格构柱塔吊基础方案.doc

目 录一、工程概况1二、编制依据2三、各塔机技术参数2四、塔吊司机安全操作规程3五、塔吊防碰撞措施及安全措施4六、格构柱塔吊桩基施工要求5七、塔吊基础设计6一、工程概况序号项目内容1工程名称平湖市温州商会大厦工程2工程地址平湖市南市区胜利路南侧（市政府新大楼东南侧）3建筑面积94453.14建筑层数地上27层，地下一层5结构形式采用框架剪力墙结构6建设单位平湖市温州商会大厦联建有限公司7设计单位浙江中房建筑设计研究院有限公司8监理单位杭州市建筑工程监理有限公司9勘察单位浙江海北勘察股份有限公司10围护设计浙江海北勘察股份有限公司11工程工期780日历天12质量目标合格（争创优质工程）13安全文明嘉兴市标化工地平湖市温州商会大厦工程项目地块位于平湖市南市区胜利路南侧（市政府新大楼东南侧）。由A座、B座办公楼，C座商业楼和D建筑地下车库组成。A座办公楼结构形式为框剪27层，建筑最高115.70米；B座办公楼为25层，建筑最高为95.4米；C座商业楼35层，最高为21.9米；D地下车库为1层，层高为5米。本工程设计室内地面标高0.000为黄海高程系3.6米，室内外高差0.6米。本工程为加快施工进度，拟采用3台浙江建机集团生产的QTZ63塔式起重机一台（臂长50米，安装高度：A座办公楼120m，B座办公楼100m；C座商业楼30m，本工程3#塔吊采用独立式，1#、2#塔吊采用附着式。1#塔吊位于地下室L轴及L轴向北4.2m交6轴向西4.2m之间；2#塔吊位于地下室J轴和H轴交16轴及16轴向东4.2m之间；3#塔吊位于S轴及S轴向北4.2交14轴及14轴向西4.2m之间。塔吊具体位置见附图。二、编制依据1、塔吊厂家提供的塔吊技术参数。2、浙江海北勘察股份有限公司的温州商会大厦岩土工程勘察报告。3、建筑结构静力计算手册（第二版）；4、结构荷载规范（GB50092001）；5、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）6、建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)7、建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)8、钢结构设计规范9、本工程相关图纸及施工组织设计。10、本公司相关规定。三、各塔机技术参数塔机工作级别A4塔机利用等级U4塔机载荷状态Q2机构工作级别起升机构M5回转机构M4牵引机构M3最大起重量t6工作幅度最小工作幅度2.5最大工作幅度50/43/38起升机构倍率24起重量t1.533366速度m/min80408.540204.3电机功率KW24/24/5.4回转机构回转速度m/min0.6电机功率KW3.7牵引机构牵引速度m/min40/20电机功率KW3.3/2.2顶升机构顶升速度m/min0.6电机功率KW5.5工作压力Mpa14总功率KW31（不含顶升机构电机）平衡重t50m43m38m8.947.926.9塔机自身重t独立式附着式28.852.9工作温度C-2040C设计风压Pa顶升工况工作工况非工作工况最高处100最高处25002080020100m1100大于100m1300四、塔吊司机安全操作规程1、本标准规定了塔吊司机的安全操作要求；2、本标准适用于本工程塔式起重机的安全作业规程；3、引用标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2001塔式机重机操作使用规程ZJB80012-89塔式起重机安全规程GB5144-944、塔吊司机应符合的条件（1）塔吊司机须经过理论学习和一般不少于6个月的培训，考试合格并取得劳动部门核发的操作证，必须了解塔机的构造、工作原理和性能，必须熟知各安全装置的原理和调整方法，熟知机械的操作保养和安全规程。（2）无色肓、视力（包括矫正后）不低于10。（3）无耳聋、高血压、心脏病、癫痫病及其它不适合登高作业的疾病。（4）塔机必须在符合设计要求的基础上工作。（5）塔机正常工作气温为-20。C 40。C，风速低于6级（10.8M/S）.（6）在夜间工作时,除塔机本身备用照明外,施工现场必须备有充分的照明设备。（7）机室内禁止存放润滑油、油棉纱及其它易燃、易爆物品。（8）塔机应定机定人，专机专人负责制，非机人员不得进入司机室和擅自操作，在处理故障时，必须有专职维修人员二人以上。（9）塔机操作必须严格按塔机性能表中规定的幅度和起重量进行工作，不许超载使用。