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目 录
1编制依据 1
2工程概况 1
3塔吊型号选择 2
4塔吊布置方式 4
4.1平面布置原则 4
4.2塔吊平面定位 5
5塔吊基础设计 6
6基础施工及验收 7
6.1施工方法 7
6.2基础验收 8
7塔吊底层防护措施 9
8塔吊基础计算书 10
8.1 QTZ40塔吊四桩基础 10
8.2 QTZ80塔吊四桩基础 14
9附图 17
附图一、施工现场塔吊定位平面布置图 17
附图二、QTZ40/50管桩承台混凝土基础设计图 17
附图三、QTZ80管桩承台混凝土基础设计图 17
1编制依据
1、本工程施工图纸及施工组织设计;
2、《XX公寓房岩土工程勘察报告》2012.5;
3、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》 JGJ187-2009;
4、《混凝土结构设计规范》 GB50010—2010;
5、《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2012;
6、《建筑桩基技术规范》 JGJ94-2008;
7、《建筑地基与基础施工质量验收规范》 GB50202-2002;
8、《建筑机械使用安全技术规程》 JGJ33-2012;
9、XX有限公司生产的QTZ40,XX有限公司生产的QTZ80型塔式起重机使用说明书。
2工程概况
XX公寓房项目位于湖州市长兴县永畅物流园内,总建筑面积为102734.5㎡,小区由29栋多层,1栋幼儿园,1栋农贸市场及配套商业等组成,框架结构,建筑层数为六层,建筑最高度为22.3m,现以北为第一标段,高压线以南为第二标段,当前施工第一标段,合计18栋单体与2#地车车库,由于楼座单体较多,一次施工投入大,各专业班组协调量大,管理上是本工程的一个难点,±0.000相当于黄海高程4.150m。
其中,各栋高层层数及建筑高度如下表:
单体楼号
建筑层数(地上/地下)
建筑高度(m)
建筑面积(㎡)
12#/22#
6
17.85
371.31
13#/25#/26#/27#
6
17.85
495.53
14#/15#/16#
6/1
17.85
358.29
17#/18#/23#/24#
6
17.85
724.64
19#/20#/21#
6/1
17.85
.351.89
30#
2
10.4/18.7
1359.81
31#
2
10.4/18.7
812.96
2#半地下车库
0.5/0.5
1.55
6762
同时,根据XX勘察院于2012年05月提供的《XX公寓房岩土工程勘察报告》中的场地地质岩土构成及性质分析评价如下表:
地质层
名称
层厚(m)
性能
第一层
杂填土
0.50-0.90
性质较差,承载力较低
耕土
0.30-0.50
性质较差,承载力较低
第二层
粉质粘土
0.50-0.90
性质一般,承载力一般
第三层
粘土
3.00-6.00
性质好,具较高的承载力和抗剪强度
第四层
粉质粘土
1.30-10.5
性质一般,承载力一般
淤泥质粉质粘土
1.90
性质较差,承载力较低
第五层
粘土
4.80-12.2
性质好,具较高的承载力和抗剪强度
第六层
粉土
6.60-15.20
具较高的承载力,可作预制桩的桩端土持力层
第七层
粉质粘土
0.50-3.50
性质差,承载力低,不适合做持力层
第八层
粉质粘土
2.70-7.60
可作预制桩的桩端土持力层
第九层
粉细砂
0.90-3.20
可作预制桩的桩端土持力层
第十层
粘土
1.00-5.30
可作预制桩的桩端土持力层
第十一层
圆硕石
2.65-5.30
可作预制桩或钻孔灌注桩的桩端土持力层
第十二层
卵石
11.5
性质好,可做钻孔灌注桩的桩端土持力层
3塔吊型号选择
本工程选用QTZ40、QTZ50和QTZ80三种型号塔吊,具体参数详见下表:
QTZ40型号塔吊技术性能参数
机构工作级别
起升机构
M5
回转机构
M4
变幅机构
M4
额定起重力矩(KN.m)
400
起重工作幅度(m)
最小2
最大47
最大工作高度(m)
独立式
30
附着式
90
最大起重量(t)
6
起升机构
型号
--
倍率
4(2)
起重量/速度(m/min)
35/17.5/5
电机型号、功率(KW)
15/15/4KW
变幅机构
速度(m/min)
17/38
电机型号/功率(kw)
2.4KW
回转机构
速度(r/min)
0.6
