塔式起重机 PPT课件

塔吊浅基础安全计算 参与人员 文继涛汪运廷王文超代巨祥赵伟纪胡鑫指导老师 张正阳 1 1工程概况 工程位于位于清远市北江北岸 凤城大桥西北侧 一期工程由2栋32层 44层超高层住宅和附属2层商业中心 整体2层地下室组成 一期总建筑面积为147459 71平方米 其中地上面积为115094 67平方米 地下面积为32365 04 高层建筑高度为110 7米 135 3米 建筑用地为32379 68平方米 1 楼由三个单元组成 层数分别为41 44层 2 楼由三个单元组成 层数为32 39层 基地西侧沿路设小区康体中心 基础结构型式为预制管桩桩基础 主体结构型式高层为混凝土框剪结构 多层为混凝土框架结构 综合考虑现场布置 决定在施工现场内布置二台TC7013 10D型塔吊以及一台TC5013型塔吊以满足现场施工要求 2 2 1塔吊部署 1 塔吊有效半径的计算根据现场实际情况 1 2 楼各设置一台TC7013 10D型塔吊 具体情况如下 1 塔吊设置于1 楼B单元1BX 4至1BX 6轴之间 塔吊中心距1BX A轴7 5m 2 塔吊设置于2 楼B单元2B 9至2B 12轴之间 距2B A轴7 2m 3 塔吊设置于5 楼D 5至D 6轴之间 横向D N至D M轴之间 两台高塔工作面可覆盖1 2 楼全部 并且互相之间有部分重叠 进行立体运输作业 TC7013型塔吊最大工作幅度为70米 最大附着起升高度200米 最大起重量为10t 一台低塔覆盖5 楼全部及地下室部分 并且与1 高塔之间有部分重叠 进行立体运输作业 TC5013型塔吊最大工作幅度为50米 最大独立起升高度40米 最大起重量为6t 塔吊基础平面位置见附图 2塔吊基础设计 3 2塔吊基础设计 2 塔吊有效起吊高度的计算塔吊的有效起吊高度H H建 h1 h2 h3其中 H建为塔吊基础面至建筑檐口的总高度 h1为塔吊基础顶至 0 000的距离 h2为吊装物体至吊钩的距离 h3为操作面的高度 1 塔吊 H 146 3 8 8 2 2 159 1 m 2 塔吊 H 128 6 8 8 2 2 141 4 m 3 塔吊 H 11 3 8 8 0 4 2 2 24 5 m 综上 确定两台塔吊的安装高度为 1 塔吊 H 165m 2 塔吊 H 150m 3 塔吊 H 40m 塔吊平面布置详见附图 基础剖面如下图所示 4 5 2 2塔吊选型 根据本工程的特点 两台高塔租用长沙中联重工科技发展股份有限公司生产的TC7013 10D型塔吊 其主要技术参数有 起重半径 65m无斜撑独立起升高度 60m最大起重量 10t 15m处 最大工作幅度的起重量 1 61t每个标准节为 2 00 2 00 3 00m额定功率 60kVA附着上方允许最大悬臂高度为37m一台低塔租用荆州江汉建筑工程机械有限公司生产的TC5013型塔吊 其主要技术参数有 起重半径 50m无斜撑独立起升高度 40m最大起重量 6t 14 1m处 最大工作幅度的起重量 1 307t每个标准节为 1 60 1 60 2 50m额定功率 31kVA 6 2 3塔吊基础的结构设计 塔吊基础采用 500预应力管桩 单桩承载力设计值R 2000KN 单桩抗拔力设计值Rv 500KN 承台混凝土采用C35商品混凝土 在混凝土轴心抗拉强度值应达到C30时 即可进行安装工作 实际安装进入时间以留设的同条件养护混凝土试件抗压强度为准 钢筋采用 级 初步确定平面尺寸6500 6500mm 承台高度1500mm 表中数据为满足塔吊稳定性的最小值 2 3 1TC7013 10D 7 8 9 2 3 1TC5013 塔吊基础采用承台天然基础 承台混凝土采用C35商品混凝土 在混凝土轴心抗拉强度值应达到C30时 即可进行安装工作 实际安装进入时间以留设的同条件养护混凝土试件抗压强度为准 钢筋采用 级 初步确定平面尺寸5000 5000mm 承台高度1350mm 承台顶面为基础底板底面标高 表中数据为满足塔吊稳定性的最小值 10 11 2 4塔吊基础计算 1 塔吊的基本参数信息塔吊型号 TC7013 10D 塔吊起升高度H 165 000m 塔身宽度B 2m 基础埋深D 1 500m 自重F1 1137 41kN 基础承台厚度Hc 1 000m 最大起重荷载F2 100kN 基础承台宽度Bc 6 000m 桩钢筋级别 RRB400 桩直径 0 500m 桩间距a 5m 承台箍筋间距S 200 000mm 承台混凝土的保护层厚度 50mm 空心桩的空心直径 0 25m 2 塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算塔吊自重 包括压重 F1 1137 41kN 塔吊最大起重荷载F2 100 00kN 作用于桩基承台顶面的竖向力F 1 2 F1 F2 1484 89kN 风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算 Mkmax 5535 7kN m 2 4 1TC7013 10D 12 1 桩顶竖向力的计算依据 建筑桩技术规范 JGJ94 2008 的第5 1 1条 在实际情况中x