QTZ40自升塔式起重机施工方案.doc

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塔式起重机

施
工
方
案

四川省泸州市第三建筑工程公司
二〇一二年二月二日目 录
第一章 工程概况 2
第一节 项目概况 2
第二节 塔吊选型 2
第二章 塔机基础的设计及制作 2
第一节 塔吊位置选择 2
第二节 塔吊基础设计 3
一、桩基承载力特征值估算及有关岩土设计参数 3
二、塔吊基础设计 4
第三节 塔吊基脚螺栓预埋 4
第四节 塔吊基础的防雷接地引接 4
QTZ40塔吊桩基础的计算书 5
塔吊边坡稳定性计算书 9

第一章 工程概况
第一节 项目概况
本项目由桐梓县顺发房地产开发有限公司投资兴建，贵州筑城建筑设计有限公司设计，贵州富友建设咨询有限公司监理，四川省泸州市第三建筑工程有限公司4承建，为框架剪力墙结构的商住建筑物一栋，地上21层，地下2层。主体建筑长轴长为38.5m，短轴为18.4m，建筑占地面积为719.82m2，总建筑面积约为17137平方米，建筑物高度：从±0.000起计至屋面高69.90m，梯屋、电梯机房顶高75.9m，地下室底板面标高为-7.600m。
第二节 塔吊选型
根据施工需要，计划装一台型号为:四川省昌隆工程机械制造自升塔式起重机QTZ40。该塔吊起升高度不超过30米时，采用独立式，大于30米时采用附着式，塔吊首次安装高度 30m，加附着最大可提升120m，可利用一台16吨和一台30吨汽车吊进行安装，吊装最重部件起重臂时，工作半径9m，24m臂杆，起重量6.95吨，起吊高度21m，满足吊装要求。塔机的总体结构详见产品说明书。

第二章 塔机基础的设计及制作
第一节 塔吊位置选择
1、塔吊基础选择
塔吊基础采用4根φ600钻孔灌注桩，桩长约12.5m，桩端支承在卵石层，塔吊基础承台尺寸是3000×5000×1500，混凝土强度等级C30。
2、塔吊位置选择
本工程使用一部塔吊，塔机的安装位置设于D轴交7轴外侧(基础底板下为塔基承台面)。此处为整个外围场地中离主楼位置最近的地方，方便加附着。

第二节 塔吊基础设计
一、桩基承载力特征值估算及有关岩土设计参数
根据拟建场区建筑物规模(21层)，结合场地工程地质情况，设计采用钻(冲)孔桩，摩擦桩作为持力层。单桩竖向承载力特征值可按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002式8.5.5-1式DBJ15-31-2003式10.2.3或10.2.4估算。
公式Ra=qsaAp+up∑qsia Li[摩擦桩公式]
Ra=Rsa+ Rra +Rpa[嵌岩桩公式]
桩基的设计施工还需符合《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)有关要求。各岩土层桩周摩阻力特征值、桩端土承载力特征值等参数详见地勘报告。
1、杂填土C=5KPa、φ=20°、γ=19KN/m3；厚度2.5m
2、粘土地基承载力特征值fak=80KPa,侧阻力标准值 qsik=44KPa，C=15.5KPa、φ=7.5°、γ=17.9KN/m3及Es=2.4MPa。厚度6.5m。
3、砾砂层地基承载力特征值fak=340KPa，取极限侧阻力标准值qsik=100KPa，变形模量E0=32MPa；厚度30m
4、中风化泥质灰岩饱和单轴抗压强度标准值frk=32MPa、地基承载力特征值fa=4200KPa；
二、塔吊基础设计
1、塔吊基础承台采用D600mm钻孔桩；桩端进入粘土及砾石、卵石层。
2、桩基础承台为5m(长)×3m(宽)×1.4m(厚),桩承台混凝土为 C30砼,上下配筋为Ⅱ钢φ18mm＠175mm双向双层钢筋,内肢Ⅰ钢φ10mm＠300mm双向筋。

第三节 塔吊基脚螺栓预埋
塔吊基脚螺栓预埋为12根φ36mm长=900mm，螺栓为原厂产品。安装预埋螺栓时用固定模具套入，模具上下螺母固定定型，采用水平仪校核准确，与承台钢筋焊接牢固。
第四节 塔吊基础的防雷接地引接
塔吊基础的防雷接地引接；承台的对角2条桩中留出约500mm钢筋焊接头与承台钢筋连通焊接，并直接连出承台面约500mm的2处引头，作为连焊接于塔架至塔尾防雷针。接地电阻值小于4Ω。
基础制作后，等其强度达到80%并检查合格方可安装塔机。
QTZ40塔吊桩基础的计算书
一、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:QTZ40， 塔吊起升高度H=90.000m，
塔吊倾覆力矩M=490kN.m， 混凝土强度等级:C30，
塔身宽度B=1.6m， 基础以上土的厚度D=0.500m，
自重F1=357.7kN， 基础承台厚度Hc=1.500m，
最大起重荷载F2=50kN， 基础承台宽度Bc=5.000m，
桩钢筋级别:II级钢， 桩直径=0.600m，
桩间距a=1.8m， 承台箍筋间距S=300.000mm，
承台砼的保护层厚度=50.000mm。
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=357.70kN，
塔吊最大起重荷载F2=50.00kN，
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=489.24kN，
塔吊的倾覆力矩M=1.4×490.00=686.00kN。
三、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
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。

