塔吊基础方案.docx
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塔吊基础方案.docx
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塔吊基础方案
工程
塔
吊
基
础
专
项
施
工
案
编制人:
职务(称):
编制时间:
审核人:
职务(称):
审核时间:
批准人:
职务(称):
批准时间:
批准部门(章):
目录
一.工程概况
二.塔吊方案编制依据:
三.设计原理
四.塔吊基础设计计算
塔吊基础专项方案
一、工程概况:
建设单位:
设计单位:
工程名称:
工程地点:
建设规模:
结构层数:
塔吊情况说明:
因现场施工场地狭小,需要在现场北面布置一台周转塔吊,为1#塔吊,该塔吊采用QTZ63(5011)型,因为工地西北侧有一高压电线塔,高压电线塔高度超过40米,塔吊大臂须离开高压电线塔,实际1#塔吊臂长采用30米,距离高压电线塔10米,1#塔吊为独立基础塔吊,基础立于自然地基,采用矩形板式桩基础,无附墙,独立最大实用高度可达40米,能够满足使用要求。
(塔吊位置见附图)
建筑主体最高为149米,塔吊最高需升至160米。
为保证工程正常施工需要,在1#楼主楼东侧位置布置1台2#塔吊。
2#塔吊采用QTZ80型(6012)塔吊,起重臂有效长度为60m,实际采用60米,采用桩基结合钢格构式独立承台,承台处于地下室一层,为1#办公楼使用塔吊,采用附着式,塔吊最大起升高度可达180米,能够满足使用要求。
基础详见附图《塔吊基础施工图》,承台砼强度等级取C35,配置III级钢筋。
二、塔吊方案编制依据:
1、杭州中正建筑机械有限公司提供的《QTZ63(5011)塔式起重机使用说明书》;
2、中联重科机械有限公司提供的《QTZ80(6012)塔式起重机使用说明书》;
3、《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008
4、《塔式起重机设计规范》GB/T13752—92
5、《建筑结构荷载规范》GB50009—2001(2006年版)
6、《塔式起重机设计规范》GB/T13752—92
7、《混凝土结构设计规范》GB50010—2002
8、地块建设项目工程岩土工程勘察报告;
9、地块建设项目工程结施图、建施图
三、塔吊基础设计原理:
GB/T13752-92《塔式起重机设计规范》第4.6.3条对固定式基础设计要求如下:
固定式塔式起重机(简称塔吊)使用的混凝土基础必须能承受工作状态和非工作状态下的最大荷载,并必须满足起重机抗倾覆稳定性的要求,故必须满足以下几点设计要求:
1、塔吊基础承载力验算;
2、塔吊地基承载力验算;
3、塔吊基础受弯承载力验算。
四、塔吊基础设计计算
4.1、1#塔吊基础计算书
一、塔机属性
塔机型号
QTZ63(ZJ5011)
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)
40.00
塔机独立状态的计算高度H(m)
43.00
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B(m)
1.60
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0(kN)
251.00
起重臂自重G1(kN)
37.40
起重臂重心至塔身中心距离RG1
22.00
小车和吊钩自重G2(kN)
3.80
最大起重荷载Qmax(kN)
60.00
小车和吊钩至塔身中心的最小距离RQmax(m)
11.50
最小起重荷载Qmin(kN)
10.00
最大吊物幅度RQmin(m)
50.00
最大起重力矩M2(kN·m)
Max[60.00×11.50,10.00×50.00]=690.00
平衡臂自重G3(kN)
19.80
平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)
6.30
平衡块自重G4(kN)
89.40
平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)
11.80
2、风荷载标准值Wk(kN/m2)
工程所在地
浙江宁波市
基本风压ω0(kN/m2)
工作状态
0.20
非工作状态
0.50
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽,小车变幅
地面粗糙度
B类(田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区)
风振系数βz
工作状态
1.59
非工作状态
1.65
风压等效高度变化系数μz
1.32
风荷载体型系数μs
工作状态
1.95
非工作状态
1.95
风向系数α
1.20
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值Wk(kN/m2)
工作状态
0.8×1.20×1.59×1.95×1.32×0.20=0.79
非工作状态
0.8×1.20×1.65×1.95×1.32×0.45=1.83
3、塔机传递至承台荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1(kN)
251.00+37.40+3.80+19.80+89.40=401.40
起重荷载标准值FQk(kN)
60.00
竖向荷载标准值Fk(kN)
401.40+60.00=461.40
水平荷载标准值Fvk(kN)
0.79×0.35×1.60×43.00=19.02
倾覆力矩标准值Mk(kN·m)
37.40×22.00+3.80×11.50-19.80×6.30-89.40×11.80+0.9×(690.00+0.5×19.02×43.00)=675.88
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'(kN)
Fk1=401.40
水平荷载标准值Fvk'(kN)
1.83×0.35×1.60×43.00=44.07
倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)
37.40×22.00-19.80×6.30-89.40×11.80+0.5×44.07×43.00=590.64
4、塔机传递至承台荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1(kN)
1.2Fk1=1.2×401.40=481.68
起重荷载设计值FQ(kN)
1.4FQk=1.4×60.00=84.00
竖向荷载设计值F(kN)
481.68+84.00=565.68
水平荷载设计值Fv(kN)
1.4Fvk=1.4×19.02=26.63
倾覆力矩设计值M(kN·m)
1.2×(37.40×22.00+3.80×11.50-19.80×6.30-89.40×11.80)+1.4×0.9×(690.00+0.5×19.02×43.00)=1008.86
非工作状态
竖向荷载设计值F'(kN)
1.2Fk'=1.2×401.40=481.68
水平荷载设计值Fv'(kN)
1.4Fvk'=1.4×44.07=61.70
倾覆力矩设计值M'(kN·m)
1.2×(37.40×22.00-19.80×6.30-89.40×11.80)+1.4×0.5×44.07×43.00=898.27
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h(m)
1.20
承台长l(m)
5.00
承台宽b(m)
5.00
承台长向桩心距al(m)
3.40
承台宽向桩心距ab(m)
3.40
桩直径d(m)
0.80
承台参数
承台混凝土等级
C35
承台混凝土自重γC(kN/m3)
25.00
承台上部覆土厚度h'(m)
0.00
承台上部覆土的重度γ'(kN/m3)
19.00
承台混凝土保护层厚度δ(mm)
50
配置暗梁
是
矩形桩式基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值:
Gk=bl(hγc+h'γ')=5.00×5.00×(1.20×25.00+0.00×19.00)=750.00kN
承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.2Gk=1.2×750.00=900.00kN
桩对角线距离:
L=(ab2+al2)0.5=(3.402+3.402)0.5=4.81m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(461.40+750.00)/4=302.85kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L
=(461.40+750.00)/4+(675.88+44.07×1.20)/4.81=454.41kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L
=(461.40+750.00)/4-(675.88+44.07×1.20)/4.81=151.29kN
2、荷载效应基本组合
荷载效应基本组合偏心竖向力作用下:
Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)/L
=(565.68+900.00)/4+(1008.86+26.63×1.20)/4.81=582.88kN
Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L
=(565.68+900.00)/4-(1008.86+26.63×1.20)/4.81=149.96kN
四、桩承载力验算
桩参数
桩混凝土强度等级
C35
桩基成桩工艺系数ψC
0.85
桩混凝土自重γz(kN/m3)
25.00
桩混凝土保护层厚度(mm)
35
桩入土深度lt(m)
40.00
桩配筋
自定义桩身承载力设计值
是
桩身承载力设计值
2700.00
地基属性(参照ZK1孔取值计算)
是否考虑承台效应
否
土编号
土名称
土层厚度li(m)
侧阻力特征值qsia(kPa)
端阻力特征值qpa(kPa)
①-1
素填土
3.80
11.00
-
②
淤泥质粘土
9.70
5.00
-
③
粉质粘土夹砂
5.70
9.00
-
④-1
淤泥质粉质粘土
9.60
8.00
-
④-2
粘土
5.00
13.00
-
⑤-1
粉质粘土
0.70
20.00
-
⑤-2
粉质粘土
2.40
22.00
-
⑥-1
粘土
7.00/14.1
22.00
350.00
-
1、桩基竖向抗压承载力计算
桩身周长:
u=πd=3.14×0.80=2.51m
桩端面积:
Ap=πd2/4=3.14×0.802/4=0.50m2
Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap
=2.51×(3.80×11.00+9.70×5.00+5.70×9.00+9.60×8.00+5.00×13.00+0.70×20.00+2.40×22.00+3.10×22.0)+350.00×0.50=1227.48kN
Qk=302.85kN≤Ra=1227.48kN
Qkmax=454.41kN≤1.2Ra=1.2×1227.48=1472.98kN
满足要求!
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=151.29kN≥0
不需要进行桩基竖向抗拔承载力计算!
3、桩身承载力计算
纵向普通钢筋截面面积:
As=nπd2/4=12×3.14×182/4=3054mm2
(1)、轴心受压桩桩身承载力
荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值:
Q=Qmax=582.88kN
桩身结构竖向承载力设计值:
R=2700.00kN
满足要求!
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
Qkmin=151.29kN≥0
不需要进行轴心受拔桩桩身承载力计算!
