塔吊格构柱基础专项方案.docx
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塔吊格构柱基础专项方案
一、编制依据2
二、工程概况2
三、地基土特征4
四、基础初步确定6
五、塔吊基础荷载6
六、塔吊基础计算6
七、基础计算结果13
八、塔吊基础施工及安装塔吊14
九、施工安全措施15
十、格构柱的监测与塔吊纠偏措施16
附图:
1、塔吊平面布置图
2、塔吊基础位置对应地质勘探钻孔位置图
勘察孔位柱状图
3、塔吊说明书中主要参数
4、塔吊定位图
5、塔吊基础详图
6、格构式塔吊剖面图
7、塔身标准节与格构柱节点连接图
苏泊尔•紫桂苑工程塔吊基础施工方案
、编制依据
1、本工程施工图
2、本工程基坑围护施工图
3、本工程岩土工程勘察报告
4、塔吊使用说明书
5、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
6《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
7、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001
8、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版)
9、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
10、《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》JGJ196-2010
11、住建部建质2009(87)号文件
、工程概况
苏泊尔•紫桂苑工程位于浙江省玉环坎门镇。
本工程由一层地下车库、地上15幢高层、1幢多层商业用房祖征。
总建筑面积166846m2,其中地上建筑面积为
122296mt地下建筑面积为44550m?
。
各单体建筑物结构形式、层次、建筑高度、建筑面积等如下表:
建筑物
基础形式
主体结构
层次
建筑高度
建筑面积
备注
1#~5#楼
/
剪力墙
22层
67.21m
122296m2
6#、9#楼
/
剪力墙
16层
49.81m
7#、8#楼
/
剪力墙
18层
55.21m
10#楼
/
框架
3层
12.33m
11#、12#楼
/
剪力墙
13层
40.81m
13#、14#楼
/
剪力墙
15层
46.81m
15#、16#楼
/
剪力墙
13层
40.81m
地下室
钻孔灌注桩
全埋式框剪
1层
/
44550m2
根据建设工期和建筑物规模,拟在本工程2#楼、3#楼、5#楼、6#楼、7#楼、8#楼、12#楼、15#楼位置分别设置一台QTZ63塔吊(基础位置详下表),共设置八台塔吊,塔吊型号为浙江虎霸建设机械有限公司生产的QTZ63塔式起重机,工作半径55m~58m安装高度(吊钩高度)不超过95m,安装方式采用附着式安装,基础拟采用钻孔灌注桩作为塔吊基础,位于地下室基坑中。
塔吊基础桩与塔身采用钢构柱连接,塔吊在基础土方开挖前先行安装使用,随着基坑开挖,对钢格构柱进行水平支撑、斜撑的焊接加固。
塔吊基础定位及施工现场塔吊布置图详见附图,塔吊编号同上述对应楼号。
本工程相对标高土0.000相当于黄海标高4.900m(7#楼、8#楼为5.600m),地
桩顶伸入构造承台100mm构造承台的尺寸为(长x宽x高:
4000X4000X400mm)格构柱下部锚入桩内不小于3m格构柱顶部标高为
4.050m(黄海高程)。
本方案所述标高未注明均为黄海高程。
、地基土特征
根据浙江省工程勘察院针对本工程所出的《岩土工程勘察报告》,分析塔吊位置
对应的周围钻孔各土层情况,确定塔吊基础计算所依据的钻孔号。
塔吊基础所对应的孔号特性如下表(钻孔桩设计桩顶以下):
层号
岩土名称
地基土承载力特征值fak(kpa)
混凝土灌注桩
塔吊位置对应孔号:
土层厚度(m)
桩端阻力特征值
qpa
(kPa)
桩侧阻力特征值
Qsia(kPa)
2#
Z28
3#
Z22
5#
Z18
6#
Z63
①2
(粉质黏土)填土
65
12
①3
淤泥夹粉砂
50
7
1.48
1.17
②1
淤泥
45
5
17.8
17.58
18.28
16.50
②2
黏土
80
8
9.60
③1
黏土
180
21
4.2
4.60
3.10
2.50
③2
黏土
110
11
15.1