（10）起升、回转等机的操作，必须稳起、稳停，平稳运行逐档慢变速，严禁快速换档，慢速档不得长期使用。（11）回转制动器只能在回转停稳时使用，为防止吊臂被风吹动。严禁当作止动“刹车”。（12）工作中吊钩不得着地或搁在物体上，防止卷筒乱绳。使用时，发现异常噪音或异常情况，应立即停车检查，紧急情况下，任何人发出停车信号，都应停车。（13）塔机不得斜拉或斜吊物品，并禁止用于拔桩等类似的作业，吊臂上的吊篮公供维修时用，工作中不得放在小车上，而应固定在臂架根部。（14）发现绑挂不牢靠，指挥错误或不安全情况，应立即停止操作，并提出改进意见。（15）工作中塔机上严禁有人，并不得在工作中进行调整或维修机械等作业。工作时严禁闲人走近臂架活动范围以内。（16）塔机作业完毕后，回转机构松闸，吊钩升起，小车停在臂架端部，即最大幅度处。（17）应场地限制等原因，塔吊作业必须有专人监控指挥。（18）塔式起重机的维护保养。（19）塔机应当经常进行检查、维护和保养，传动部分应有足够的润滑油，对易损件必须经常检查站、维修或更换，对机械的螺栓，特别是经常振动的零件，如塔身连接螺栓应经常进行检查站上否松动，如有松动则必须 及时拧紧或更换。五、塔吊防碰撞措施及安全措施多塔塔臂防碰撞措施塔吊的位置及安装时必须按下列规定布置及安装。1、平面布置时应尽可能覆盖整个施工面，不产生或少产生盲点；相邻塔吊要有足够的安全距离；塔机回转时覆盖面尽可能少重叠或不重叠。2、塔机垂直运输时应能穿越现场施工构件，确保不同几何尺寸的物件有足够的间隙距离提升到需要的作业平台。3、塔机应有足够的高度，在考虑到吊钩高度、吊索高度和吊物高度以及安全限位高度后，应有足够的垂直距离保证各种不同几何尺寸物件进行水平运输。4、塔机相互间的距离应错开，确保吊钩在最大高度回转时不相互碰撞。5、避开施工范围内的所有设施（如相邻建筑和高压架空线路等），在危险距离内应进行隔离防护。6、坚持中间高、四周低的原则，由于中心位置塔机受周围塔吊的影响和制约较多，因此居中塔机应尽可能保持在高位，并保证其技术性能最好。7、确保塔机回转时与相邻建筑物、构造物及其他设施间的水平和垂直安全距离大于2m，工作中吊物的水平和垂直安全间隙也必须大于2m。8、同步升高和下降，确保群塔相互间的垂直距离符合立体协调方案要求。9、坚持群塔作业运行原则a、低塔让高塔原则：低塔在运转时，应观察高塔运行情况后再运行。b、后塔让先塔原则：塔机在重叠覆盖区运行时，后进入该区域的塔机要避让先进入该区域的塔机。c、动塔让静塔原则：塔机在进入重叠覆盖区运行时，运行塔机应避让该区停止塔机。d、轻车让重车原则：在两塔同时运行时，无载荷塔机应避让有载荷的塔机。e、客塔让主塔原则：另一区域塔机在进入他人塔机区域时应主动避让主方塔机。f、同步升降原则：所有塔机应根据具体施工情况在规定时间内统一升降，以满足群塔立体施工协调方案的要求。六、格构柱塔吊桩基施工要求1) 如果最终确定安装的塔吊不是本计算书选用的塔吊，则桩间距应根据标准节的尺寸调整。并且由于荷载可能有所不同，由项目部及时通知公司技术部门作相应调整复核处理。2) 钢格构柱所用钢材为3号钢，焊条采用E43型。钻孔灌注桩桩身配筋为HRB335级钢筋。3) 钻孔灌注桩的施工应严格按规范要求执行，超灌部分在地下室底板厚度范围内，地下室底板施工时，需将钢格构柱内的混凝土凿除洗净后，焊接钢板止水片作为防渗漏措施。4) 钢格构柱插入灌注桩中部分应按要求与钢筋笼主筋焊接，在下钢筋笼时，应严格控制四根钢格构住的方向成正方形布置，以确保其外围角钢、槽钢加固杆的顺利焊接。5) 角钢外围加固杆应随挖土深度及时焊接，钢格构柱体露在土层以上的未焊接加固杆的高度不得大于2.0M的高度。若使用过程中有异常先兆，可在钢格构柱体内（即四根格构住之间）增焊十字斜撑。6) 钢格构住顶钢平台焊接施工时，应采取多名焊工对称施焊以及其他措施减小焊接变形。7) 钢平台的平整度要求小于1/1000。8) 钢格构住穿地下室顶板部位预留洞口，待塔吊拆除后浇筑。9) 塔吊基础沉降观测每半月一次，垂直度在塔身自由高度时半月测一次，当架设附墙后每月测一次（在安装附墙时必测）。10) 当塔基出现沉降、垂直度偏差超过规定范围时，须进行偏差校正，在附墙未设之前，在最低节与塔吊基脚螺栓间加垫钢片校正，校正过程用高吨位千斤顶顶起塔身，顶塔身之前，塔身用大绳四方缆紧，在确保安全的前提下才能起顶塔身。