塔吊基础设计(QTZ63).docVIP

福州东部新城东浦新苑塔机基础设计一、工程概况福州东部新城东浦新苑位于福州市仓山区盖山镇浦下村，根据工程实际需要，施工现场拟在5#楼、6#楼、7#楼、8#楼各设置一台山东大汉QTZ63塔机作为垂直运输机械，因现有地面承压能力不能满足厂家说明书的要求，故塔机基础需设计计算。塔吊定位时要考虑以下几点：（1）服务范围广，尽量满足施工现场工作面的需要，减少工作死角。（2）尽量避开建筑物的突出部位，减少对施工的影响。（3）尽量保证施工场地物料的堆放、搬运在塔吊工作范围内，减少二次搬运。（4）保证塔吊安装和拆除时所必须的场地和工作条件。考虑到以上几点因素，结合本工程结构设计特点等情况，经研究决定：分别在以下位置安装塔吊5#楼的5-6轴之间，距轴5.8m（臂长为50m，负责3#、5#楼及连体地下室材料垂直运输），塔吊承台基础位于地下室之内，承台面标高与地下室底板底平及-5.2m，塔吊安装高度约65m。6#楼的7-8轴之间，距轴5.8m（臂长为55m，负责2#、6#楼及连体地下室材料垂直运输），塔吊承台基础位于地下室之内，承台面标高与地下室底板底平及-5.2m，塔吊安装高度约65m。7#楼塔吊距A轴4.0m、距3轴4.0（臂长为55m，负责1#、4#、7#楼及幼儿园材料垂直运输），承台面标高高出自然地坪面标高200mm，同时在塔基四周挖设排水沟，塔吊安装高度约60m。8#楼的3-4轴之间、距J轴5.8（臂长为50m，负责8#、9#楼材料垂直运输），承台面标高高出自然地坪面标高200mm，同时在塔基四周挖设排水沟，塔吊安装高度约60m。本工程0.000标高相当于罗零标高 7.750，各栋号塔机具体位置详附图。每部塔机现场没有太大的障碍物和沟、管道等不利因素，场地较为宽敞，地面组装为方便，服务范围均能覆盖各栋号施工场地，塔式起重机安装、拆除均能顺利进行。二、设计依据1. 福建众合开发建筑设计院设计的“福州东部新城东浦新苑”工程施工图纸、设计修改通知单；2.本工程施工合同；3福州东部新城东浦新苑工程勘察报告；4建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；5. 山东大汉建筑机械有限公司QTZ63固定式塔式起重机使用说明书；6.建筑工程施工手册；7.建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50201-2002）；8.混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）。三、塔机基础设计本工程塔机拟选用广西建工的QTZ5510固定式塔式起重机，5#楼塔机最大吊钩高度为48.3m，起重臂安装长度50m；6#楼塔机最大吊钩高度为48.3m，起重臂安装长度55m；7#楼塔机最大吊钩高度为48.3m，起重臂安装长度50m；8#楼塔机最大吊钩高度为48.3m，起重臂安装长度55m；塔机承台面采用方形承台，尺寸为500050001500，标号为C35，经与设计单位商定，塔吊桩采用四根桩径500、型号为AB、壁厚为125的预应力管桩。5#、6#楼塔吊承台面相对标高与同位置底板底标高相同，即为-5.20m。设计桩顶标高-6.60m，桩伸入承台100mm。7#、8#楼塔吊承台面标高比同位置自然地面标高高200mm.。3.1基本参数根据QTZ63的塔机说明书（P15页），基础所受的垂直载荷F1=700KN，基础所受的倾翻力矩（取初装时未加附着时非工作状态下时最大力矩）M=1350KN.m，（基础荷载表详附表）塔身标准节宽度B=1.6m。基 础 荷 载 表荷 载 名 称数值P1基础所受的垂直荷载（KN）700P2基础所受的水平荷载（KN）26M基础所受的倾翻力矩（KN.m）1350MK基础所受的扭矩（KN.m）200四、塔机基础计算选取6#楼塔基进行验算，其余三台参照此台。4.1、塔吊的基本参数信息塔吊型号：QTZ63， 塔吊起升高度H：65.000m，塔身宽度B：1.6m， 基础埋深D：0.000m，自重F1：700kN， 基础承台厚度Hc：1.500m，最大起重荷载F2：60kN， 基础承台宽度Bc：5.000m，桩钢筋级别:II级钢， 桩直径：0.500m，桩间距a：3.6m， 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。 基础所受的水平力：26kN，4.2、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=700.00kN， 塔吊最大起重荷载F2=60.00kN， 作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2(F1+F2)=912.00kN， 塔吊倾覆力矩M=1.41350.00=1890.00kNm4.3、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算 图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。1. 桩顶竖向力的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-94）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。 