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×100%=(3053.63/(0.50×106))×100%=0.71%〉0.65%
满足要求!
五、承台计算
承台配筋(设暗梁)
承台梁上部配筋
HRB4006
20
承台梁腰筋配筋
HRB4004
14
承台梁底部配筋
HRB4006
22
承台梁箍筋配筋
HPB300Φ10@200
承台梁箍筋肢数n
4
暗梁计算宽度l'(m)
1
1、荷载计算
塔身截面对角线上立杆的荷载设计值:
Fmax=F/n+M/(20.5B)=565.68/4+1008.86/(20.5×1.60)=587.28kN
Fmin=F/n-M/(20.5B)=565.68/4-1008.86/(20.5×1.60)=-304.44kN
剪力图(kN)
弯矩图(kN·m)
Vmax=351.84kN,Mmax=87.63kN·m,Mmin=-446.83kN·m
2、受剪切计算
截面有效高度:
h0=h-δc=1200-50=1150mm
受剪切承载力截面高度影响系数:
βhs=(800/1150)1/4=0.91
塔吊边至桩边的水平距离:
a1b=(ab-B-d)/2=(3.40-1.60-0.80)/2=0.50m
a1l=(al-B-d)/2=(3.40-1.60-0.80)/2=0.50m
计算截面剪跨比:
λb'=a1b/h0=0.50/1.15=0.43,取λb=0.43;
λl'=a1l/h0=0.50/1.15=0.43,取λl=0.43;
承台剪切系数:
αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.43+1)=1.22
αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.43+1)=1.22
Vmax=351.84kN≤βhsαbftl'h0=0.91×1.22×1430.00×0.80×1.15=1465.46kN
Vmax=351.84kN≤βhsαlftl'h0=0.91×1.22×1430.00×0.80×1.15=1465.46kN
满足要求!
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围:
B+2h0=1.60+2×1.15=3.90m
ab=3.40m≤B+2h0=3.90m,al=3.40m≤B+2h0=3.90m
角桩位于冲切椎体以内,可不进行角桩冲切的承载力验算!
4、承台配筋计算
(1)、承台梁底部配筋
αS1=Mmin/(α1fcl'h02)=446.83×106/(1.04×14.30×800×11502)=0.028
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.028)0.5=0.029
γS1=1-ζ1/2=1-0.029/2=0.986
AS1=Mmin/(γS1h0fy1)=446.83×106/(0.986×1150×300)=1315mm2
最小配筋率:
ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.43/300)=max(0.2,0.21)=0.21%
梁底需要配筋:
A1=max(AS1,ρlh)=max(1315,0.002×800×1200)=2060mm2
梁底部实际配筋:
AS1'=2514mm2≥AS1=2060mm2
满足要求!
(2)、承台梁上部配筋
αS2=Mmax/(α2fcl'h02)=87.63×106/(1.04×14.30×800×11502)=0.006
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.006)0.5=0.006
γS2=1-ζ2/2=1-0.006/2=0.997
AS1=Mmax/(γS2h0fy2)=87.63×106/(0.997×1150×300)=255mm2
最小配筋率:
ρ=max(0.2,45ft/fy2)=max(0.2,45×1.43/300)=max(0.2,0.21)=0.21%
梁上部需要配筋:
A2=max(AS2,ρl'h)=max(255,0.002×800×1200)=2060mm2
梁上部实际配筋:
AS2'=2527mm2〉AS2=2060mm2
满足要求!
(3)、梁腰筋配筋
梁腰筋按照构造配筋4Φ14
(4)、承台梁箍筋计算
箍筋抗剪
计算截面剪跨比:
λ'=(L-20.5B)/(2h0)=(5.00-20.5×1.60)/(2×1.15)=1.19
取λ=1.50
混凝土受剪承载力:
1.75ftl'h0/(λ+1)=1.75×1.43×0.80×1.15/(1.50+1)=0.92kN
Vmax=351.84kN>1.75ftl'h0/(λ+1)=0.92kN
nAsv1/s=4×(3.14×122/4)/200=2.26
(V-0.7ftl'h0)/(1.25fyvh0)
=(351.84×103-0.7×1.43×800×1150)/(1.25×210×1150)=-1.89mm2/mm
nAsv1/s≥(V-0.7ftlh0)/(1.25fyvh0)
满足要求!
配箍率验算
ρsv=nAsv1/(l's)=4×(3.14×122/4)/(800×200)
=0.28%≥psv,min=0.24ft/fyv=0.24×1.43/210=0.16%
满足要求!
