塔吊安装专项方案.docx
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塔吊安装专项方案
塔吊安装专项方案
“福州奥林匹克花园二期D1地块4-11#楼及地下室(4-7#、9#楼地下室)”工程
福建卓越建设工程开发有限公司
二0一五年三月
目录
一、工程概况……………………………………………………………2
1、工程概况……………………………………………………………2
2、建筑设计概况………………………………………………………2
3、结构设计概况………………………………………………………3
二、塔式起重机型号及定位的选择……………………………………3
三、塔式起重机基础的设计方案与施工………………………………5
四、塔吊基础验算………………………………………………………6
五、塔吊安装前的准备工作……………………………………………19
六、安拆步骤…………………………………………………………19
七、塔机对附墙部位的要求……………………………………………20
八、安全技术措施………………………………………………………21
九、塔机安装后的质量要求……………………………………………22
一、工程概况
1、工程概况
本工程位于福州市新店镇东园村,福建五和建设发展有限公司开发;福建省合道建筑设计有限公司设计;福建卓越建设工程开发有限公司承建。
2、建筑设计概况
建筑设计概况表
工程类别
二、三类
建筑合理使用年限
50年
幢号
结构层数
上部建筑面积(m2)
建筑占地面积(m2)
建筑高度(m)
4#
6F
1972.59
395.34
19.6
5#
6F
1903.69
384.06
19.6
6#
6F
1971.58
389.25
19.6
7#
6F
1972
394
19.6
8#
6F
1972.59
395.34
19.6
9#
6F
1972.42
395.34
19.6
10#
4F
1609.4
434.47
12.45
11#
4F
1609.4
434.47
12.45
地下室
地下一层
8421.39
3、结构设计概况
结构体系
基础类型
持力层
4层框架
冲孔灌注桩
卵石层、强风化花岗岩
基础安全等级
乙级
结构环境类别
一类、二(a)类
抗震设防烈度
7度
使用年限
50年
抗震设防类别
丙类
结构安全等级
二级
混凝土强度等级及抗渗要求
C35、C30、C30P6、C25、C25P6
钢筋
HPB300、HRB400E并符合GB50204-2011规定。
1、本工程为现浇钢筋混凝土框架结构,建筑结构使用年限为50年。
混凝土结构的环境类别为一类,屋面及地下结构外露为二(a)类,与土接触的为二(a)类。
建筑抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为7度;框架抗震等级为二级。
建筑结构安全等级为二级,耐火等级为二级,其地下室为一级。
工地四周临近无高压电线及其它障碍物,本工程工期为350日历天(包括地下室),为确保该工程能按时、按量、优质完成任务,因工程施工需要安装塔吊七台,其型号为TC5612塔式起重机,现对TC5612塔式起重机的安装与拆除进行编制施工专项方案,以便指导和控制施工。
二、塔式起重机高度及定位的选择
1、塔式起重机高度的选择:
作为本工程结构施工中主要的垂直运输机械应满足以下要求:
要求塔式起重机爬升高度应满足结构施工要求。
1.2、本工程要求7台塔式起重机工作半径应为50米,基本能满足平面覆盖要求。
1.3、本工程钢筋、模板及各种构件垂直运输工作量大,要求塔式起重机的起重量大、提升速度快,工作效益高,能够满足工期要求。
1.4、根据以上特点选用的塔式起重机应费用合理,有利于降低工程成本,为此,经研究决定使用七台TC5612塔式起重机。
TC5612塔式起重机臂长可达50m,使用附着后最大起升高度超过140m,能够满足结构施工的需要,且科学合理。
根据项目经理部的要求及公司机械设备的具体情况,决定给项目经理部配备四台由福建青平建筑设备租赁有限公司生产的型号为TC5612塔式起重机。
其TC5612塔式起重机的性能详见下表:
机构载荷率
起升机构
M5
运转机构
M4
牵引机构
M4
行起机构
M4
起升高度
倍率
独立固定式
固定附着式
a=2
39m
140m
a=4
39m
80
最大起升重量
5吨
幅度
最大幅度
56m
最小幅度
2.5m
起升机构
倍率
a=2
a=4
起重量(t)
2.5
2.5
1.25
5
5
2.5