14.10
5.60
14.80
③3
含黏性土角砾
200
27
5.3
3.90
④1
黏土
190
500
23
3.00
6.40
7.00
④2
黏土
120
260
14
7.7
14.10
4.50
④3
含黏性土角砾
220
700
29
⑤1
黏土
200
550
24
4.6
1.40
5.50
11.20
⑤2
黏土
130
320
16
3.3
9.80
3.40
⑤3
含黏性土角砾
240
700
30
2.00
0.60
⑥1
黏土
210
650
25
3.7
5.50
3.00
⑥2
黏土
140
300
18
2.00
5.20
4.00
⑥3
含黏性土角砾
250
900
32
3.0
2.00
1.70
4.70
⑦1
黏土
220
700
27
5.6
5.70
3.80
3.30
⑦2
黏土
150
350
19
1.80
⑧
含黏性土砾砂
250
800
30
2.22
2.12
2.02
2.13
有效桩长:
74
80.2
75.2
74.2
层号
岩土名称
地基土承载力特征值fak(kpa)
混凝土灌注桩
塔吊位置对应孔号:
土层厚度(m)
桩端阻力特征值
qpa
(kPa)
桩侧阻力特征值
Qsia(kPa)
7#
Z69
8#
Z73
13#
Z126
15#
Z112
①2
(粉质黏土)填土
65
12
①3
淤泥夹粉砂
50
7
0.08
0.28
②1
淤泥
45
5
18.70
17.79
15.34
16.50
②2
黏土
80
8
③1
黏土
180
21
2.00
7.50
③2
黏土
110
11
16.00
16.00
3.60
10.00
③3
含黏性土角砾
200
27
④1
黏土
190
500
23
4.00
11.90
2.00
④2
黏土
120
260
14
10.00
8.50
16.60
8.00
④3
含黏性土角砾
220
700
29
1.10
1.50
6.80
⑤1
黏土
200
550
24
3.90
4.50
⑤2
黏土
130
320
16
3.90
6.00
12.50
2.60
⑤3
含黏性土角砾
240
700
30
2.20
0.50
⑥1
黏土
210
650
25
5.30
4.90
5.30
⑥2
黏土
140
300
18
3.10
7.75
⑥3
含黏性土角砾
250
900
32
2.20
2.30
5.20
1.35
⑦1
黏土
220
700
27
8.20
2.20
⑦2
黏土
150
350
19
5.50
4.35
⑧
含黏性土砾砂
250
800
30
2.12
2.51
2.06
2.07
有效桩长:
75.5
72
74.2
75
四、基础初步确定
1、根据工程地质勘察报告和工程桩的设计,初步确定塔吊基础为4根①800钻孔灌注桩,桩心距1.6米,桩身砼强度C30,桩顶标高如前文所述,桩端进入8号土层(含黏性土砾砂层)不小于2m各塔吊基础的桩长见上表。
2、在桩顶处设置构造承台(长X宽X高:
4000X4000X400mm)桩顶进入构造承台100mm构造承台内配①14@15(双层双向钢筋,砼强度等级C35
3、钢构柱截面尺寸为460X460mm主肢采用角钢L140X14,缀板为
400X250X10@700钢格构柱外侧每隔2米设置一道外侧竖向剪刀撑、水平连接杆件、内部水平剪刀撑杆件,所有连接杆件及剪刀撑采用L140*14。
钢格柱直接埋设
在桩内,与桩搭接长度不得小于3米,格构柱与桩钢筋笼主筋电焊焊接,格构柱伸出地下室顶板,钢格柱顶标高高出地下室顶板面0.5m,钢格柱上部焊接承重钢板与塔机基础节连接。
各塔吊格构柱长度:
2#楼
9.45m、3#8.85m;5#8.75m;6#8.75m;7#8.85m;8#11.35m;13#8.55m;15#8.55m=
五、塔吊基础荷载
1、根据浙江虎霸建设机械有限公司提供的QTZ63塔吊使用说明书,基础所受最
大荷载如下:
固定
方式
工作工况
非工作工况
H1
H2
M1
M2
M3
P
H1
H2
M1
M2
M3
P
a
27.8
564
996
170
513
a
24.5
1252
67
513
73.5
1796
434
b
22.5
1211
67
513
66.2
1628
434
H1,H2,P的单位为KNM1,M2,M3的单位为KN.m
六、塔吊基础计算
(一)单桩竖向承载力特征值计算
—二Q总+Q抹二艮£召丛+?
