交3-A~3-B轴钢梁;三至九层南塔3-6~3-8交3-A轴钢梁12t需采用80t吊车配合吊装。
当结构施工至裙楼封顶后,主楼继续施工。
按照合同条款,主楼封顶时裙楼七层以下、地下室需装修完成移交甲方利用,项目部按照裙楼实际装修工程量采取两套垂直运输方案:
一、(按裙楼精装修考虑)本工程采用钢模板,安装时需塔吊配合吊装、就位;由于工期紧张,需要以上6台塔吊才能知足吊装需要。
因此6台塔吊均跟从主楼施工封顶后再拆除。
二、(按裙楼粗装修考虑)如业主将裙楼精装修交由我局施工时,考虑到裙楼单层面积大、工期紧、施工班组多,单靠施工电梯知足不了楼层装修材料的垂直运输,需塔吊配合吊运材料。
因此项目部考虑将两台安放在裙楼内的40m臂QTZ160塔吊先行拆除,然后在四幢主楼各安装一台QTZ80F内爬式塔吊,以知足主楼材料垂直运输、模板安装就位的需要。
另外4台外附着式塔吊可供裙楼装修材料垂直运输,以知足工期要求。
2.3.3各栋楼塔吊具体平面位置详见附图一、附图7、附图8。
2.3.4因塔吊布置在基坑内,考虑到土方开挖后无法安装,六台塔吊在土方开挖前全数安装完毕。
2.3.5从本工程的结构特性、土质情形、土方开挖后承台的支撑和对边坡支护影响等因素考虑,塔吊基础采用冲(钻)孔灌注桩+钢格构柱+承台基础。
2.3.6桩上部为缀板式组合钢格构柱,按构造要求格构柱之间需增加水平及斜向支撑系杆,以确保塔吊基础的稳固性;钢格构柱下端插入桩内3000mm,上端锚入承台为700mm,具体构造详附图。
2.3.7按照图纸,40m臂两台塔吊钢格构支撑穿过地下室楼层时,会与楼层次梁交汇,现场将按如实际情形,浇筑楼层混凝土时采取以下办法:
次梁临时断开,采用现浇200×200mm素砼柱临时支撑,待塔吊拆除后再封浇楼层该处梁板;
或采取次梁、楼板钢筋均穿过钢格构柱,然后与楼层一路浇筑混凝土,待塔吊拆除后再割除钢格构柱型钢。
2.3.8两台40m臂长QTZ160塔吊在商业楼内,需采用独立拔杆专项方案拆除。
3、塔吊基础的设计
基础设计参数
3.1.2大体参数信息
基础桩:
4Ф900冲(钻)孔灌注桩,桩身混凝土品级:
C35水下混凝土;
桩顶标高,按照岩土工程勘探报告,取桩长别离为办公楼:
m;北塔:
;南塔A:
m;南塔B:
m;桩端入强风化
(2)~中风化;具体以施打时实际打桩记录为准。
钢格构柱尺寸:
550×550mm,为4L160×14角钢、-380×220×12@700缀板;斜(平)撑角钢L160×14@2500;具体详塔吊支撑立面图。
承台尺寸:
平面×4.5m,厚度h=1.50m,桩与承台中心距离为1.45m;。
承台混凝土品级:
C35。
塔吊承台面标高:
其中北楼塔吊4受支护梁位置影响,故将承台面标高提至+;其余塔吊承台面标高均为(考虑格构柱无法拉结,悬臂太高)。
3.1.2塔吊荷载参数
荷载工况
基础荷载
P(kn)
M()
Fk
Fh
M
Mz
工作状态
1250
30
2780
340
非工作状态
1150
70
3630
0
因塔吊在非工作状况时为最不利情形,故只需计算塔吊非工作状况受力,塔吊利用说明书,塔吊安装到自由高度高度时要附墙,因此在进行荷载分析时,弯矩和剪力取在高度时塔吊非工作状态数值,竖向荷载取塔吊安装到最终安装高度时数值为安全取值。
故取计算荷载:
塔吊自重(包括压重):
1150kN,
塔吊标准节(40节)40×=372kN
F1=1522kN
钢格构:
角钢L160X1434Kg/m
缀板共计m
格构柱重塔吊最大起重荷载F2=,
作用于桩基承台顶面的竖向力F=×(F1+F2)=,
塔吊的倾覆力矩M=×3630=。
承台自重:
G=×(25×××=911kN
单桩竖向承载力验算
按照福建省建筑设计研究院的岩土工程勘探报告,对单桩竖向承载力特征值进行计算(因塔吊有6台,部位不同,选取勘测孔
进行计算,-米以上摩阻力不予考虑)。
3.2.1桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条。
=+911+/4±5082/(2××
=±1239kN。
由此可得:
Nmax=+1239=KN(抗压状态)
Nmin==KN(抗拔状态)
3.2.2单桩竖向承载力特征值
R抗压=fpAp+Up∑фfsli:
=KN
R抗拔=Up∑фfsli=>KN,均知足竖向承载力要求。
桩配筋计算
3.3.1桩顶轴向压力验算
