高层商住楼工程塔吊基础设计(6台)大学论文.doc

中国建筑第七工程局有限公司 中旅城二期工程CHINACONSTRUCTIONSEVENENGINEERINGBUREAU 塔吊基础设计施工组织设计（施工方案）审批表工程名称福州中旅二期发 放 号编制单位中建七局有限公司项目负责人编 制 人编制日期审批人（单位）及审批意见审批人（单位）及审批意见项目部 （签章） 年 月 日技术部 （签章） 年 月 日设备管理中心 （签章） 年 月 日总工办 （签章） 年 月 日监理单位 （签章） 年 月 日建设单位 （签章） 年 月 日目 录1、编制依据12、工程概况23、塔吊基础的设计34、塔吊基础的施工115、塔吊的沉降、垂直度测定及偏差较正126、塔吊基础施工图13附图：1、塔吊桩定位图2、塔吊承台配筋图3、格构柱详图4、塔吊支撑立面图5、塔吊桩配筋图6、塔吊附着示意图7、塔吊平面布置图(1)8、塔吊平面布置图(2)1、编制依据1.1塔式起重机使用说明书1.2岩土工程勘察报告1.3建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）1.4地基与基础施工质量验收规范（GB50202-2002）1.5混凝土结构设计规范（GB50010-2002）1.6混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）1.7钢结构设计规范（GB50017-2003）1.8福州中旅城二期工程施工图纸(结施、建施)2、工程概况2.1工程建设概况工程名称中旅城二期工程地址福州市五四路闽江饭店旁建设单位福建中旅房地产开发有限公司设计单位福州国伟建设设计有限公司勘察单位福建省建筑设计研究院监理单位福州弘信工程监理有限公司总承包单位中国建筑第七工程局有限公司建设工期1250日历天建筑总造价约7亿工程主要功能或用途地下二、三、四层为人防、停车场；地下一层及地上群楼一七层为商场（另有一设备夹层）；群楼八层为住宅入口、屋顶花园、游泳池及物业配套设施；八层以上为四栋塔楼，其中办公楼一栋：940层，住宅楼三栋：945层（南塔44层、北塔45层）。2.2根据本工程地质勘察报告各土层极限摩阻力、端阻力标准值指标见下表：层号土层名称层厚（m）冲钻孔灌注桩抗拔系数（）Fs（KPa）Fp（KPa）1-11-21-3杂填土粘土质填土填砂0.45.1220.61-4淤泥质填土1.03.3150.62粉质粘土（1）0.52.9280.753淤泥0.34.3140.74粉质粘土（2）0.31.3569000.755淤泥质土（1）1.03.32618000.76粉质粘土（3）0.26.6600.756-1泥质中砂0.44.05025000.66-2含砾砾砂0.22.5850.67淤泥质土（2）0.75.53220000.78含砂质粘土圆角砾0.30.810025000.68-1含卵砾石砾砂0.54.79030000.68-2含砾粉质粘土0.56.5800.658-3粉砂质粘土0.37.9580.79含粘性土卵砾石0.710.41100.69-1含卵砾石砾砂1.31.6800.610残积土0.46.7650.611全风化岩0.913.5750.612-1强风化岩（1）0.57.3800.612-2强分化岩（2）0.115.6210045000.612-3强风化岩（3）0.425.412055000.613中等风化岩0.48.481000150013000160000.714微风化层0.68.281000150013000160000.72.3塔吊布置原则本工程作业面积大、建筑物高度较高，裙楼、主楼七层以下，写字楼100M以下均有型钢劲性柱，转换层为工字钢梁，在施工中垂直运输工作量很大。项目部结合建筑物的高度、结构特点、施工现场环境，综合考虑工期、吊运能力、机械类型等因素，合理安排机械数量和布置位置，作出以下布置原则：2.3.1由于受场地条件限制，将塔吊布置在地下室基坑内。2.3.2塔吊选型：考虑到本工程劲性柱、转换层工字钢梁，这些型钢构件现场吊装主要依靠塔吊实现，但受到塔吊安装点的距离及吊装能力的限制，吊装位置与塔吊的平行距离需在10m-40m范围内。为确保吊装质量和安全，根据型钢构件重量及位置的不同，现场拟采用QTZ160塔吊共6台，其中40m臂2台、60m臂4台，同时在南塔转换层3-1轴交3-C3-F轴钢梁6.9t；3-8轴交3-A3-B轴钢梁6.15T；三至九层南塔3-63-8交3-A轴钢梁12t需采用80t吊车配合吊装。 当结构施工至裙楼封顶后，主楼继续施工。根据合同条款，主楼封顶时裙楼七层以下、地下室需装修完成移交甲方使用，项目部根据裙楼实际装修工程量采取两套垂直运输方案：1、(按裙楼精装修考虑)本工程采用钢模板，安装时需塔吊配合吊装、就位；由于工期紧张，需要以上6台塔吊才能满足吊装需要。因此6台塔吊均跟随主楼施工封顶后再拆除。2、(按裙楼粗装修考虑)如业主将裙楼精装修交由我局施工时，考虑到裙楼单层面积大、工期紧、施工班组多，单靠施工电梯满足不了楼层装修材料的垂直运输，需塔吊配合吊运材料。