速度(m/min)
8.5
40
80
4.25
20
40
功率
5.4
24
24
5.4
24
24
回转机构
电机型号
YZR电机
力矩电机
速度(r/min)
0.6
0~0.6
功率
5.5kw
95N.m
牵引机构
速度
20
40
功率
2.2kw
3.3kw
顶升机构
速度
功率
转速
0.55-0.7m/min
7.5KW
1500r/min
平衡重
臂长
重量
56m
13.5
功率
32.80kw(不包括顶升电机功率)
工作温率
-20℃~40℃
2、塔式起重机定位的选择:
塔式起重机定位应满足以下要求:
2.1、服务范围广,尽量满足工作面的需要,避免服务死角。
2.2、避开建筑物突起部位,减少对施工的影响。
2.3、塔身附着杆件必须安全、方便。
2.4、保证塔式起重机在拆除时有足够的场地条件。
三、塔式起重机基础的设计方案与施工
1、塔式起重机基础的设计方案:
本基础根据机械安装公司提供的说明书及承台大样图施工,桩基础与大型承台相结合的形式,每部塔吊均另外打设4根D=800mm的冲孔灌注桩基础。
桩身砼强度等级为C30,桩身进入卵石层大于2.00m,桩顶分别为5.50m×5.50m×1.35m的大型钢筋砼承台,承台顶面标高为露出地面0.10m。
承台砼强度等级为C30,承台与4根桩浇筑在一起(按图集中桩与承台连接详图施工),桩顶进入承台0.10m。
塔式起重机即安装在钢筋砼承台上(具体详塔吊基础图)。
2、塔式起重机基础的施工:
钢筋砼承台待桩基完成后进行施工,同时将塔式起重机的地脚螺栓予埋在承台内。
在承台砼达到设计强度后,开始安装使用塔式起重机。
其施工工序如下:
2.1、塔式起重机桩基施工。
2.2、钢筋砼承台基坑开挖、砼垫层浇筑。
2.3、承台立模、扎筋,地脚螺栓预埋,砼浇筑。
2.4、塔式起重机安装调试(详机械产品说明书)。
3、塔式起重机的拆除:
在施工任务完成后,即着手拆除塔式起重机。
此时起重臂朝向正东,逐节降机,在降到地面时,汽车吊将起重臂、平衡臂、驾驶室依次拆除。
随即对其基础着手拆除,将凸出的砼破除。
4、塔式起重机基础施工的安全技术措施:
4.1、桩身垂直度偏差不大于1/200,桩位偏差小于50mm。
4.2、桩基钢筋伸入承台35D。
4.3、塔式起重机在使用过程中,要设专业人员定期观测基础沉降,并做好记录。
四、塔吊基础验算
(一)、有关数据及来源
1、TC5612自升塔式起重机参数:
基础荷载表(摘自《TC5612自升塔式起重机使用说明书》)
荷载名称
数值
P1
基础所受的垂直荷载(KN)
700
P2
基础所受的水平荷载(KN)
260
P3
基础承台自重(KN)P3
=5.50×5.50×1.35×25
1021
M
基础所受的倾覆力矩(KN.M)
1350
MK
基础所受的扭矩(KN.M)
200
M
MK
P2
P1、P3
2、塔吊安装位置地质情况:
根据《岩土工程勘察报告书》,确定塔吊安装位置附近地质状况。
(二)、桩基垂直承载力验算:
塔吊基础桩承受最大竖向荷载计算:
塔吊荷载:
P1=650+50=700(KN)
承台自重:
P3=1021(KN)
1、承台基础桩承受最大竖向荷载计算
1)对横轴X计算单位承受最大荷载
工作状态
PX=
+586.25kN/274.25kN
非工作状态
PX=
+536kN/60.72kN
2)对斜轴X′计算单位最大载值
PX=
+540.63kN/319.9kN
非工作状态
PX=
+466.3kN/130.2kN
3、根据桩基设计图纸说明,确定D=500单桩竖向极限承载力设计值为:
2500kN。
单桩竖向承载力最大值为:
Pxmax=586.25kN<2500kN
满足要求。
(三)、承台承载力验算
承台外形尺寸5.50m×5.50m×1.35m,塔吊地脚螺栓预埋在承台内,支脚中心距1465mm,承台强度等级C30,砼总量41立方米。
1、依据规范
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
2、计算信息
(1)几何参数
计算跨度:
Lx=5500mm;Ly=5500mm
板厚:
h=1350mm
(2)材料信息
混凝土等级:
C30fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2ftk=2.01N/mm2Ec=3.00×104N/mm2
钢筋种类:
HRB335fy=300N/mm2Es=2.0×105N/mm2
最小配筋率:
ρ=0.200%
纵向受拉钢筋合力点至近边距离:
as=20mm
保护层厚度:
c=50mm
(3)荷载信息(均布荷载)
永久荷载分项系数:
γG=1.200
可变荷载分项系数:
γQ=1.400
准永久值系数:
ψq=1.000
永久荷载标准值:
qgk=46.540kN/m2
可变荷载标准值:
qqk=0.000kN/m2
(4)计算方法:
弹性板
(5)边界条件(上端/下端/左端/右端):
简支/简支/简支/简支
(6)设计参数
结构重要性系数:
γo=1.00
泊松比:
μ=0.200
3、计算参数:
3.1.计算板的跨度:
Lo=5500mm
3.2.计算板的有效高度:
ho=h-as=1350-20=1330mm
4、配筋计算(lx/ly=5500/5500=1.000<2.000所以按双向板计算):
4.1.X向底板钢筋
1)确定X向板底弯矩
Mx=表中系数(γG×qgk+γQ×qqk)×Lo2
=(0.0368+0.0368×0.200)×(1.200×46.540+1.400×0.000)×5.52
=74.604kN×m
2)确定计算系数
αs=γo×Mx/(α1×fc×b×ho×ho)
=1.00×74.604×106/(1.00×14.3×1000×1330×1330)
=0.003
3)计算相对受压区高度
ξ=1-sqrt(1-2×αs)=1-sqrt(1-2×0.003)=0.003
4)计算受拉钢筋面积
As=α1×fc×b×ho×ξ/fy=1.000×14.3×1000×1330×0.003/300
=187mm2
5)验算最小配筋率
ρ=As/(b×h)=187/(1000×1350)=0.014%
ρ<ρmin=0.200%不满足最小配筋要求
所以取面积为As=ρmin×b×h=0.200%×1000×1350=2700mm2
采取方案d22@150,实配面积2689mm2
4.2.Y向底板钢筋
1)确定Y向板底弯矩
My=表中系数(γG×qgk+γQ×qqk)×Lo2
=(0.0368+0.0368×0.200)×(1.200×46.540+1.400×0.000)×5.52
=74.604kN×m
2)确定计算系数
αs=γo×Mx/(α1×fc×b×ho×ho)
=1.00×74.604×106/(1.00×14.3×1000×1330×1330)
=0.003
3)计算相对受压区高度
ξ=1-sqrt(1-2×αs)=1-sqrt(1-2×0.003)=0.003
4)计算受拉钢筋面积
As=α1×fc×b×ho×ξ/fy=1.000×14.3×1000×1330×0.003/300
=187mm2
5)验算最小配筋率
ρ=As/(b×h)=187/(1000×1350)=0.014%
ρ<ρmin=0.200%不满足最小配筋要求
所以取面积为As=ρmin×b×h=0.111%×1000×1350=2700mm2
采取方案d22@150,实配面积2689mm2
5、跨中挠度计算:
Mk--------按荷载效应的标准组合计算的弯矩值
Mq--------按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值
5.1.计算荷载效应
Mk=Mgk+Mqk
=(0.0368+0.0368×0.200)×(46.540+0.000)×5.52=62.170kN×m
Mq=Mgk+ψq×Mqk
=(0.0368+0.0368×0.200)×(46.540+1.000×0.000)×5.52=62.170kN×m
5.2.计算受弯构件的短期刚度Bs
1)计算按荷载荷载效应的标准组合作用下,构件纵向受拉钢筋应力
σsk=Mk/(0.87×ho×As)(混凝土规范式8.1.3-3)
=62.170×106/(0.87×1330×2715)=19.790N/mm
2)计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率
矩形截面积:
Ate=0.5×b×h=0.5×1000×1350=675000mm2
ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)
=2715/675000=0.402%
3)计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ
ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)