电机型号/功率(kw)
3.7KW
顶升机构
速度(m/min)
0.6
功率(kw)
5.5
工作压力(mpa)
20
平衡重(t)
最大工作幅度(m)
47m
40m
重量(t)
6.5
5.5
总功率(kw)
34.7(不包括顶升电机)
工作温度(℃)
-20~40℃
整机重量(不含平衡重)
19.1t
QTZ80型号塔吊技术性能参数
机构工作级别
起升机构
M5
回转机构
M4
变幅机构
M4
额定起重力矩(KN.m)
800
起重工作幅度(m)
最小2
最大58
最大工作高度(m)
独立式
40
附着式
140
最大起重量(t)
6
起升机构
型号
YZTD225L2-4/8/32
倍率
α=2
α=4
起重量/速度(m/min)
3/8.6
3/40
1.5/80
6/4.3
6/20
3/40
功率(KW)
24/24/5.4KW
设幅机构
速度(m/min)
0.6
电机型号/功率(kw)
Y112M-4/5.5KW
回转机构
速度(r/min)
0.6
电机型号/功率(kw)
YZR132M2-6/3.7KW
顶升机构
速度(m/min)
0.6
功率(kw)
5.5
工作压力(mpa)
20
平衡重(t)
最大工作幅度(m)
58
53
48
43
38
重量(t)
15.4
14.3
13.2
11.5
9.8
总功率(kw)
34.7(不包括顶升电机)
工作温度(℃)
-20~40℃
整机重量(不含平衡重)
独立式
附着式
33t
69t
QTZ50型号塔吊技术性能参数
机构工作级别
起升机构
M5
回转机构
M4
变幅机构
M4
额定起重力矩(KN.m)
400
起重工作幅度(m)
最小2
最大47
最大工作高度(m)
独立式
30
附着式
90
最大起重量(t)
6
起升机构
型号
倍率
4(2)
起重量/速度(m/min)
35/17.5/5
电机型号、功率(KW)
15/15/4KW
变幅机构
速度(m/min)
17/38
电机型号/功率(kw)
2.4KW
回转机构
速度(r/min)
0.6
电机型号/功率(kw)
3.7KW
顶升机构
速度(m/min)
0.6
功率(kw)
5.5
工作压力(mpa)
20
平衡重(t)
最大工作幅度(m)
47m
40m
重量(t)
6.5
5.5
总功率(kw)
34.7(不包括顶升电机)
工作温度(℃)
-20~40℃
整机重量(不含平衡重)
19.1t
4塔吊布置方式
4.1平面布置原则
1、功能原则:满足施工进度要求(垂直运输能力、大臂覆盖范围、关键线路为主);
2、安全原则:避开周围障碍物(高压线、建筑物、群塔塔身)或保证安全距离;
3、工艺原则:便于塔吊安装与拆卸,控制附墙距离与角度;
4、经济原则:在满足上述原则下,控制塔吊租赁费用,尽量降低施工成本。
4.2塔吊平面定位
根据上述布置原则,同时结合工程的具体场地环境、地质条件、基坑深度、发包时间、工期要求和塔吊何时投入使用等因素,当前高压线以北I标段工程施工选用五台塔吊,规格型号为QTZ40(4708)、QTZ50(5008)和QTZ80(5810)。其中:
12#楼、22#楼、30#楼、31#楼合用一台塔吊,塔吊大臂覆盖半径为47m,独立式塔吊,编号为5#塔吊,QTZ40(4708);
13#楼、14#楼、21#楼、27#楼及其周边地下车库合用一台塔吊,塔吊大臂覆盖半径为58m,独立式塔吊,编号为6#塔吊,QTZ80(5810);
15#楼、16#楼、19#楼、20#楼、25#楼、26#楼及其周边地下车库合用一台塔吊,塔吊大臂覆盖半径为50m,独立式塔吊,编号为7#塔吊,QTZ50(5008);
17#楼、24#楼、32#楼及其周边地下车库合用一台塔吊,塔吊大臂覆盖半径为50m,独立式塔吊,编号为8#塔吊,QTZ50(5008)。
18#楼、23#楼及1#变电所合用一台塔吊,塔吊大臂覆盖半径为47m,独立式塔吊,编号为9#塔吊,QTZ40(4708)。
关于五台塔吊的平面定位,具体详见:附图一、施工现场塔吊定位平面布置图。其中,四台塔吊的平面定位位置及节点图,详见下表所述:
塔吊平面定位位置节点
5#塔吊,QTZ40(4708)
6#塔吊,QTZ80(5810)
位于22#楼南侧,基础中心与轴线5重合、离轴线22-A的距离为6000mm。
位于21#楼东北侧,基础中心离轴线21-23的距离为3000mm、离轴线21-G的距离为8000mm。
7#塔吊,QTZ50(5008)
8#塔吊,QTZ50(5008)