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=912.00kN； G桩基承台的自重：G=1.2(25BcBcHc)=1.2(205.005.001.50)=1125.00kN； Mx,My承台底面的弯矩设计值，取1890.00kNm； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.55m； 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=(912.00+1125.00)/4+1890.002.552/(22.552)=1250.25kN。最小压力：Nmin=(912.00+1125.00)/4-1890.002.552/(22.552)=-231.75kN。需要验算桩的抗拔2. 承台弯矩的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-94）的第5.6.1条。 其中 Mx1,My1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=3.6/2-0.5/2=1.55m； Ni1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=1250.25-1125/4=969kN；经过计算得到弯矩设计值：Mx1=My1=29691.55=3003.9kNm。4.4、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。 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=1450.00mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；经过计算得：s=3003.9106/(1.0016.705000.001450.002)=0.003； =1-(1-20.003)0.5=0.003； s =1-0.003/2=0.999； Asx =Asy =3003.9106/(0.9991450.00300.00)=4047.28mm2。按构造配筋则需As=0.15%bh0=0.15%45001400=9450mm2，所以取横竖各配22200（三级钢），实际配筋面积为343809880mm29450mm24.5、承台斜截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条。根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，记为V=1250.25kN N我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式： 其中，o建筑桩基重要性系数，取1.00； bo承台计算截面处的计算宽度，bo=5000mm； ho承台计算截面处的计算高度，ho=1450mm； 计算截面的剪跨比，=a/ho此处，a=(5000.00/2-1600.00/2)-(5000.00/2-3600.00/2)=1000mm（桩芯至塔身边距离）；当 3时,取=3，得=0.69； 剪切系数，当0.31.4时，=0.12/(+0.3)；当1.43.0时，=0.2/(+1.5)，得=0.12； fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；则，1.001250.25=1.25105N0.1216.7050001450=14529000N；经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！4.6、承台斜截面抗冲切验算(1)柱墙（塔吊）对承台的冲切依据建筑桩基技术规范JGJ94-2008的第5.9.7条，承台受冲切验算公式为：式中：、柱（墙）冲切系数；求得：=0.517， =1.172；、 分别为、方向的柱截面的边长，=1.6m；、分别为、方向柱边离最近桩边的水平距离，=3.6/2-1.6/2-0.5/2=0.75。承台受冲切承载力截面高度影响系数，当h800mm时，取1.0,h2000mm时，取0.9，其间按线性内插法取值，故=0.947； 承台混凝土抗拉强度设计值，1.57N/mm2；承台冲切破坏锥体的有效高度，=1450mm；上式计算得：221.172(1.6+0.75)0.947145015.7=23750KN 700+60+1890/2.5=1516KN，故满足要求。(2). 基桩对承台的冲切承载力依据建筑桩基技术规范JGJ94-2008的第5.9.8条，承台受基桩冲切的承载力： 式中 不计承台及其上土重的角桩反力设计值，=969kN；角桩冲切系数, =0.495；、从承台底角桩顶内边缘引45冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离，=1.45m；承台外边缘的有效高度，=1.4m；、角桩冲跨比，=0.931；上式计算得：20.495(0.80.5+1.35/2)0.9471.571450=2294KN =969kN,故满足要求！