=KN<
=知足)
3.3.2桩身配筋率可取%~%(计算取%),桩身按构造配筋As=%xπr2=25.4cm,箍筋按构造配筋采用很多于Φ8@200mm的螺旋箍筋,保护层厚度取50mm;在桩顶3~5倍桩身直径范围内箍筋Φ8@100mm(现场实际取3M为加密区),每隔2m设一道Φ16焊接加劲箍筋,详附图5。
故桩身配12Ф20,,AS=>可知足构造要求。
3.3.3桩自身抗拉强度N=fyAs=310x3768=1168KN,大于桩的抗拔设计值,故配筋符合要求.
钢格构柱验算
截面性质L160X14:
A=,
=1048cm4,
=,
=
式中:
A:
角钢截面积
:
惯性矩
Z0:
重心矩
两方向对称
=4×[1048+×(55/2]=96054cm4
回转半径:
=(
/4A)1/2=
柱子计算长度,以悬臂计算
计算长度:
=
则长细比:
λx=
/
=1510/=
缀板:
-380X220X12mm
中心间距700mm
单根角钢长细比
=(70-22)/=<35(λ1<
λx)
换算长细比
=+1/2=<150
b类构件查轴心受压构件稳固系数表得:
=
3.4.1强度计算
N/
A=(×4330×4)=148/mm2〈215N/mm2
3.4.2整体稳固性验算
格构式压弯构件绕虚轴平面内稳固计算公式为:
N/
A+
/
欧拉公式
=π2EA/
2=π2X206000X4X4330/962=
=96054/275=
非工作状况:
N/
A+
/
=148+3630/**=162〈215N/mm2
为确保安全,参照其他项目类似经验,按常规做法及构造要求,必需在四根格构柱之间焊接斜(平)撑(每米设置详见附图4),以增加格构柱截面性能,并能减小长细比,增强整体稳固。
塔身标准节与格构采用螺栓连接,为避免因角钢立柱安装偏位,而造成塔身与格构产生较大剪力且安装困难,在格构顶部与承台底交接处采用4L160X14与立柱角钢水平焊接增强,详附图3节点大样A。
3.4.3分肢稳固性计算
长细比λ1=(70-22)/=<35(λ1<λx)
所以可不计算分肢稳固性
3.4.4缀板刚度验算
角钢对本身轴的惯性力矩
=1048cm4
柱分肢的线刚度为
/l=1048/70=
四块缀板线刚度之和为
=
比值=〉6,可见缀板刚度足够。
3.4.5截面抗剪
作用于柱身的剪力V=Af/85(fy/235)1/2
=85x(215/235)1/2
=43605N=
T=43605/=mm2<215N/mm2
知足要求。
3.4.6缀板焊缝连接验算
缀板与柱肢连接处的内力为
剪力T=(V/4)l/a=4×(70/38)=
弯矩M=(V/4)l/2=4×(70/2)=缀板与柱肢连接采用角焊缝hf=10mm三面围焊,可是计算长度偏于安全地用焊缝长度
=18cm
在剪力T和弯矩M一路作用下角焊缝的应力为:
=××182/6=37.8cm3;
=××18=12.6cm2
[(M/
)2+(T/
)2]1/2
=[()2+(6X103/)2]1/2
=(+52)1/2
=〈160N/mm2
故缀板连接符合要求。
承台受力验算
3.5.1矩形承台弯矩的计算(承台砼品级C35)
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;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取Bc/2-B/2=0.1m;
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN),
Ni1=Ni-G/n=-911/4=1746kN/m2;
通过计算取得弯矩设计值:
Mx1=My1=2××1746×=1746kN·m。
3.5.2矩形承台截面主筋的计算
Asx=Asy=1746×106/××
=4487.8mm2<%×4500×1450=13500mm2
因此实际采用28Ф18,面积>;。
因塔吊使历时的弯矩的方向随转向的改变而改变,另考虑到实际存在的扭矩,为确保利用要求,配双层双向Ф18@170钢筋,另四根格构柱之间增加暗梁增强联系,暗梁实配:
上下各4Ф20@125;上下两层钢筋之间采用Ф14@400箍筋作为联系筋(承台配钢筋详见附图2)。
3.5.3承台抗冲切验算
因塔吊标准节尺寸为1.8m,各桩均在冲切正常范围内,故不会发生冲切破坏.