=1.1-0.65×2.01/(0.402%×19.790)=-15.314
因为ψ不能小于最小值0.2,所以取ψ=0.2
4)计算钢筋弹性模量与混凝土模量的比值αE
αE=Es/Ec=2.0×105/3.00×104=6.667
5)计算受压翼缘面积与腹板有效面积的比值γf
矩形截面,γf=0
6)计算纵向受拉钢筋配筋率ρ
ρ=As/(b×ho)=2715/(1000×1330)=0.204%
7)计算受弯构件的短期刚度Bs
Bs=Es×As×ho2/[1.15ψ+0.2+6×αE×ρ/(1+3.5γf')](混凝土规范式8.2.3--1)
=2.0×105×2715×13302/[1.15×0.200+0.2+6×6.667×0.204%/(1+3.5×0.0)]
=1.877×106kN×m2
5.3.计算受弯构件的长期刚度B
1)确定考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ
当ρ'=0时,θ=2.0(混凝土规范第8.2.5条)
2)计算受弯构件的长期刚度B
B=Mk/(Mq×(θ-1)+Mk)×Bs(混凝土规范式8.2.2)
=62.170/(62.170×(2.0-1)+62.170)×1.877×106
=9.386×105kN×m2
5.4.计算受弯构件挠度
fmax=f×(qgk+qqk)×Lo4/B
=0.00406×(46.540+0.000)×5.54/9.386×105
=0.184mm
5.5.验算挠度
挠度限值fo=Lo/200=5500/200=27.500mm
fmax=0.184mm≤fo=27.500mm,满足规范要求!
6、裂缝宽度验算:
6.1.跨中X方向裂缝
1)计算荷载效应
Mx=表中系数(qgk+qqk)×Lo2
=(0.0368+0.0368×0.200)×(46.540+0.000)×5.52
=62.170kN×m
2)带肋钢筋,所以取值vi=1.0
3)计算按荷载荷载效应的标准组合作用下,构件纵向受拉钢筋应力
σsk=Mk/(0.87×ho×As)(混凝土规范式8.1.3-3)
=62.170×106/(0.87×1330×2715)
=19.790N/mm
4)计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率
矩形截面积,Ate=0.5×b×h=0.5×1000×1350=675000mm2
ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)
=2715/675000=0.0040
因为ρte=0.0040<0.01,所以让ρte=0.01
5)计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ
ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)
=1.1-0.65×2.010/(0.0100×19.790)
=-5.502
因为ψ=-5.502<0.2,所以让ψ=0.2
6)计算单位面积钢筋根数n
n=1000/dist=1000/140
=7
7)计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq
deq=(∑ni×di2)/(∑ni×vi×di)
=7×22×22/(7×1.0×22)=22
8)计算最大裂缝宽度
ωmax=αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)(混凝土规范式8.1.2-1)
=2.1×0.200×19.790/2.0×105×(1.9×50+0.08×22/0.0100)
=0.0113mm≤0.30,满足规范要求
6.2.跨中Y方向裂缝
1)计算荷载效应
My=表中系数(qgk+qqk)×Lo2
=(0.0368+0.0368×0.200)×(46.540+0.000)×5.52
=62.170kN·m
2)带肋钢筋,所以取值vi=1.0
3)计算按荷载荷载效应的标准组合作用下,构件纵向受拉钢筋应力
σsk=Mk/(0.87×ho×As)(混凝土规范式8.1.3-3)
=62.170×106/(0.87×1330×2715)
=19.790N/mm
4)计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率
矩形截面积,Ate=0.5×b×h=0.5×1000×1350=675000mm2
ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)
=2715/675000=0.0040
因为ρte=0.0040<0.01,所以让ρte=0.01
5)计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ
ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)
=1.1-0.65×2.010/(0.0100×19.790)
=-5.502
因为ψ=-5.502<0.2,所以让ψ=0.2
6)计算单位面积钢筋根数n
n=1000/dist=1000/14=7
7)计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq
deq=(∑ni×di2)/(∑ni×vi×di)
=7×22×22/(7×1.0×22)=22
8)计算最大裂缝宽度
ωmax=αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)(混凝土规范式8.1.2-1)
=2.1×0.200×19.790/2.0×105×(1.9×50+0.08×22/0.0100)
=0.0113mm≤0.30,满足规范要求
计算钢筋砼承台符合塔式起重机使用要求。
(四)、附着支座和锚固环计算
1、支座力计算
塔机按照说明书与建筑物附着时,最上面一道附着装置的负荷最大,因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。
附着式塔机的塔身可以视为一个带悬臂的刚性支撑连续梁,其内力及支座反力计算如下:
风荷载标准值应按照以下公式计算
Wk=W0×μz×μs×βz
其中W0──基本风压(kN/m2):
W0=0.50kN/m2;
μz──风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》的规定采用:
μz=2.030;
μs──风荷载体型系数:
Us=0.065;
βz──高度Z处的风振系数,βz=0.70
WK=0.50×2.03×0.065×0.7=0.046kN/m2
风荷载的水平作用力
Nw=Wk×B×Ks
其中Wk──风荷载水平压力,Wk=0.046kN/m2
B──塔吊作用宽度,B=2.50m
Ks──迎风面积折减系数,Ks=0.20
经计算得到风荷载的水平作用力q=0.07kN/m
风荷载实际取值q=0.07kN/m
计算结果:
Nw=74kN
2、附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程为:
其中:
3、第一种工况的计算
塔机满载工作,风向垂直于起重臂,考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩和风荷载扭矩。
将上面的方程组求解,其中从0-360循环,分别取正负两种情况,分别求得各
附着最大的轴压力和轴拉力:
杆1的最大轴向压力为:
139kN
杆2的最大轴向压力为:
0kN
杆3的最大轴向压力为:
86kN
杆1的最大轴向拉力为:
54kN
杆2的最大轴向拉力为:
53kN
杆3的最大轴向拉力为:
112kN
4、第二种工况的计算
塔机非工作状态,风向顺着起重臂,不考虑扭矩的影响。
将上面的方程组求解,其中=45,135,225,315,Mw=0,分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为:
96kN
杆2的最大轴向压力为:
6kN
杆3的最大轴向压力为:
76kN
杆1的最大轴向拉力为:
62kN
杆2的最大轴向拉力为:
7kN
杆3的最大轴向拉力为:
91kN
5、附着杆强度验算
5.1、杆件轴心受拉强度验算
验算公式:
=N/An≤f
其中N──为杆件的最大轴向拉力,取N=112kN;
──为杆件的受拉应力;
An──为杆件的的截面面积,本工程选取的是10工字钢,查表可知An=1430mm2;
经计算,杆件的最大受拉应力=112/1430=78.32N/mm2。
最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力216N/mm2,满足要求!
5.2、杆件轴心
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