(5)、承台竖向连接筋配筋面积
承台竖向连接筋为双向Φ10@500。
4.2、2#塔吊基础计算书
矩形格构式基础
(1)计算书
一、塔机属性
塔机型号
QTZ80(浙江建机)
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)
160.00
塔机独立状态的计算高度H(m)
170.00
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B(m)
1.60
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0(kN)
281.00
起重臂自重G1(kN)
37.40
起重臂重心至塔身中心距离RG1
22.00
小车和吊钩自重G2(kN)
3.80
最大起重荷载Qmax(kN)
60.00
小车和吊钩至塔身中心的最小距离RQmax(m)
11.50
最大起重力矩M2(kN.m)
800.00
平衡臂自重G3(kN)
19.80
平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)
6.30
平衡块自重G4(kN)
89.40
平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)
11.80
2、风荷载标准值Wk(kN/m2)
工程所在地
浙江宁波市
基本风压ω0(kN/m2)
工作状态
0.20
非工作状态
0.50
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽,小车变幅
地面粗糙度
B类(田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区)
风振系数βz
工作状态
1.59
非工作状态
1.66
风压等效高度变化系数μz
1.32
风荷载体型系数μs
工作状态
1.95
非工作状态
1.95
风向系数α
1.20
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值Wk(kN/m2)
工作状态
0.8×1.20×1.59×1.95×1.32×0.20=0.79
非工作状态
0.8×1.20×1.66×1.95×1.32×0.50=2.05
3、塔机传递至承台荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1(kN)
281.00+37.40+3.80+19.80+89.40=431.40
起重荷载标准值FQk(kN)
60.00
竖向荷载标准值Fk(kN)
431.40+60.00=491.40
水平荷载标准值Fvk(kN)
0.79×0.35×1.60×43.00=19.02
倾覆力矩标准值Mk(kN·m)
37.40×22.00+3.80×11.50-19.80×6.30-89.40×11.80+0.9×(800.00+0.5×19.02×43.00)=774.88
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'(kN)
Fk1=431.40
水平荷载标准值Fvk'(kN)
2.05×0.35×1.60×43.00=49.36
倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)
37.40×22.00-19.80×6.30-89.40×11.80+0.5×49.36×43.00=704.38
4、塔机传递至承台荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1(kN)
1.2Fk1=1.2×431.40=517.68
起重荷载设计值FQ(kN)
1.4FQk=1.4×60.00=84.00
竖向荷载设计值F(kN)
517.68+84.00=601.68
水平荷载设计值Fv(kN)
1.4Fvk=1.4×19.02=26.63
倾覆力矩设计值M(kN·m)
1.2×(37.40×22.00+3.80×11.50-19.80×6.30-89.40×11.80)+1.4×0.9×(800.00+0.5×19.02×43.00)=1147.46
非工作状态
竖向荷载设计值F'(kN)
1.2Fk'=1.2×431.40=517.68
水平荷载设计值Fv'(kN)
1.4Fvk'=1.4×49.36=69.10
倾覆力矩设计值M'(kN·m)
1.2×(37.40×22.00-19.80×6.30-89.40×11.80)+1.4×0.5×49.36×43.00=1057.50
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h(m)
1.20
承台长l(m)
5
承台宽b(m)
5
承台长向桩心距al(m)
3.40
承台宽向桩心距ab(m)
3.40
桩直径d(m)
0.80
承台参数
承台混凝土等级
C35
承台混凝土自重γC(kN/m3)
25.00
承台上部覆土厚度h'(m)
0.00
承台上部覆土的重度γ'(kN/m3)
19.00
承台混凝土保护层厚度δ(mm)
50
配置暗梁
是
矩形桩式基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值:
Gk=bl(hγc+h'γ')=5×5×(1.20×25.00+0.00×19.00)=691.20kN
承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.2Gk=1.2×691.20=829.44kN
桩对角线距离:
L=(ab2+al2)0.5=(3.402+3.402)0.5=4.81m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(491.40+691.20)/4=295.65kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L
=(491.40+691.20)/4+(774.88+49.36×1.20)/4.81=469.12kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L
=(491.40+691.20)/4-(774.88+49.36×1.20)/4.81=122.18kN
2、荷载效应基本组合
荷载效应基本组合偏心竖向力作用下:
Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)/L
=(601.68+829.44)/4+(1147.46+26.63×1.20)/4.81=603.07kN
Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L
=(601.68+829.44)/4-(1147.46+26.63×1.20)/4.81=112.49kN
四、格构柱计算
格构柱参数
格构柱缀件形式
缀板
格构式钢柱的截面边长a(mm)
450
格构式钢柱计算长度H0(m)
8.00
缀板间净距l01(mm)
310
格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)
4.00
格构柱分肢参数
格构柱分肢材料
L160X12
分肢材料截面积A0(cm2)
37.44
分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)
3.18
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)
916.58
分肢形心轴距分肢
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