3.5.4承台抗剪切验算
因塔吊标准节尺寸1.8m,四根桩桩距为2.0m,受力在竖向大体向下传递,不考虑剪切验算,能知足抗剪切要求。
抗倾覆验算
由于本工程基坑开挖达到米,基础施工阶段塔吊附墙梁尚未安装,为避免因桩的抗拔力不足,在塔吊倾覆力矩M及水平力H作用下塔吊向基坑一侧倾覆,现对该桩基础进行抗倾覆验算,在确保利用安全。
在未考虑桩的自重下,由算得桩的抗拔设计值R抗拔=远大于桩最大拔力,故不可能发生倾覆现象。
按前条灌注桩配筋计算桩的配筋为12Φ20,As=;
N=fyAs=300X3768=1130kn>(抗拔承载力设计值),知足要求。
塔吊附墙设计
3.7.1、塔吊的利用高度
本工程最高处为屋面造型构筑物,其顶标高为m,塔吊吊钩高度必需高于建筑物5m,因此塔吊安装高度为++(双绳)=,按照《QTZ160自升塔式起重机利用说明书》,塔吊安装高度为38+25×4+35=173m,附墙6道。
则吊钩有效高度为h=(双绳)=,即相对标高,高于结构顶标高为=,知足施工要求,具体见附图6。
按照《说明书》,塔吊自由安装高度为,吊钩高度为,吊装高度为=,其相对标高为,即自然地面以上+1=,现场周边建筑物高度均小于此高度,能够知足利用要求。
为保证塔身稳固性,需利用建筑物结构外墙进行附着,附着中心标高别离为m、m、m、m、m、m,共设6道。
其中第一道附着高度为++=,符合《说明书》要求,6道附着之间距离相应各节,知足设备生产厂家要求。
附着杆及附着埋件平面定位如《说明书》所示。
主体在施工相应标高结构时,预埋塔吊附墙埋件。
塔吊各道附着杆必需在锚固层梁板砼浇筑前安装,不然将会因吊钩高度不足而影响结构施工进度。
3.7.2、预埋件选型和埋设
塔吊附着预埋件选用500×500×20mm锚板,每块锚板设6根Φ20mm锚筋,每根锚筋长640mm,锚入剪力墙内。
预埋件在竖向结构施工时埋入,中心标高别离为m、m、m、m、m、m,平面上别离位于各栋楼的剪力墙或柱板内。
预埋件埋设时应紧贴柱模板面,调平正后用电焊点焊于柱竖向钢筋上。
3.7.3、附着杆选型与安装
附着杆最大长度为,最小长度为。
附着杆均选用2根[20a槽钢对拼而成。
对拼槽钢上下两个侧面均用200×120×10mm厚钢板作为缀板中断焊,每块缀板之间净距为200mm,焊缝高度h不小于8mm。
附着杆与外墙预埋件之间采用焊接连接,沿附着杆周边满焊,并在上下两个面加10mm厚肋板焊牢加固。
附着杆与塔身之间采用销子连接,如《QTZ160塔吊利用说明书》中相关要求。
附着杆必需在预埋件所在柱或剪力墙砼强度达到75%以上才允许安装,一般在该层混凝土浇筑7天以后,具体按同条件养护砼试块强度判定。
附着杆所在的结构柱可在该层施工时最先浇筑,以确保其强度尽快达到要求。
4、塔吊基础的施工
施工流程
塔吊在承台砼浇筑达到设计强度后,土方开挖前安装,施工流程如下:
塔吊桩合格构柱施工→土方开挖至塔吊承台底→格构柱顶钢筋砼承台施工→塔吊安装调试
现场施工
4.2.1、施工预备
⑴施工前对施工员及施工班组进行技术、安全交流。
⑵现场采用CZ-D型冲孔灌注桩桩机进行施工。
⑶采用商品砼,强度品级C35水下砼
⑷预制好格构柱并检查原材料及焊接质量。