位于20#楼北侧,基础中心在轴线20-5之上,离轴线20-G的距离为5000mm。
位于32#楼东北侧,基础中心在轴线32-8之上,离轴线32-G的距离为4000mm。
9#塔吊,QTZ40(4708)
位于23#楼南侧,基础中心在轴线23-31之上,离轴线23-B的距离为5000mm。
5塔吊基础设计
塔吊位于地下车库以外,不需要穿过地下车库底板和顶板,塔吊基础顶标高同楼座单体单桩承台顶标高。塔吊基础承台位于为粉质粘土和淤泥质粉质粘土,其地基承载力不能满足塔吊地基承载力fak≥0.2Mpa的要求,故需要对塔吊基础进行地基处理。
塔吊基础进行打桩处理,基础类型为:管桩+承台。打桩施工同主体工程,通过塔吊基础计算书得出:每个塔吊基础下部打四根同工程桩型号相同的预制管桩,即PHC-500(100)A-C80-12,9a型号管桩,有效桩长、进入持力层深度及单桩承载力同相应楼座工程桩。
根据设计图纸,本工程塔吊参照的楼座单体的单桩承台CT-1室外顶标高为-1.000m,接近场内自然标高,塔吊基础各设计施工标高具体详见下表:
各楼塔吊基础施工标高参考表
塔吊编号
基础顶标高(m)
承台厚度(m)
承台底标高(m)
桩顶标高(m)
有效桩长(m)
5#塔吊
-1.000
1.2
-2.200
-2.100
21
6#塔吊
-1.000
1.35
-2.350
-2.250
24
7#塔吊
-1.000
1.2
-2.200
-2.100
21
8#塔吊
-1.000
1.2
-2.200
-2.100
21
9#塔吊
-1.000
1.2
-2.200
-2.100
21
本次工程塔吊基础形式采用两种类型,承台尺寸及配筋具体详见:
附图一、QTZ40/50塔吊管桩承台混凝土基础设计图;
附图二、QTZ80塔吊管桩承台混凝土基础设计图。
6基础施工及验收
6.1施工方法
1、打桩施工
本次塔吊基础承台下部采用预制静压管桩,在桩基工程施工到此区域时,同工程管桩一起施工,避免桩基二次进场,其施工方法同工程桩,其施工工艺及质量控制要点详见《桩基工程专项施工方案》,桩身混凝土浇灌至自然地坪面,施工承台时必须凿除上段1.5米桩身混凝土浮浆层。
详见:《桩基工程专项施工方案》。严格按照塔吊基础管桩设计指标进行控制,保证桩顶标高、有效桩长、单桩承载力、进入持力层深度满足规定要求。
2、管桩与承台连接
根据现场配桩的实际情况,桩头处理会出现三种情况:一是不处理;二是接桩处理;三是截桩处理。针对这三种情况,节点处理做法如下:
3、承台钢筋绑扎
承台截面尺寸为4500*4500mm和5000*5000mm两种,承台底筋和面筋均为双层,钢筋规格为B20@220mm,钢筋两端弯钩长度50mm,竖向箍筋为B14@440mm,间隔布置,钢筋采用18#铁丝绑扎。施工严格按照塔吊基础设计图配筋进行施工,施工完成后进行隐蔽验收。
4、单肢埋设底架施工
将预埋螺栓及垫板与预埋螺栓定位框装配在一起。为了便于施工,当钢筋捆扎到一定程度时,将装配好的预埋螺栓和预埋螺栓定位框整体吊入钢筋网内。再将8根B20的钢筋将预埋螺栓连接,在预埋螺栓组附近浇筑混凝土基础时使用的钢筋既不能切断,也不能减少。吊起装配好的预埋螺栓和预埋螺栓定位框整体,浇筑混凝土。在预埋螺栓定位框上加工找水平,保证预埋后定位框中心线与水平面的垂直度小于1/1000。固定支腿周围混凝土充填率必须达到95%以上。预埋螺栓定位架安装示意图如下所示:
5、防雷与接地
塔机的避雷装置在基础施工时首先预埋好,塔机的避雷针可用横截面不小于16mm2的绝缘铜电缆或横截面30mm×3.5mm表面经电镀的金属条直接与基础底板钢筋焊接相连,接地件至少插入土体以下1.5m,本次接地件采用正规的接地桩,如钢管Φ33*4.5mm,长度1.8m或70*70mm长1.5m的角钢。
6、混凝土浇筑及养护
钢筋隐蔽验收合格后,组织浇筑混凝土,强度等级为C35,浇筑过程中,确保振捣密室,注意不要触碰预埋螺栓,确保预埋螺栓位置固定。混凝土浇筑完成后,要及时进行养护,基础混凝土强度等级未达到80%之前,不允许塔吊安装。按塔机说明书,核对基础施工质量关键部位,基础应验收合格后,方可使用。
6.2基础验收
1、检测塔机基础的几何位置尺寸误差,应在允许范围内,测定水平误差大小,以便准备垫铁。
2、基础表面平整度允许偏差1/1000,机脚螺丝应严格按说明书要求的平面尺寸设置,允许偏差不得大于5mm。