七、塔吊基础处地下室处理本工程塔吊基础在地下室底板以下，塔吊安装前需要在地下室顶板上的塔吊安装位置预留ah=2.1m2.1m的洞口，在预留洞口下的洞口边300mm做好支撑；绑扎钢筋时对预留洞口进行构造加强处理，将预留洞口纵横钢筋均预留至洞口对边，打弯分到两边（后浇时相邻两根钢筋不大于50%错开搭接，搭接长度大于1000mm），绑扎地下室顶板面筋前在预留洞口边安装好止水钢板，防止施工缝渗水。（如下图所示）八、塔吊基础设计根据浙江海北勘察股份有限公司提供的温州商会大厦岩土工程勘察报告（工程编号：2010115），本基坑开挖影响范围内，地基土依次为：第1层 素填土，灰褐、灰黄色，松散，湿，高压缩性。含大量植物根系及有机质，局部夹少量碎石、砖块，土质疏松，物理力学性质差。层厚1.800.40米左右，全场分布，靠近路边原绿化地段局部地势较高，此层土厚度较大。第2层 粉质粘土，灰黄、褐黄色，可塑软可塑，中偏高压缩性。干强度高，韧性强，摇振反应无，土面光滑。含铁锰质氧化物及少量云母碎屑，孔洞较多，上部土质较好，下部变软，整层土物理力学性质尚好。静探曲线呈低峰状，幅值尚大，静探qc平均值0.80MPa。土层水平渗透系数Kh平均5.3910-7cm/s，垂直渗透系数Kv平均4.1610-6cm/s，属弱透水性土。层顶埋深：高程（黄海高程，以下同）3.080.09米，层厚3.600.70米，全场分布，局部填土较厚地段，此层土变薄。第3层 淤泥质粉质粘土，灰色，流塑，高压缩性。含有机质、少量腐殖质，土质疏软，物理力学性质较差。静探曲线呈平滑状，幅值较低，静探qc平均值0.45MPa。土层水平渗透系数Kh平均4.1410-6cm/s，垂直渗透系数Kv平均5.8210-7cm/s，属弱透水性土。层顶埋深：高程-0.17-0.85米，层厚16.403.50米，厚度变化较大，全场分布。第4-1层 粉质粘土，暗绿褐黄色，可塑，中等压缩性，土面粗糙，摇振反应缓慢，干强度中等，韧性中等。含少量铁锰质氧化物及多量云母碎屑，粉质含量较高，夹少量粉性土，物理力学性质较好。静探曲线呈低峰状，幅值一般，静探qc平均值2.05MPa。土层水平渗透系数Kh平均7.7110-6cm/s，垂直渗透系数Kv平均3.4710-7cm/s，属弱透水性土。层顶埋深：高程-3.76-16.89米，层厚5.601.40米，层顶埋深及厚度变化较大，部分地段3层土厚度较大，此层土缺失或变薄。第4-2层 砂质粉土，褐黄灰黄色、底部局部为青灰色，中密密实，中偏低压缩性。含大量铁锰质氧化物及云母碎屑，物理力学性质较好。静探曲线呈多峰状，幅值较大，静探qc平均值7.22MPa。层顶埋深：高程-7.61-18.59米，层厚17.506.50米，层顶埋深及厚度变化较大，全场分布。1.参数信息 塔吊参数塔吊型号: QTZ63；塔身主弦中心线按1.465m设计未采用附着装置前，基础受力为最大，有关资料如下表：工 况塔机垂直力 Fv（kN）水平力 Fh（kN）倾覆力矩 M（kNm）非工作状态43473.51796 转换承重钢板参数钢板厚度：50；尺寸：600600；加劲板数量：4块，高度100mm，厚度：10 钢格构柱参数塔吊钢格构柱选用角钢+钢板缀条焊接形成的桁架形式。格构柱高度：4.0m，伸入灌注桩长度为2.5m；截面尺寸：400400；主肢采用4根12512512角钢；缀板采用38020010钢板，间距500；格构柱间的加固竿件采用12012010角钢，间距1320 灌注桩参数桩直径：800；混凝土强度：C35；桩主筋：1220；螺旋箍筋：6150；桩设计深度：23m；地质参数序号土层名称土层厚度（m）极限侧阻力kpa极限端阻力kpa抗拔系数1素填土1.1000.72粉质粘土2.151300.73淤泥质粉质粘土10700.74-1粉质粘土3.5213500.74-2砂质粉土12268000.72. 计算简图3. 灌注桩验算1)桩内力分析塔吊xy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，即当吊臂在承台对角线方向。a.竖向力作用下: Nk=Fvk/4+Gk =115.15KNb.偏心力作用下: Nik=(Fvk+Gk)/nMxkyi/yi2MykXi/Xi2其中n桩 数；Fvk相应于荷载效应标准组合时，作用于桩基承台顶面的竖向力；Gk格构柱的自重标准值；Mx,My荷载效应标准组合作用于承台底面通过桩群形心的xy轴的力矩；xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离；Nik相应于荷载效应标准组合单桩桩顶竖向力Nikmax=115.15+(1796+73.50.05)(1.61.414/2)/2(1.61.414/2)2=906.841KNNikmin=115.15-(1796+73.50.05)(1.61.414/2)/2(1.61.414/2)2=-684.103KN2)桩基竖向承载力验算A.