4.2.2、塔吊桩机及承台施工
⑴桩机就位:
施工前利用轴线控制网引测桩位,桩机就位时为避免塌孔底座要垫枕木,桩机就位后用经纬仪从头复核桩位的准确性。
⑵钻孔达到设计标高时,对比岩样,若未进入持力层,应继续钻进直至入强风化
(2)~中风化岩。
⑶清孔后开始吊放钢筋笼,为使砼导管合格构柱能顺利起落、避免与钢筋笼卡挂,钢筋焊接时,要维持主筋内端滑腻无阻挡物。
⑷钢筋笼吊放时,要观察孔内水位情形,如发觉异样马上停止检查是不是坍塌,钢筋焊接前上、下钢筋弯曲成必然角度,使要焊接的两根钢筋在同一轴线上。
⑸当钢筋抵达预定标高时,由吊车吊运格构柱,插入钢筋笼内并将格构柱与钢筋笼焊牢,所有焊缝必需饱满持续、不能有气泡,焊好后须冷却10-15分钟才能下沉钢筋笼。
⑹现场采用导管法灌注水下砼,其施工顺序为放钢筋笼→插入格构柱→安放导管→灌注首批砼→持续不断灌注至桩顶→拔除护筒。
为确保桩顶砼质量,严格控制最后一次砼灌注量,使灌注的桩顶标高比设计标高增加0.9m。
⑺在桩基础浇筑完毕28天后,开始进行塔吊桩承台施工,其施工顺序为支模→承台网筋绑扎→预埋件定位预埋→浇筑承台砼。
施工注意事项
在施工中应注意:
由于塔吊基础采用部份钢结构支承体系,在塔吊利用中会产生必然幅度的振动,因此对施工要求如下:
4.3.1、冲孔灌注桩采用双控,即桩顶标高要达到-18.0m且要进入强风化
(2)~中风化岩1.0m。
4.3.2、由于格构柱长达23m,灌注桩桩机无法吊运格构柱,因此需采用履带吊车进行吊运施工。
4.3.3、由于格构柱穿过地下室底板,因此在这位置周围增设止水钢板,塔吊桩出底(顶)板处加设增强钢筋。
4.3.4、格构柱插入钢筋笼时,现场采用两台经纬仪在两个成90°的侧面进行观测,使格构柱的四个边与建筑物轴线平行或垂直,格构柱的倾斜度不超柱长的%。
4.3.5、由于采用板式承台,施工关键在于预埋钢板的定位,除预埋位置准确外,钢板面应与砼面维持同一水平。
在预埋时要先观测水平并将钢板与梁内钢筋焊牢,并从头观测;在砼浇捣完毕后,要再次观测预埋。
4.3.6、格构柱横(斜)撑应随挖随撑,焊缝质量应符合相关规范要求。
五、塔吊的沉降、垂直度测定及误差较正
塔吊基础沉降观测每半月一次。
垂直度在塔吊自由高度时半月一次测定。
当塔基出现沉降,垂直度偏差超过规定范围时,应进行偏差校正,在附墙未设之前,在最低节与塔吊基脚螺栓间加垫钢片校正,校正过程用高吨位千斤顶顶起塔身,顶塔身之前,塔身用大缆绳四方缆紧,在确保安全的前提下才能起顶塔身。
如需附墙安装,则通过调节附墙,加设附墙的方式进行垂直度校正。
六、塔吊的施工图
附图一、塔吊桩定位图
附图二、塔吊承台配筋图
附图3、格构柱详图
附图4、塔吊支撑立面图
附图5、塔吊桩配筋图
附图6、塔吊附着示用意
附图7、塔吊平面布置图
(1)
附图8、塔吊平面布置图
(2)
附图1:
塔吊桩定位图
附图2:
塔吊承台配筋图
附图3:
格构柱详图
附图4:
塔吊支撑立面图
附图5:
塔吊桩配筋图
附图6:
塔吊附着示用意
附图7:
塔吊平面布置图
(1)
附图8:
塔吊平面布置图
(2)
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