3、基础混凝土浇筑完毕后应浇水养护,达到混凝土设计强度方可进行上部结构的安装作业。如提前安装必须有同条件养护混凝土试块试验报告,强度达到安装说明书要求;塔吊基础混凝土浇筑后应按规定制作试块,基础内钢筋必须经质检部门、监理部门验收合格方可浇筑混凝土,并应作好、隐检记录;以备作塔吊验收资料;钢筋、水泥、砂石集料应具有出厂合格证或试验报告。
4、塔吊基础底部土质应良好,开挖经质检部门验槽,符合设计要求及地质报告概述方可施工。
5、塔吊基础施工后,四周应排水良好,以保证基底土质承载力。
6、基础塔吊混凝土拆模后应在四角设置沉降观测点,并完成初始高程测设,在上部结构安装前再测一次,以后在上部结构安装后每半月测设一次,发现沉降过大、过快、不均匀沉降等异常情况应立即停止使用,并汇报公司工程技术部门分析处理后,方可决定可断续使用或不能使用。
7塔吊底层防护措施
8塔吊基础计算书
8.1 QTZ40塔吊四桩基础
一、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:QTZ40, 塔吊起升高度H:33.000m,
塔身宽度B:1.6m, 基础埋深D:1.200m,
自重F1:256kN, 基础承台厚度Hc:1.200m,
最大起重荷载F2:40kN, 基础承台宽度Bc:4.500m,
桩钢筋级别:HRB335, 桩直径或者方桩边长:0.600m,
桩间距a:2.2m, 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:0.35m。
二、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=256.00kN,
塔吊最大起重荷载F2=40.00kN,
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=355.20kN,
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算:
Mkmax=846.68kN·m;
三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
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=355.20kN;
G──桩基承台的自重:G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(25×4.50×4.50×1.20)=729.00kN;
Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取1185.35kN·m;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=1.56m;
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=(355.20+729.00)/4+1185.35×1.56/(2×1.562)=652.04kN。
最小压力:Nmin=(355.20+729.00)/4-1185.35×1.56/(2×1.562)=-109.94kN。
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》(JGJ94-2008)的第5.6.1条。
Mx = ∑Niyi
My = ∑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=0.30m;
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值,Ni1=Ni-G/n=469.79kN;
经过计算得到弯矩设计值:Mx=My=2×469.79×0.30=281.87kN·m。
四、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第7.2条受弯构件承载力计算。
αs = M/(α1fcbh02)
ζ = 1-(1-2αs)1/2
γs = 1-ζ/2
As = M/(γsh0fy)
式中,αl──系数,当混凝土强度不超过C50时,α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,α1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=1150.00mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