护斗
#:
Ra=3.14*0.8*(1.48*7+17.8*5+4.2*21+15.1*11+5.3*27+7.7*14+4.6*24+3.3*16+3.7*25+3*32+5.6*27+2.22*30)+800*3.14*0.82/4=3351KN,折减系数取0.8,则
Ra=2680KN
#:
Ra=3.14*0.8*(17.58*5+4.6*21+14.1*11+3*23+14.1*14+1.4*24+9.8*16+2*30+2*18+2*32+5.7*27+1.8*19+2.12*30)+800*3.14*0.82/4=3436KN,折减系数取
0.8,贝URa=2748KN
#:
Ra=3.14*0.8*(18.28*5+9.6*8+3.1*21+5.6*11+6.4*23+4.5*14+5.5*24+3.4*6+0.6*30+5.5*25+5.2*18+1.7*32+3.8*27+2.02*30)+800*3.14*0.82/4=3311KN,折
减系数取0.8,贝URa=2648KN
#:
Ra=3.14*0.8*(1.17*7+16.5*5+2.5*21+14.8*11+3.9*27+7*23+11.2*24+3*25+4*18+4.7*32+3.3*27+2.13*30)+800*3.14*0.82/4=3646KN,折减系数取0.8,贝U
Ra=2916KN
#:
Ra=3.14*0.8*(0.08*7+18.7*5+4*23+16*11+1.1*29+10*14+3.9*24+3.9*16+5.3*25+2.2*32+8.2*27+2.12*30)+800*3.14*0.82/4=3360KN,折减系数取0.8,贝U
Ra=2688KN
#:
Ra=3.14*0.8*(17.79*5+2*21+16*11+8.5*14+4.5*24+6*16+2.2*30+4.9*25+2*32+3.1*18+2.3*32+2.2*27+2.51*30)+800*3.14*0.82/4=3282KN,折减系数取0.8,
则Ra=2625KN
3#:
Ra=3.14*0.8*(15.34*5+11.9*23+3.6*11+16.6*14+1.5*29+6*16+2.2*30+4.9*25+2*32+3.1*18+2.3*32+2.2*27+2.51*30)+800*3.14*0.82/4=3613KN,折减系数取
0.8,贝URa=2890KN
15#:
Ra=3.14*0.8*(0.28*7+16.5*5+7.5*21+10*11+2*23+8*14+6.8*29+2.6*16+0*30+5.3*25+7.75*18+1.35*32+4.35*19+2.07*30)+800*3.14*0.82/4=3475KN,折减
系数取0.8,则Ra=2780KN
说明:
8#塔吊桩基承载力最小,后续验算均以8#塔吊验算为基准。
其竖向承载力为2625KN抗拔力为2304KM
(2)基桩的桩顶作用效应计算
(1)工作工况
)kFk_Gk513160680=338.25KNKRan4
FkGkMkFvkh
kmax
n513+L60+680125224.55.51-6/2
=338.25+613=951.5KN<1.2Ra
FkGkMkFvkh
kmax
n513+L60+680125224.55.51.6/2
=338.25+613=-274.5KN
(2)非工作工况
)kFk_Gk434160680=318.5KN n4 Qkmax FkGkMkFvkh n434+160+680179673.55.51.6血 =318.5+972.5=1291KN<1.2Ra FkGkMkFvkh n434+160+680179673.55.51.6/2 =318.5-972.5二654KN (三)桩的抗拔承载力计算 Ra=卩刀入iqsikUili+G Ra>卩刀入iqsikUili=2304KN •••无论在工作工况还是在非工作工况下,其Qk=Qkmin (四)桩身承载力计算 Q书cfcApS0.9fy/AS 取Q=YQkmax=1.35Qkmax 其中cfcAps=0.6*14.3*103*3.14*0.82/4=4310.6KN •本工程塔吊基础桩,无论在塔吊工作工况下还是在非工作工况下, Q叽fcAps0.9fyX大于桩身承受的最大压力,符合要求。 