y轴是随机变化的 所以取最不利情况计算 Ni F G n Mxyi yi2 Myxi xi2其中n 单桩个数 n 4 F 作用于桩基承台顶面的竖向力设计值 F 1484 89kN G 桩基承台的自重 G 1 2 25 Bc Bc Hc 1 2 25 6 00 6 00 1 00 1080 00kN Mx My 承台底面的弯矩设计值 取7749 98kN m xi yi 单桩相对承台中心轴的XY方向距离a 20 5 3 54m Ni 单桩桩顶竖向力设计值 经计算得到单桩桩顶竖向力设计值 最大压力 Nmax 1484 89 1080 00 4 7749 98 3 54 2 3 542 1737 24kN 最小压力 Nmin 1484 89 1080 00 4 7749 98 3 54 2 3 542 454 79kN 需要验算桩的抗拔 13 2 承台弯矩的计算依据 建筑桩技术规范 JGJ94 2008 的第5 6 1条 Mx NiyiMy Nixi其中Mx My 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a 2 B 2 1 50m Ni1 扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值 Ni1 Ni G n 1467 24kN 经过计算得到弯矩设计值 Mx My 2 1467 24 1 50 4401 71kN m 4 承台截面主筋的计算依据 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 第7 2条受弯构件承载力计算 s M 1fcbh02 1 1 2 s 1 2 s 1 2As M sh0fy 式中 l 系数 当混凝土强度不超过C50时 1取为1 0 当混凝土强度等级为C80时 1取为0 94 期间按线性内插法得1 00 fc 混凝土抗压强度设计值查表得16 70N mm2 ho 承台的计算高度 Hc 50 00 950 00mm fy 钢筋受拉强度设计值 fy 300 00N mm2 14 经过计算得 s 4401 71 106 1 00 16 70 6000 00 950 002 0 049 1 1 2 0 049 0 5 0 050 s 1 0 050 2 0 975 Asx Asy 4401 71 106 0 975 950 00 300 00 15839 96mm2 由于最小配筋率为0 15 所以构造最小配筋面积为 6000 00 1000 00 0 15 9000 00mm2 建议配筋值 HRB335钢筋 25 175 承台底面单向根数33根 实际配筋值16199 7mm2 5 承台斜截面抗剪切计算依据 建筑桩技术规范 JGJ94 2008 的第5 6 8条和第5 6 11条 斜截面受剪承载力满足下面公式 0V fcb0h0其中 0 建筑桩基重要性系数 取1 00 b0 承台计算截面处的计算宽度 b0 6000mm h0 承台计算截面处的计算高度 h0 950mm 计算截面的剪跨比 a h0此处 a 5000 00 2000 00 2 1500 00mm 当 3时 取 3 得 1 58 剪切系数 当0 3 1 4时 0 12 0 3 当1 4 3 0时 0 2 1 5 得 0 06 fc 混凝土轴心抗压强度设计值 fc 16 70N mm2 则 1 00 1737 24 1737 236kN 0 06 16 70 6000 950 1000 5711 4kN 经过计算承台已满足抗剪要求 只需构造配箍筋 6 桩竖向极限承载力验算单桩竖向承载力验算 R 2000kN N 1737 236kN 单桩承载力设计值R的值大于最大压力1737 24kN 所以满足要求 7 桩基础抗拔验算单桩抗拔承载力验算 Rv 500kN N 454 79kN 15 单桩抗拔承载力设计值Rv的值大于最大抗拔力454 79kN 所以满足要求 8 基础设计综合考虑风险因素 TC7013 10D型塔吊承台平面尺寸加大为6500 6500 高度1500 垫层为100厚C15混凝土 承台混凝土强度等级为C35 底筋 面筋的纵横方向均为 25 175 竖主筋为 20 350梅花形布置 基础剖面图附后 桩芯钢筋按工程结施图施工 桩基采用高强预制 500 125AB型抗拔管桩 2 4 2TC50131 参数信息塔吊型号 TC5013 塔吊起升高度H 40 00m 塔身宽度B 1 6m 基础埋深d 1 00m 自重G 495kN 基础承台厚度hc 1 35m 最大起重荷载Q 60kN 基础承台宽度Bc 5 00m 混凝土强度等级 C35 钢筋级别 HRB335 基础底面配筋直径 25mm2 塔吊对交叉梁中心作用力的计算1 塔吊竖向力计算塔吊自重 G 495kN 塔吊最大起重荷载 Q 60kN 作用于塔吊的竖向力 Fk G Q 495 60 555kN 2 塔吊弯矩计算风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算 Mkmax 1259kN m 3 塔吊抗倾覆稳定验算基础抗倾覆稳定性按下式计算 