经过计算得:αs=281.87×106/(1.00×16.70×4500.00×1150.002)=0.003;
ξ =1-(1-2×0.003)0.5=0.003;
γs =1-0.003/2=0.999;
Asx =Asy =281.87×106/(0.999×1150.00×300.00)=818.18mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
4500.00×1200.00×0.15%=8100.00mm2。
建议配筋值:HRB335钢筋,20@220,承台双层双向底层面层根数均40根。
五、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:
γ0V≤βfcb0h0
其中,γ0──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=4500mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1150mm;
λ──计算截面的剪跨比,λ=a/h0此处,a=(2200.00-1600.00)/2=300.00mm;当 λ<0.3时,取λ=0.3;当 λ>3时,取λ=3,得λ=0.30;
β──剪切系数,当0.3≤λ<1.4时,β=0.12/(λ+0.3);当1.4≤λ≤3.0时,β=0.2/(λ+1.5),得β=0.20;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
则,1.00×652.04=652.037kN≤0.20×16.70×4500×1150/1000=17284.5kN;
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋,竖向截面配筋HRB335钢筋,14@440。
六、桩竖向极限承载力验算
依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.2-3条,单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算:
R = ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc
Qsk = u∑qsikli
Qpk = qpkAp
Qck = qckAc/n
其中 R──单桩的竖向承载力设计值;
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值;
Qpk──单桩总极限端阻力标准值;
Qck──相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值;
qck──承台底1/2承台宽度深度范围(≤5m)内地基土极限阻力标准值,qck= 200.000 kPa;
Ac──承台底地基土净面积,Ac=4.500×4.500-4×0.283=19.119m2;
n──桩数量,n=4;
ηc──承台底土阻力群桩效应系数,ηc=ηciAci/Ac+ηceAce/Ac
ηs, ηp, ηc──分别为桩侧阻群桩效应系数,桩端阻群桩效应系数,承台底土阻力群桩效应系数;
γs,γp, γc──分别为桩侧阻抗力分项系数,桩端阻抗力分项系数,承台底土阻抗力分项系数;
qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值;
qpk──极限端阻力标准值;
u──桩身的周长,u=1.885m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.283m2;
li──第i层土层的厚度;
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 8.59 58.00 1270.00 0.80 粘性土
2 12.50 53.00 1700.00 0.70 粉土
由于桩的有效长度为21.00m,单桩竖向承载力验算:
R=1.88×(8.59×58.00×0.87+2.41×53.00×1.13)/1.65+1.28×1700.00×0.283/1.65+0.53×(200.000×19.119/4)/1.700=1.33×103kN>N=652.037kN;
上式计算的R的值大于最大压力652.04kN,所以满足要求!