4.7、桩承载力验算桩承载力计算依据建筑桩基技术规范(JGJ94-94)的第4.1.1条。根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1250.25kN桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中，o建筑桩基重要性系数，取1.00； fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=19.10N/mm2； A桩的截面面积，A=1.47105mm2。则，1.001250250=1.25106N19.101.47105=2.81106N；经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！4.8、桩竖向极限承载力验算桩承载力计算依据建筑桩基技术规范JGJ94-2008的第5.3条。根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1250.25kN；单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算： Ra=uqsia.li+qpa.Ap u桩身的周长，u=1.570m； Ap桩端面积,取Ap=0.196m2； li第i层土层的厚度；qsia第i层岩土的桩侧阻力特征值qpa桩端阻力特征值5#楼塔吊桩基础单桩竖向承载力计算需取ZK9钻孔点处的土层参数进行计算，桩端进入卵石层1m,各土层厚度及阻力标准值如下表: 序号 土厚度(m) 土侧阻力标准值(kPa) 土端阻力标准值(kPa) 抗拔系数 土名称1 1.5 35.0 0.00 0 粘土2 3 10.0 0.00 0.70 淤泥3 5.3 40.0 0.00 0.50 中砂4 7.0 10.0 0.00 0.70 淤泥5 17.2 12.0 0.00 0.80 淤泥质土6 2 45.0 1300.00 0.50 中砂7 4.2 12.0 1300.00 0.80 淤泥质土8 3.6 90.0 8000 0.70 砾砂桩端进入持力层1.0m，桩身长41.7m。由于桩端是在第8层土层，所以单桩竖向承载力验算:Ra =1.570（35.01.5+10.03.0+5.340.0+7.010+17.212+2*45+4.2*12+1.0*90）+0.1968000=2369kNN=1250.25kN；所以满足要求!6#楼塔吊基础位于ZK12附近、7#楼塔吊基础位于ZK53附近、8#楼塔吊基础位于ZK41附近,经计算满足要求4.9、桩基础抗拔验算单桩破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值： 其中：Uk桩基抗拔极限承载力标准值； ui破坏表面周长，取ui=d=3.142 0.5=1.571m； qski 桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值； i 抗拔系数，砂土取0.500.70，粘性土、粉土取0.700.80，桩长l与桩径d之比小于20时，取小值； li第i层土层的厚度。Uk=1.571*（10.0*3.0*0.7+5.3*40.0*0.5+7.0*10*0.7+17.2*12*0.8+2*45*0.5+4.2*12*0.8+1.0*90*0.7）=771 kNNmin=231kN桩抗拔满足要求。桩芯处采用6根18（HRB335）连接，F=fy*A=300*1526.04457KN771 kNNmin=231Kn 满足要求。4.10、塔吊基础抗倾覆验算根据高层建筑施工手册中塔式起重机基础的计算公式，整体式混凝土塔吊基础尺寸取决于地基的承载能力和防止塔吊倾覆的需要，为保持基础需要，根据塔吊设计方案，验算在非工作状态下，作用于基础诸力的偏心距应满足公式：E=(M+Hh)/(F+G)B/4M 作用于塔身的不平衡力矩 H 作用于基础上的水平力h 整体基础的高度 F 作用于基础上的竖向力G 基础自重 B 基础宽度E=(1350+26*1.5)/(700+1125)=0.761.25满足要求。六、塔式起重机基础施工1.现场概况 根据现场概况塔吊桩周边工程桩施工完毕及塔吊桩强度达到设计要求时即进行塔吊基础承台施工。基础开挖采用自然放坡，放坡系数为1：1.25。2.塔式起重机基础施工流程：塔吊基础采用预埋螺栓固定基础，塔式起重机管桩的施工挖土至设计标高，进行桩基础承台施工500050001500钢筋混凝土承台的立模扎筋、支脚铁件预埋浇筑混凝土待承台混凝土达到设计的强度等级75%以上后，应进度要求塔式起重安装调试。七、塔式起重机基础施工的安全技术措施1. 管桩由专业施工队伍施工，工程质量参照工程桩。2.塔式起重机在使用过程中，要设专业人员对其基础沉降进行观测，认真做好记录。3.塔式起重机在使用过程中，配置两部对讲机供地面指挥人员与塔机操作人员进行联系，确保施工吊装过程的安全。4.塔吊承台强度需达到75%设计强度后方可进行整机组装。5.塔吊预埋螺栓为高强螺栓，其材料、等级、长度、规格等符合使用说明书要求。6.在浇捣砼前通知租赁公司预埋好地锚螺栓，在浇捣砼时租赁站派专人看护，保证不移位。7.塔吊基础四周要有排水措施，见附图所示。8.塔吊安装均应做好防雷接及隐蔽验收交接手续。六、塔式起重机基础施工塔式起重机基础施工