广州瑞宝大厦ST5015ST5513塔吊钢格构承台基础设计计算

第1期 施工技术论文集-房屋建筑 总师办广州瑞宝大厦深基坑塔式起重机基础钢结构平台施 工 方 案摘要：本文以广州瑞宝大厦为例，介绍了采用钻孔灌注桩和钢结构平台，将塔吊由基坑底部移升到地面位置，以满足施工需要；详细提供了塔吊桩基和钢结构平台的设计图，与设计计算书。关键词：塔式起重机；钻孔灌注桩；钢结构平台；设计图；设计计算书摘自：总师办 章文湘一、编制说明广州瑞宝大厦工程由四栋30层连体高层住宅、一栋三层幼儿园和两层地下连体车库组成。总建筑面积78000，其中地下车库14000，地面以上建筑全高98.8m，地面以下车库深度9.7m。按施工组织设计的部署，分别于地库基坑中部和基坑西北角内各布置一台ST5015和ST5513型工作半径为50m的塔式起重吊机，用于施工垂直运输。（见瑞宝大厦施工平面布置图）。由于塔吊布置在深基坑内，且根据施工需要和场地情况，基坑和地下结构施工阶段塔吊必须投入使用，因此，塔吊应在基坑开挖前安装好。本方案采用钻孔灌注桩基础和钢结构平台，将塔吊由基坑底部移升到地面位置，在基坑开挖前进行安装，以满足施工需要。二、编制依据1.广州瑞宝大厦工程施工组织设计2. 瑞宝大厦工程设计图3. 塔机安装分包单位提供的ST5015、ST5513型塔机基础受力参数4. 瑞宝大厦工程地质勘察报告5.塔式起重机安全规程GB5144-946.建筑地基基础设计规范GB50007-20027.钢结构设计规范GB50017-20038.钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001三、塔吊基础施工方案总说明1. 施工程序与施工方法：依据施工组织设计选定的塔吊平面位置（见大厦施工平面布置图）测量放线，定出四根格构柱，即钻孔灌注桩的中心位置，做好标志。根据测量定位标志进行钻孔灌注桩成孔、清孔，同时制作灌注桩钢筋笼。将预制好的格构柱套入钢筋笼，与钢筋笼钢筋焊接固定一同下放到桩孔内，按测量定位标志对格构柱进行定位定向，用水准仪测定柱顶标高，并立即予以可靠固定。 格构柱位置、方向、标高固定后，按图2和图3在桩心扦入导管进行第二次清孔，灌注砼到承台顶面标高以上0.51.0m,两天后，桩顶以上的空桩部位用砂填平到地面。四根砼灌注桩完成后，按图2和图3首先焊接格构柱的钢垫板，同时预制H型钢十字梁。H型钢十字梁的制作是先将其中一根切割好的H型钢与另一根完整的H型钢90交叉焊接，磨平焊缝后贴焊连接钢板，完成后将十字钢梁翻过身来，同样操作焊接另一面。H型钢十字梁制作时的翻身由汽车吊进行。钢垫板与格构柱顶焊接完成后，用汽车吊将制作好的十字钢梁吊放到格构柱顶的钢垫板上正确就位，使十字梁的轴线交点到四个格构柱的中心点等距，并使十字梁H型钢的腹板与格构柱的对角线重合，将H型钢的下翼缘与钢垫板焊接，接着焊接加筋钢板。H型钢十字梁与格构柱连接完成后，将槽钢水平系杆焊在H型钢梁端腹板和下翼缘板上。至此，钢平台的平台面结构全部完成。钢平台结构完成后，按图1首先用小挖机配合人工将平台F及平台边线外12m范围的土开挖到钢平台面以下4m的深度（设计标高-5.000m），将第一层水平系杆和第一层斜撑与格构柱电焊连接。至此，塔吊可以在平台H型钢梁上安装并投入使用。以后，随着基坑的分层开挖，每挖到一道水平系杆以下0.5m深度位置，则及时安装一层水平系杆和斜撑。直到挖至格构柱下的砼承台底标高时，凿除高出砼承台底面以上的砼灌注桩桩头，绑扎承台钢筋，灌注承台砼。2. 施工技术要点钢平台施工要点：a 钢平台及格构柱支架应按照建筑钢结构焊接技术规程（JG81-2002）加工完成，并经验收合格方可进入现场安装；b 格构柱施工完成后垂直度不得大于1/300；钢柱中心水平位移不得大于2cm；平台面标高偏差不得大于1cm,格构柱边应和轴线相平行，偏差角不得大于10；c 焊接采用手工焊，E43焊条，焊缝质量要求1级；d钢平台使用钢材须进行材料性能检验，合格后方能使用；e 构件焊接时应控制焊接变形和焊接残余应力的影响；f 必须完成钢平台架四周第一道剪刀撑和水平杆（22b）后才能安装塔吊；g 图中未注明的焊缝高度不得小于8mm；h 在焊接时，应一端一端焊接，焊完杆件一端后等温度冷却后再进行另一端的焊接，避免焊接温度应力过大，影响设计强度；i 在焊接钢平台支架过程中，上部塔吊应停止工作。在挖土过程中，严禁挖机盲目挖掘，在有格构柱的位置，应采用人工挖掘，严禁挖机碰撞钢柱。格构柱在位于房屋基础底板h/2处须焊接钢板止水片，防止格构柱处底板渗水；在格构柱与楼板交接处，楼板沿格构柱留出300300mm洞口，待塔吊拆除后后浇，洞口按构造要求增加配筋。四、塔吊桩基和钢结构平台设计图见下图所示五、塔吊桩基和钢结构平台设计计算书1. 