七、桩基础抗拔验算
非整体破坏时,桩基的抗拔极限承载力标准值:
Uk=Σλiqsikuili
其中:Uk──桩基抗拔极限承载力标准值;
ui──破坏表面周长,取ui=πd=3.142 ×0.6=1.885m;
qsik ──桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值;
λi ──抗拔系数,砂土取0.50~0.70,粘性土、粉土取0.70~0.80,桩长l与桩径d之比小于20时,λ取小值;
li──第i层土层的厚度。
经过计算得到:Uk=Σλiqsikuili=919.83kN;
整体破坏时,桩基的抗拔极限承载力标准值:
Ugk=(ulΣλiqsikli)/3= 1821.82kN
ul ──桩群外围周长,ul = 4×(2.2+0.6)=11.20m;
桩基抗拔承载力公式:
γ0N≤ Ugk/2+Ggp
γ0N≤ Uuk/2+Gp
其中 N - 桩基上拔力设计值,Nk=109.94kN;
Ggp - 群桩基础所包围体积的桩土总自重设计值除以总桩数,Ggp =431.20kN;
Gp - 基桩自重设计值,Gp =51.30kN;
Ugk/2+Ggp=1821.818/2+431.2=1342.11kN > 1.0×109.937kN
Uuk/2+Gp=919.834/2+51.296=511.21kN > 1.0×109.937kN
桩抗拔满足要求。
八、桩配筋计算
1、桩构造配筋计算
As=πd2/4×0.65%=3.14×6002/4×0.65%=1838mm2
2、桩抗压钢筋计算
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!
3、桩受拉钢筋计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第7.4条正截面受拉承载力计算。
N ≤ fyAs
式中:N──轴向拉力设计值,N=109936.56N;
fy──钢筋强度抗压强度设计值,fy=300.00N/mm2;
As──纵向普通钢筋的全部截面积。
As=N/fy=109936.56/300.00=366.46mm2
建议配筋值:HRB335钢筋,620,实际配筋值1885.2 mm2。
依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008),
箍筋采用6-8@200-300mm,宜采用螺旋式箍筋;受水平荷载较大的桩基和抗震桩基,桩顶3-5d范围内箍筋应适当加密;当钢筋笼长度超过4m时,应每隔2m左右设一道12-18焊接加劲箍筋。桩锚入承台30倍主筋直径,伸入桩身长度不小于10倍桩身直径,且不小于承台下软弱土层层底深度。
8.2 QTZ80塔吊四桩基础
一、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:QT80A, 塔吊起升高度H:30.000m,
塔身宽度B:1.6m, 基础埋深D:1.350m,
自重F1:844kN, 基础承台厚度Hc:1.350m,
最大起重荷载F2:60kN, 基础承台宽度Bc:5.000m,
桩钢筋级别:HRB335, 桩直径或者方桩边长:0.600m,
桩间距a:2.4m, 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:0.35m。
二、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=844.00kN,
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)=1084.80kN,
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算:
Mkmax=1040.55kN·m;
三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
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=1084.80kN;
G──桩基承台的自重:G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(25×5.00×5.00×1.35)=1012.50kN;
Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取1456.77kN·m;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=1.70m;
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=(1084.80+1012.50)/4+1456.77×1.70/(2×1.702)=953.53kN。
最小压力:Nmin=(1084.80+1012.50)/4-1456.77×1.70/(2×1.702)=95.12kN。
不需要验算桩的抗拔。
2. 承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.6.1条。
Mx = ∑Niyi
My = ∑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=0.40m;
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值,Ni1=Ni-G/n=700.40kN;
经过计算得到弯矩设计值:Mx=My=2×700.40×0.40=560.32kN·m。
四、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第7.2条受弯构件承载力计算。
αs = M/(α1fcbh02)
ζ = 1-(1-2αs)1/2
γs = 1-ζ/2
As = M/(γsh0fy)