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=489.24kN；
G──桩基承台的自重
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)=
1.2×(25×5.00×5.00×1.50+20×5.00×5.00×0.50)=1425.00kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取686.00kN.m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=0.90m；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值(kN)；
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，
最大压力：N=(489.24+1425.00)/4+686.00×0.90/(4× 0.902)=669.12kN。
2. 矩形承台弯矩的计算
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(kN.m)；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.10m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=312.87kN/m2；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×312.87×0.10=62.57kN.m。
四、矩形承台截面主筋的计
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，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14.30N/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：αs=62.57×106/(1.00×14.30×5000.00×1450.002)=0.000；
ξ =1-(1-2×0.000)0.5=0.000；
γs =1-0.000/2=1.000；
Asx =Asy =62.57×106/(1.000×1450.00×300.00)=143.88mm2。
五、矩形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=669.12kN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，γo──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；
λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，
此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处
至x, y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=100.00mm，
当 λ<0.3时，取λ=0.3；当 λ>3时,取λ=3， 满足0.3-3.0范围；
在0.3-3.0范围内按插值法取值。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=14.30N/mm2；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
S──箍筋的间距，S=300mm。
则，1.00×669.12=6.69×105N≤0.20×300.00×5000×1450=2.07×107N；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
六、桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(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=669.12kN；
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中，γo──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=14.30N/mm2；
A──桩的截面面积，A=2.83×105mm2。
则，1.00×669115.56=6.69×105N≤14.30×2.83×105=4.04×106N；
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！
七、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》(JGJ94-94)的第5.2.2-3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=669.12kN；
单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：

其中 R──最大极限承载力；
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:

Qpk──单桩总极限端阻力标准值:

ηs, ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，
γs, νp──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，
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；
由于桩长度为14m，其中有约7.00m入砾石层,所以取地基承载力特征值fak=340KPa，取极限侧阻力标准值qsik=100KPa，极限端阻力标准值qpk=2000Kpa，变形模量E0=32MPa。
单桩竖向承载力验算:
R=1.88×(4.00×100.00×1.885×7)/1.67+1.72×2000.00×0.283/1.67=(5941.7+3894.08)=9835.78KN>N=669.12kN；
上式计算的R的值大于最大压力669.12kN,所以满足要求!
塔吊边坡稳定性计算书
一、示意图

二、参数信息
重要性系数：1.00；
土坡面上均布荷载值：60.00；
荷载边沿至基坑边的距离：1.50；
均布荷载的分布宽度：2.00；
开挖深度度：7.00；
基坑下水位深度：9.00；
基坑外侧水位深度：2.00；
桩嵌入土深度：7.00；
基坑外侧土层参数：
序号 土名称 土厚度 坑壁土的重度 内摩擦角 内聚力 饱和容重
(m) (kN/m3) (°) (kPa) (kN/m3)
1 填土 2 18.5 18 10 20
2 粘性土 5 18.75 25 27 21
3 砾砂 7 21 37.5 9 21
基坑以下土层参数：
序号 土名称 土厚度 坑壁土的重度 内摩擦角 内聚力 饱和容重
(m) (kN/m3) (°) (kPa) (kN/m3)
1 砾砂 7 21 37.5 9 21
三、主动土压力计算

Kai=tan2(450-18.000/2)=0.53；
临界深度计算:

计算得z0=2×10.00/(18.50×0.531/2)-24.00/18.50=0.19；
第1层土计算：
σajk上=24.00 kPa；
σajk下=σajk下=24.00+18.50×2.00=61.00 kPa；
eak上=24.00×0.53-2×10.00×0.531/2=-1.86 kPa；
eak下=61.00×0.53-2×10.00×0.531/2=17.67 kPa；
Ea=(0.00+17.67)×(2.00-0.19)/2=15.98 kN/m；

Kai=tan2(450-25.000/2)=0.41；
第2层土计算：
σajk上=σajk下=61.00 kPa；
σajk下=σajk下=61.00+18.75×0.00=61.00 kPa；
eak上=61.00×0.41-2×27.00×0.411/2=-9.64 kPa；
eak下=61.00×0.41-2×27.00×0.411/2=-9.64 kPa；
Ea=(0.00+0.00)×0.00/2=0.00 kN/m；
第3层土计算：
σajk上=σajk下=61.00 kPa；
σajk下=σajk下=61.00+18.75×4.00=136.00 kPa；
eak上=61.00×0.41-2×27.00×0.411/2=-9.64 kPa；
eak下=136.00×0.41-2×27.00×0.411/2=20.79 kPa；
Ea=(0.00+20.79)×4.00/2=41.59 kN/m；
第4层土计算：
σajk上=σajk下=136.00 kPa；
σajk下=σajk下=136.00+18.75×0.00=136.00 kPa；
eak上=136.00×0.41-2×27.00×0.411/2=20.79 kPa；
eak下=136.00×0.41-2×27.00×0.411/2=20.79 kPa；
Ea=(20.79+20.79)×1.00/2=20.79 kN/m；

Kai=tan2(450-37.500/2)=0.24；
第5层土计算：
σajk上=σajk下=136.00 kPa；
σajk下=σajk下=136.00+21.00×0.00=136.00 kPa；
eak上=136.00×0.24-2×9.00×0.241/2+[(7.00-2.00)-(6.00-2.00)×1.00×0.24]×10=64.47；
eak下=136.00×0.24-2×9.00×0.241/2+[(13.00-2.00)-(6.00-2.00)×1.00×0.24]×10=124.47 kPa；
Ea=(64.47+124.47)×6.00/2=566.82 kN/m；
四、力矩验算：
第一层：
M1=5×(7-2/1)×15.98 kN/m=479.4KNm
第二层：
M2=0
第三层：
M3=5×(7-5/2)×41.59KN/m=935.775KNm
第四层、第五层在基坑以下。
按基坑支护设计的锚索拉力为4X210kN=800kN
所能承受的力矩为M5=5m×800KN=4000KNm>M1+M2+M3 =1415.175KNm.，经验算满足要求。
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