e Mk Fk Gk Bc 3式中e 偏心距 即地面反力的合力至基础中心的距离 Mk 作用在基础上的弯矩 Fk 作用在基础上的垂直载荷 16 Gk 混凝土基础重力 Gk 25 5 5 1 35 843 75kN Bc 为基础的底面宽度 计算得 e 1259 555 843 75 0 9m 5 3 1 667m 基础抗倾覆稳定性满足要求 4 地基承载力验算依据 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 第5 2条承载力计算 计算简图 混凝土基础抗倾翻稳定性计算 e 0 9m 5 6 0 833m地面压应力计算 Pk Fk Gk APkmax 2 Fk Gk 3 a Bc 式中Fk 作用在基础上的垂直载荷 Gk 混凝土基础重力 a 合力作用点至基础底面最大压力边缘距离 m 按下式计算 a Bc 20 5 Mk Fk Gk 5 20 5 1259 555 843 75 2 635m Bc 基础底面的宽度 取Bc 5m 17 不考虑附着基础设计值 Pk 555 843 75 52 55 95kPaPkmax 2 555 843 75 3 2 635 5 70 766kPa 实际计算取的地基承载力设计值为 fa 120 000kPa 地基承载力特征值fa大于压力标准值Pk 55 950kPa 满足要求 地基承载力特征值1 2 fa大于偏心矩较大时的压力标准值Pkmax 70 766kPa 满足要求 5 基础受冲切承载力验算依据 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 第8 2 7条 验算公式如下 F1 0 7 hpftamho式中 hp 受冲切承载力截面高度影响系数 当h不大于800mm时 hp取1 0 当h大于等于2000mm时 hp取0 9 其间按线性内插法取用 取 hp 0 95 ft 混凝土轴心抗拉强度设计值 取ft 1 57MPa ho 基础冲切破坏锥体的有效高度 取ho 1 30m am 冲切破坏锥体最不利一侧计算长度 am at ab 2 am 1 60 1 60 2 1 30 2 2 90m at 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长 当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时 取柱宽 即塔身宽度 取at 1 6m ab 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长 当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内 计算柱与基础交接处的受冲切承载力时 取柱宽加两倍基础有效高度 ab 1 60 2 1 30 4 20 Pj 扣除基础自重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力 对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力 取Pj 84 92kPa Al 冲切验算时取用的部分基底面积 Al 5 00 5 00 4 20 2 2 00m2Fl 相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值 Fl PjAl Fl 84 92 2 00 169 84kN 允许冲切力 0 7 0 95 1 57 2900 00 1300 00 3936068 50N 3936 07kN Fl 169 84kN 实际冲切力不大于允许冲切力设计值 所以能满足要求 6 承台配筋计算1 抗弯计算依据 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 第8 2 7条 计算公式如下 MI a12 2l a Pmax P 2G A Pmax P l 12 18 式中 MI 任意截面I I处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值 a1 任意截面I I至基底边缘最大反力处的距离 取a1 Bc B 2 5 00 1 60 2 1 70m Pmax 相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值 取84 92kN m2 P 相应于荷载效应基本组合时在任意截面I I处基础底面地基反力设计值 P Pmax 3 a al 3 a 84 92 3 1 6 1 7 3 1 6 54 844kPa G 考虑荷载分项系数的基础自重 取G 1 35 25 Bc Bc hc 1 35 25 5 00 5 00 1 35 1139 06kN m2 l 基础宽度 取l 5 00m a 塔身宽度 取a 1 60m a 截面I I在基底的投影长度 取a 1 60m 经过计算得MI 1 702 2 5 00 1 60 84 92 54 84 2 1139 06 5 002 84 92 54 84 5