式中,αl──系数,当混凝土强度不超过C50时,α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,α1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=1300.00mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
经过计算得:αs=560.32×106/(1.00×16.70×5000.00×1300.002)=0.004;
ξ =1-(1-2×0.004)0.5=0.004;
γs =1-0.004/2=0.998;
Asx =Asy =560.32×106/(0.998×1300.00×300.00)=1439.59mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
5000.00×1350.00×0.15%=10125.00mm2。
建议配筋值:HRB335钢筋,20@220,承台双层双向底层面层根数均46根。
五、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:
γ0V≤βfcb0h0
其中,γ0──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=5000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1300mm;
λ──计算截面的剪跨比,λ=a/h0此处,a=(2400.00-1600.00)/2=400.00mm;当 λ<0.3时,取λ=0.3;当 λ>3时,取λ=3,得λ=0.31;
β──剪切系数,当0.3≤λ<1.4时,β=0.12/(λ+0.3);当1.4≤λ≤3.0时,β=0.2/(λ+1.5),得β=0.20;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
则,1.00×953.53=953.53kN≤0.20×16.70×5000×1300/1000=21710kN;
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋,竖向截面配筋HRB335钢筋,14@440。
六、桩竖向极限承载力验算
依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.2-3条,单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算:
R = ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc
Qsk = u∑qsikli
Qpk = qpkAp
Qck = qckAc/n
其中 R──单桩的竖向承载力设计值;
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值;
Qpk──单桩总极限端阻力标准值;
Qck──相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值;
qck──承台底1/2承台宽度深度范围(≤5m)内地基土极限阻力标准值,qck= 200.000 kPa;
Ac──承台底地基土净面积,Ac=5.000×5.000-4×0.283=23.869m2;
n──桩数量,n=4;
ηc──承台底土阻力群桩效应系数,ηc=ηciAci/Ac+ηceAce/Ac
ηs, ηp, ηc──分别为桩侧阻群桩效应系数,桩端阻群桩效应系数,承台底土阻力群桩效应系数;
γs,γp, γc──分别为桩侧阻抗力分项系数,桩端阻抗力分项系数,承台底土阻抗力分项系数;
qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值;
qpk──极限端阻力标准值;
u──桩身的周长,u=1.885m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.283m2;
li──第i层土层的厚度;
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 8.04 58.00 1270.00 0.80 粘性土
2 13.70 53.00 1700.00 0.70 粉土
由于桩的入土深度为11.00m,所以桩端是在第2层土层。
单桩竖向承载力验算:
R=1.88×(8.04×58.00×0.90+2.96×53.00×1.10)/1.65+1.27×1700.00×0.283/1.65+0.57×(200.000×23.869/4)/1.700=1.45×103kN>N=953.53kN;
上式计算的R的值大于最大压力953.53kN,所以满足要求!
七、桩配筋计算
1、桩构造配筋计算
As=πd2/4×0.65%=3.14×6002/4×0.65%=1838mm2
2、桩抗压钢筋计算
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!
3、桩受拉钢筋计算
桩不受拉力,不计算这部分配筋,只需构造配筋!
建议配筋值:HRB335钢筋,6B20。实际配筋值1885.2 mm2。
依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008),
箍筋采用6-8@200-300mm,宜采用螺旋式箍筋;受水平荷载较大的桩基和抗震桩基,桩顶3-5d范围内箍筋应适当加密;当钢筋笼长度超过4m时,应每隔2m左右设一道12-18焊接加劲箍筋。桩锚入承台30倍主筋直径,伸入桩身长度不小于10倍桩身直径,且不小于承台下软弱土层层底深度。
9附图
附图一、施工现场塔吊定位平面布置图
附图二、QTZ40/50管桩承台混凝土基础设计图
附图三、QTZ80管桩承台混凝土基础设计图
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