理论依据a.轴心竖向力作用下 Nk Rb.偏心竖向力作用下 Nikmax 1.2RR桩基竖向承载力特征值B.单桩竖向承载力特征值计算计算公式如下: Ra=qpaAp+pqsiali其中Ra单桩竖向承载力特征值；qpa桩端端阻力特征值(kN/m2)；qsia桩侧阻力特征值(kN/m2)；Ap桩端截面面积；Ap=0.503m2p桩身周边长度，p =2.513m；li 第i层岩土的厚度；解得： Ra =8000.503+2.513(2.1513+107+3.521+626)=1225.28 kN经计算，桩竖向承载力满足要求3)桩身混凝土强度验算依据建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)计算QApfccfc 混凝土轴心抗压强度设计值，fc=23.5 N/mm2；Q单桩竖向力设计值: Q=1.2434/4+1.2(0.60.60.05+120.10.20.01+740.380.20.01) 78509.810-3+(43.1522.696+619.1331.61.414/4) 9.810-3 +(1.41796+1.4 73.50.05)(1.61.414/2)/2(1.61.414/2)2=1251.84KNAp 桩身横截面面积 Ap=0.503 ；c ：工作条件系数取0.65Apfcc =0.50310323.50.65=7683.325KN经计算，桩身混凝土强度验算满足要求4)基桩抗拔力验算依据建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)A.验算基础呈整体破坏时基桩的抗拔承载力 NkTgk/2+Ggp式中Nk按荷载效应标准组合计算的基桩拔力；Nk=-684.103 KNTgk群桩呈整体破坏时基桩抗拔极限承载力标准值；Tgk =(iiqsikli)/nui-桩群外围周长；qsik-桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值；i-抗拔系数，取0.7Tgk =2.513(0.70132.45+0.70107+0.703.521+0.7626)/4=145.72KNGgp群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数；Ggp=4(1.5+24) 3.14(0.8/2)223/4+2.5132.513-43.14(0.8/2)2 (9.82.15+9.810+9.83.5+9.86)/4=1206.989 KNTgk/2+Ggp=145.72/2+1206.989=1279.849KNB.验算基础呈非整体破坏时基桩的抗拔承载力 NkTuk/2+Gp式中Tuk群桩呈非整体破坏时基桩抗拔极限承载力标准值；Tuk =iqsikiliui-桩身周长；Tuk =2.513(0.70132.45+0.70107+0.703.521+0.7626)=582.88KNGp基桩自重，Gp= (1.5+24) 3.14(0.8/2)223=294.658 KNTuk/2+Gp=582.88/2+345.902=637.342KN经计算，非工作状态时桩抗拔力验算满足要求4. 格构柱验算1) 格构柱截面的力学特性主肢的角钢截面力学计算：Ix= Iy =4423.16+ 28.91(0.5100/2-3.53) 2=54998.16cm4ix = iy = (Ix/A)1/2=54998.16/(428.91)1/2=21.81 2) 格构柱的长细比计算格构柱的长细比计算 y=x= H/ix=4102/21.81=18.34格构柱对最小刚度轴1-1的长细比计算1= l01/i1=30/2.46=12.2 l01：相邻两缀板的净距离，取 l01=500-200=300=30。换算长细比计算0y=0x=（x2+12）1/2=(18.342+12.22)1/2=22.0273) 整体稳定性验算根据钢结构规范，格构柱整体稳定性按下式计算：N/Af其中N：轴心压力的计算值(kN)，取 N=903.65kN；A：格构柱横截面的毛截面面积，取428.91=115.64cm2；：轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数，根据换算长细比0x、0y，查钢结构设计规范得到x=y=0.963903.65103/(0.963115.64102)=81.15N/mm2整体稳定性验算满足要求。