因此项目部考虑将两台安放在裙楼内的40m臂QTZ160塔吊先行拆除，然后在四幢主楼各安装一台QTZ80F内爬式塔吊，以满足主楼材料垂直运输、模板安装就位的需要。另外4台外附着式塔吊可供裙楼装修材料垂直运输，以满足工期要求。2.3.3各栋楼塔吊具体平面位置详见附图1、附图7、附图8。2.3.4因塔吊布置在基坑内，考虑到土方开挖后无法安装，六台塔吊在土方开挖前全部安装完毕。2.3.5从本工程的结构特性、土质情况、土方开挖后承台的支撑以及对边坡支护影响等因素考虑，塔吊基础采用冲（钻）孔灌注桩+钢格构柱+承台基础。2.3.6桩上部为缀板式组合钢格构柱，按构造要求格构柱之间需增加水平及斜向支撑系杆，以确保塔吊基础的稳定性；钢格构柱下端插入桩内3000mm，上端锚入承台为700mm，具体构造详附图。2.3.7根据图纸，40m臂两台塔吊钢格构支撑穿过地下室楼层时，会与楼层次梁交汇，现场将根据实际情况，浇筑楼层混凝土时采取以下措施：次梁临时断开，采用现浇200200mm素砼柱临时支撑，待塔吊拆除后再封浇楼层该处梁板；或采取次梁、楼板钢筋均穿过钢格构柱，然后与楼层一起浇筑混凝土，待塔吊拆除后再割除钢格构柱型钢。2.3.8两台40m臂长QTZ160塔吊在商业楼内，需采用独立拔杆专项方案拆除。3、塔吊基础的设计3.1基础设计参数3.1.2基本参数信息基础桩：4900冲（钻）孔灌注桩，桩身混凝土等级：C35水下混凝土；桩顶标高-18.00m，根据岩土工程勘察报告，取桩长分别为办公楼：34.35 m；北塔：25.1m；南塔A：41.78 m；南塔B：34.15 m；桩端入强风化（2）中风化1.0m；具体以施打时实际打桩记录为准。钢格构柱尺寸：550550mm，为4L16014角钢、-38022012700缀板; 斜（平）撑角钢L16014 2500;具体详塔吊支撑立面图。承台尺寸：平面4.54.5m，厚度h=1.50m，桩与承台中心距离为1.45m；。承台混凝土等级：C35。 塔吊承台面标高：其中北楼塔吊4受支护梁位置影响，故将承台面标高提至+2.400M；其余塔吊承台面标高均为-2.10m(考虑格构柱无法拉结,悬臂太高)。3.1.2塔吊荷载参数荷载工况基础荷载P（kn）M（kn.m）FkFhMMz工作状态1250302780340非工作状态11507036300因塔吊在非工作状况时为最不利情况，故只需计算塔吊非工作状况受力，塔吊使用说明书，塔吊安装到自由高度51.8m高度时要附墙，因此在进行荷载分析时，弯矩和剪力取在51.8m高度时塔吊非工作状态数值，竖向荷载取塔吊安装到最终安装高度时数值为安全取值。故取计算荷载：塔吊自重（包括压重）：1150kN， 塔吊标准节（40节）409.3=372kN F1=1522kN 钢格构: 角钢L160X14 34Kg/m缀板0.38X0.22X0.012X7.8X103/0.7=11.18Kg/m共计 45.18Kg/m格构柱重 45.18X4X18.1=32.71KN塔吊最大起重荷载F2=160.00kN， 作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2(F1+F2)=2018.40kN， 塔吊的倾覆力矩M=1.43630=5082.00kN。 承台自重：G=1.2(254.504.501.50)=911kN3.2单桩竖向承载力验算根据福建省建筑设计研究院的岩土工程勘察报告,对单桩竖向承载力特征值进行计算（因塔吊有6台，部位不同，选取勘测孔进行计算，20.00 米以上摩阻力不予考虑）。3.2.1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。 =(2018.4+911+32.71)/45082/(21.451.414)=740.41239kN。由此可得:Nmax=740.4+1239=1979.4 KN（抗压状态） Nmin=740.4-1239=-498.6 KN（抗拔状态）3.2.2单桩竖向承载力特征值R抗压=fpAp+Upfsli: =0.6x3.14x0.9x(14x5.15+26x4.2+60x1.7+26x3.9+58x6.9+65x2.2+75x3.5+80x3.7)+3.14X0.452X4500=5363.6KN1979.4 KNR抗拔=Upfsli=2502.3KN498.6 KN,均满足竖向承载力要求。3.3桩配筋计算3.3.1桩顶轴向压力验算=1.0x1979.4=1979.4 KN25.4cm2可满足构造要求。