故只需构造配筋,按最小配筋率0.65%考虑,桩身配筋量为0.65%*3.14*8002/4=3266mm,考虑桩身主筋 12©16,箍筋为©6@200钢筋笼通长布置,其他配筋要求详见附图。 (五)承台计算 1、承台弯矩计算 MxNiyiMyNixi •••本工程塔吊基础承台中,yi、xi=0二MxMy=0 (2)承台截面主筋计算 依据《混凝土结构设计规范》(GB5OO10第7.2条受弯构保承载力计算 MAM 由于据 (1)计算,M=Q故承台底面、顶面配筋as=O,As=O (3)受剪计算 考虑承台配置箍筋的情况,斜截面受剪承载力应满足下面公式: 根据上述“2、基桩的桩顶作用效应”中的计算,在塔吊基桩工作与非工作工况下,取角桩最大竖向力Qkmax1291KN(在上述情况中最大值),考虑对称性,取 V=2582KN 其中: 丸为计算截面的剪跨比,2=4; ft为混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.570N/mtfi; b为承台计算截面处的计算宽度,b=4000mm ho为承台计算截面处的计算高度,ho=300mm fy为钢筋受拉强度设计值,fy=300.000N/mrh; S为箍筋的间距,S=150mm 经过计算,箍筋的最小配筋面积Asv=(2582*1000-0.350*1.570*4000*300)*150/(300.000*300)=3204mm2 确定配筋为①14@15(上下双向配筋,可满足要求。 (4)承台受冲切验算 角桩轴线位于塔身栓的冲切破坏锥体内,且承台高度符合构造要求,故可不进行承台受角桩冲切的承载力验算。 (6)桩式基础格构柱计算 依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)计算: 1、格构柱截面的力学特性: 格构柱的截面尺寸为0.46*0.46m; 主肢选用: 14号角钢b*d*r=140*14*14mm; 缀板选用(m*m): 0.40*0.25*0.01 主肢的截面力学参数为 A0=37.57cm? ,Z0=3.98cm,Ix0=668.81cmf,Iy0=668.81cmf; Y 经过计算得到: Ix=4*[668.81+43.30*(46/2-3.98)2]=65332cm4; Iy=4*[668.81+43.30*(46/2-3.98)2]=65332cm4; 2、格构柱的长细比计算: 格构柱主肢的长细比计算公式: 其中H——格构柱的总高度,取11.350m; I——格构柱的截面惯性矩,取,Ix=65332cm,Iy=65332cm; A0——一个主肢的截面面积,取37.57cm2。 经过计算得到■•: x=54.44,y==54.44。 格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式: hLY4881 其中b——缀板厚度,取b=0.01m h缀板长度,取h=0.40m= a1格构架截面长,取a1=0.46m。 经过计算得i1=[(0.012+0.402)/48+5*0.462/8]°.5=0.30m; 入1=2/0.30=6.67<40。 换算长细比计算公式: 2max =翻十律 经过计算得到兄ma>=54.85,乂ky=54.85。 入1=2/0.30=6.67<40且,<0.5,: max=27.43。 3、格构柱的整体稳定性计算: 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=1291kN A—格构柱横截面的毛截面面积,取4*37.57cm2 妙——轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数; 根据换算长细比丸0x=54.44,乂0y=54.44,查《钢结构设计规范》得到 莎=0.84,y=0.84。 