4) 分肢稳定性验算缀件采用缀板max=maxox，oy，50=501=12.2 不大于40并且不大于0.5max=0.550 =25分肢稳定性验算满足要求。5) 缀板刚度验算按照规范规定，在同一截面处缀板的线刚度（缀板截面惯性矩和b1的比值）之和不得小于分肢线刚度（分肢截面惯性矩和L1的比值）的6倍4(tbhb3/12)(1/ b1)=4(102003/12)1/(400-23.5310)=80955.2736(Ix0/L1)=6(423.16104/500)=50779.23缀板刚度满足要求。6) 缀板与分肢连接的焊缝计算缀板与分肢连接处的内力为：剪力：Vj = V L1/(2b1) =27.89500/（2329.4）=21.17KN弯矩：Mj = V L1/4 =27.8950010-3/4=3.49 kNm其中：V = (Af/85)(fy/235)1/2=(11564205/85)（235/235）1/2=27889.65N=27.89KNL1：相邻两缀板轴线间的距离； b1：分肢轴线间的距离400-23.5310=329.4A：格构柱横截面的毛截面面积428.91=115.642=115642f：钢材抗压强度设计值取 205N/2 ； fy：钢材的屈服强度缀板与分肢连接采用角焊缝，三面围焊，计算时偏安全仅考虑竖直焊缝焊缝计算公式为：（f/f）2+f21/2ffwf：按焊缝有效截面（heLw）计算，垂直于焊缝长度方向的应力f = Mj/Wf = Mj/（heLw2/6）=3.49103/(271802/6)=0.046N/mm2f：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力f = Vj/Af = Vj /（heLw）=21.17103/（27180）=8.401 N/mm2he：角焊缝的计算厚度he =0.7hf=0.710=7，hf为焊脚尺寸；Lw：角焊缝的计算长度，对每条焊缝取实际长度减去2hf，200-210=180；f：正面角焊缝强度设计值增大系数，对直接承受动力荷载的结构取1.0；ffw：角焊缝强度设计值取160N/2。（f/f）2+f21/2=(0.0462+8.4012)1/2=8.401 N/mm2缀板与分肢连接的焊缝计算满足要求。7) 钢格构柱与塔身基础节连接的转换承重钢板验算 加劲板处转换承重钢板局部承压验算扣除转换承重钢板自重的格构柱顶竖向力设计值(KN) N=434/4+(1796+73.50.05)(1.61.414/2)/2(1.61.414/2)2= 903.65kN作用在转换承重钢板的面荷载903.65103/(600600)=2.51N/2加劲板支座反力F=2.51(6002-4002)/12=41833.33 Nc=F/tw1lz=1.041833.33/10(600-400)/2=41.83 N/2加劲板处转换承重钢板板局部承压满足要求。 转换承重钢板的抗弯强度按下述公式复核验算Mx/(xWnx)+ My/(yWny)f其中Mx、My：同一截面处绕x轴和y轴的弯矩；x、y：截面塑性发展系数，取1.05；Wnx、Wny：对x轴和y轴的净截面模量，Wnx=Wny=600502/6=2500003；f：钢材的抗弯强度设计值取 205N/2Mx、My计算 ： q=2.51400=1004N/=1004KN/m，Mx=My=0.051310040.42=8.241 kNm28.241106/(1.05250000)=62.78 N/2转换承重钢板抗弯强度满足要求。 抗剪强度按下述公式复核验算：VmaxS/(Itw)fv其中Vmax：转换承重钢板截面沿腹板平面的最大剪力，Vmax=903.65KN；S：计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩,（60050/2）（50/4）=1875003；I：毛截面惯性矩600503/12=62500004；tw：腹板厚度取600mm；fv：钢材的抗剪强度设计值取120 N/2(钢板厚度为50mm)。903.65103187500/（6250000600）=45.18 N/2转换承重钢板抗剪强度满足要求。13