平台钢梁 荷载分析，根据塔机生产厂家提供的ST5015/ST5513塔机在标准高度时基受力参数图表：（如下图所示）M（N.m）P(N)Fh(N.m)F1(N)F2(N)Ms(N.m)工作状态128741053922020280-814290448400130710非工作状态180600046510088700-9739607578000 对塔吊生产厂提供的塔吊基础受力图表的分析工作状态 p/4=539.22KN4=134.805KNF1=+=715.8KN表中F1（=814.3KN）F2=+-=446.2KN表中F2（=448.4KN）非工作状态 p/4=465.1KN4=116.275KNF1=+=967.25KN表中F1（=974KN）F2=+-=734.7KN表中F2（=757.8KN） 钢平台钢梁受力简图 根据荷载分析情况，宜采用生产厂提供的参数表中，非工作状态时的F1和F2为设计荷载RA=(-757.8*3.25+974*0.99）4.24+1.29*4.24/2=-350.7KNRB=(-757.8*0.99+974*3.25）4.24+1.29*4.24/2=572.4KNMmax=572.4*0.99-(1/2）*1.29*0.992=566.04KN.mMmax=-350.7*3.25+757.8*2.26-(1/2）*1.29*3.252=566.04KN.m 整体稳定 HM500300(4483001118)计算参数：b=1.75 y=30.2 A=164.4m2 h=488mm Wx=2930cm3 t1=11mmb= b*(4320/2)*(Ah/Wx)*=1.75*(4320/30.22)*(16440*488/2930*103)* =22.967b =1.07-(0.282/b)=1.06 取1=193N/mm2f=205N/mm2 满足 局部稳定翼板 9腹板 85 满足 抗剪Vmax=572.4KN Ix=71400cm4 tw=11mm Sx=1550cm3Jmax=fv=125N/mm2 满足 刚度DB段:Wc=mmL/800=4mmAB跨:W0=1.52mmL/800=5.3mm(载荷q对钢梁的挠度影响极微,约去不计) 满足2. 桩基础砼灌注桩，参照地勘报告中图2.2，图3.4，表1，表2，取4-4剖面图的ZK18孔参数计算桩的承载力。持力层为5层，桩尖进入5层1.72m。 端土承载力设计值经深度修正为：2*18KN/m3*(8.3m-1.5m)+280Kpa*1.2=580.8Kpa取550Kpa桩径850 S=2.67m A=0.567m2 砼C30 单桩抗压承载力桩顶最大竖向压力为NB荷载NB 平台梁最大支座反力572.4KN 平台面水平力诱发的竖向力88.7KN*8.5m4.24m=177.82KN钢平台重:格构柱:（1.611KN/格）*20格=32.22KN20槽钢系杆:0.258KN/m*3.53m*2.414*3=6.6KN平台梁及附件:1.29KN/m*2.5m*2=6.45KN桩身自重:25*0.567*7.7=109.15KN砼承台:25*4.62*0.64=79.4KNNb=984KN地基承载力R1=(17*2.88+35*3.1+40*1.72)*2.67*1.2+550*0.56=1036.8KNNB=984KN 满足桩身抗压承载力(按C20砼算)R2=0.8*10N/mm2*0.567*1061000=4536KNNB 满足 单桩抗拔承载力单桩最大拔力Nmax=NANA 平台梁最小支座反力：-350.7KN 平台面水平力诱发的竖向力:(88.7KN.m1.35m*9.3m4.24m)=-144KN 钢平台:45.27KN 砼承台:79.4KN 桩身:109.15KNNA =-261KN地基土摩阻力R1=0.7*(17*2.88+35*3.1+40*1.72)*2.67*1.2=507KN NA=261KN 满足桩身抗拉配筋，竖向受拉，配筋率按最小0.2%，竖筋总面积As=0.567*106*0.2%=1134mm2II级钢f=300N/mm2*1134mm21000=340KN NA 满足用1016 As=2010mm21134 mm23、格构柱b*h=460mm*460mm 柱肢选用4根L160*16，其截面特征为A=4910*4=19640mm2 ix=iy=0.43*460=197.8mm lOx=lOy=8700mmZO=45.5mm i1=31.4mm柱肢重心距b1=b-2ZO=460-2*45.5=369mm缀板高度bp2b1/3=246mm, 取250mm缀板厚度tb1/40=9.23mm, 取12mm 缀板净l01=取650mm缀板中心距:L1=l01+bp=650+250=900mm 整体稳定查表得 =0.844柱承轴向压力N=平台钢梁最大支座反力+格构柱及钢平台构件重=572.4+(177.82+32.22+6.6+6.45)*1.2=840.11KNf=215N/mm2 满足 刚度 分肢稳定性 且40 满足 钢平台与格构柱的连接焊缝 柱顶最大拔力Nmax=平台梁支座反力RA=350.7KN 取焊缝高度hf=10mm 贴角焊缝强度设计值=160N/mm2 焊接条件影响系数取0.9 则连接焊缝的长度钢平台与格构柱连接处，十字钢梁与钢垫板的连接，钢垫板与格构柱缀板的连接。格构柱顶缀板与格构柱角钢肢的连接等，各连接焊缝的高度均不小于10mm，焊缝总长均不小于400mm，则各连接焊缝视连接情况进行等分，对称布置。4、刚平台支架整体稳定性 腹杆AC、CD、DE初选用20b槽钢，其截面特征为A=3280mm2 iy=2