经过计算X方向的强度值为102.27N/mm2不大于设计强度215N/mm2所以满足要求! 丫方向的强度值为102.27N/mm2不大于设计强度215N/mm2所以满足要求! 4、缀板计算 按构造要求取缀板尺寸 缀板高度: d>2b1/3=2*370/3=247取d=250 缀板厚度: t>b1/40=370/40=9.25取t=10 缀板间距: 11<2b1=2*370=740取11=700 取缀板为400*250*10@700 Af‘ fy44330 215^35 V —d 43.8KN 缀板剪力: 85 23585235'、 V11 43800700 M0 7665000N? mm 缀板弯矩: 4 4 V。 V11 43.8 -1041.4KN 缀板受力: 2b12 37 70/6.2=11.3>6,缀板刚度满足要求 5、缀板与柱肢焊缝计算 取缀板端与柱肢连接角焊缝Lw 25010240mm,两端转角焊接,取 焊缝的端部应力最大: (注: he°.7hf) 2fVo4140030.8N/mm heLw0.78240 2 f6M067665000143N/mm hTTW0.782402 焊缝强度验算: 满足强度要求。 5、转换钢板与格构柱连接可靠性、转换钢板整体抗弯验算: 格构柱的截面尺寸为0.46*0.46m; 主肢选用: 16号角钢b*d*r=160*14*16mm;A0=43.30cm2 4cm厚转换钢板受力计算: A、可承受压力: N=A0*fc=43.30*100*4*215/1000 =3724KN>Nmax=1.35Qkmax=1.35*1291=1743KN B、可承受弯矩: 截面抵抗矩: W=BH3/6=460*40/6=4906666mm3 由塔吊压力或拉力产生的弯矩计算: M乏Nmax*a=1291KN*1.35锚固螺杆相对主肢轴心偏位距离之和取 0.5m==1743KN*0.5=872KN.M<981.3332KN.M f=M/W=872*1000*1000/4906666=177.7N/mm2<215N/mm2 C、焊缝计算: 不含加劲板的连接强度。 N=0.75ft*Lw=0.75*160*460*4*8=1766kN>|-654|KN 七、基础计算结果 1、根据塔吊基础验算,可确定本工程塔吊基础桩基采用4根①800钻孔灌注桩,桩心距1.6米,桩身砼强度C30,桩顶标高如前文所述,桩端进入8号土层(含黏性土砾砂层)不小于2m各塔吊基础的桩长见上表。 2、在桩顶处设置构造承台(长X宽X高: 4000X4000X400mm)桩顶进入构造承台100mm构造承台内配①14@15(双层双向钢筋,砼强度等级C35 3、钢构柱截面尺寸为460*460mm主肢采用角钢L140*14,缀板为400*250*10@700钢格柱顶标高定位相对标高-1.30m,上部焊接承重钢板与塔机基础节连接。 钢格构柱直接埋设在混凝土桩内,与桩钢筋笼8根主筋帮条电焊焊接,钢筋笼与格构柱电焊搭接长度不少于3米;搭接处桩钢筋笼增设增强箍筋,每1米增加①14加强箍一道①6螺旋箍@100匀布,且钢筋笼通长布置。 钢格构柱与塔身基础节连接的转换承重钢板40厚,Q235钢,截面尺寸600*600mm2锚固螺栓M30与角钢电焊连接,连接焊缝为双面焊,长度》250mm焊缝高度10mm c-c剖面 当挖土方时,在塔吊基础部位,必须分层开挖。 在钢格构柱外侧每隔2米设置 一道垂直剪刀撑杆件、内部水平剪刀撑杆件、外侧连接杆件,与格构柱的连接采用电焊连接,必须跟随挖土深度每2m焊一次;所有连接杆件采用L140*14。 外侧垂直剪刀撑 内部水平剪刀撑(杆件1) 内部水平剪刀撑(杆件2) 内部水平剪刀撑杆件 与杆件2上下叠放 钢格构柱加固撑杆平面示意 八、塔吊基础施工及安装塔吊 1、在塔吊基础方案完成并审批后,放线定位埋设护筒,桩机钻孔、成孔并清孔, 安放钢筋笼和钢格构柱,钢格构柱与柱主筋焊接,焊接长度不小于3m浇筑桩混凝 土,混凝土浇至自然地面平。 2、待桩砼强度达到设计要求后,
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