3.3.3桩自身抗拉强度N=fy As=310x3768=1168KN,大于桩的抗拔设计值498.6KN,故配筋符合要求.3.4钢格构柱验算截面性质 L160X14:A=43.3cm2, =1048cm4,=4.47cm , =3.16cm式中：A： 角钢截面积 ：惯性矩Z0：重心矩两方向对称 =41048+43.3(55/2-4.47)2=96054cm4回转半径： = ( /4A)1/2=23.54cm柱子计算长度,以悬臂计算计算长度： =15.1m则长细比：x =/=1510/23.54=64.15缀板: -380X220X12mm中心间距 700mm单根角钢长细比=(70-22)/3.14=15.2835(10.5x)换算长细比 =(64.152+15.282)1/2=65.94150b类构件查轴心受压构件稳定系数表得:=0.773.4.1 强度计算N/A=1979.4/（0.7743304）=148/mm2215N/mm23.4.2整体稳定性验算格构式压弯构件绕虚轴平面内稳定计算公式为：N/A +/欧拉公式 =2EA/2=2X206000X4X4330/962=6139.57KN=96054/275=349.3非工作状况：N/A +/= 148+3630/349.3*(1-0.75*1979.4/6139.57)=162215N/mm2为确保安全，参照其他项目类似经验，按常规做法及构造要求，必须在四根格构柱之间焊接斜（平）撑（每2.5米设置详见附图4），以增加格构柱截面性能，并能减小长细比，增强整体稳定。塔身标准节与格构采用螺栓连接，为防止因角钢立柱安装偏位，而造成塔身与格构产生较大剪力且安装困难，在格构顶部与承台底交接处采用4L160X14与立柱角钢水平焊接加强，详附图3节点大样A。3.4.3分肢稳定性计算长细比1=(70-22)/3.14=15.2835(10.5x)所以可不计算分肢稳定性3.4.4缀板刚度验算角钢对本身轴的惯性力矩=1048cm4柱分肢的线刚度为/l=1048/70=14.98四块缀板线刚度之和为=112.08比值112.08/14.98=7.56，可见缀板刚度足够。3.4.5截面抗剪作用于柱身的剪力V=Af/85(fy/235)1/2 =4x43.3x215/85x(215/235) 1/2 =43605N=43.605kNT=43605/4X43.3=2.52N/mm2215 N/mm2满足要求。3.4.6缀板焊缝连接验算缀板与柱肢连接处的内力为剪力T=（V/4）l/a=43.605/4(70/38)=6.0KN弯矩M=（V/4）l/2=43.605/4（70/2）=311.46KN.cm缀板与柱肢连接采用角焊缝 hf=10mm三面围焊，但是计算长度偏于安全地用焊缝长度=18cm在剪力T和弯矩M共同作用下角焊缝的应力为：=0.71.0182/6=37.8cm3; =0.71.018=12.6cm2（M/）2+（T/）21/2=（311.46X104/1.22X37.8X103）2+（6X103/12.6X102）21/2=（67.532+52）1/2=67.7160 N/mm2故缀板连接符合要求。3.5承台受力验算3.5.1 矩形承台弯矩的计算（承台砼等级C35） 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Bc/2-B/2=1.0-1.8/2=0.1m； Ni1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN)，Ni1=Ni-G/n=1979.4 -911/4=1746kN/m2； 经过计算得到弯矩设计值： Mx1=My1=20.517461.0=1746kNm。3.5.2矩形承台截面主筋的计算Asx =Asy =1746106/(0.91450.00300.00)=4487.8mm244.87cm2；故承台配筋2818170能满足抗弯要求。因塔吊使用时的弯矩的方向随转向的改变而改变，另考虑到实际存在的扭矩，为确保使用要求，配双层双向18170钢筋,另四根格构柱之间增加暗梁加强联系, 暗梁实配：上下各420125；上下两层钢筋之间采用14400箍筋作为联系筋 (承台配钢筋详见附图2) 。3.5.3承台抗冲切验算因塔吊标准节尺寸为1.8mx1.8m,各桩均在冲切正常范围内,故不会发生冲切破坏.3.5.4承台抗剪切验算因塔吊标准节尺寸1.8mx1.8m,四根桩桩距为2.0m,受力在竖向基本向下传递,不考虑剪切验算,能满足抗剪切要求。3.6抗倾覆验算由于本工程基坑开挖达到17.1米，基础施工阶段塔吊附墙梁尚未安装，为防止因桩的抗拔力不足，在塔吊倾覆力矩M及水平力H作用下塔吊向基坑一侧倾覆，现对该桩基础进行抗倾覆验算，在确保使用安全。在未考虑桩的自重下,由3.2算得桩的抗拔设计值R抗拔=2502.3KN远大于桩最大拔力493.2KN,故不可能发生倾覆现象。按前3.3条灌注桩配筋计算桩的配筋为1220,As=37.68cm2;N= fy As=300X3768=1130kn498.6（抗拔承载力设计值）,满足要求。3.7塔吊附墙设计3.7.1、塔吊的使用高度本工程最高处为屋面造型构筑物，其顶标高为161.2 m，塔吊吊钩高度必须高于建筑物5m，因此塔吊安装高度为2.5+161.2+2.5（双绳）171.2m，根据QTZ160自升塔式起重机使用说明书，塔吊安装高度为38+254+35173m，附墙6道。则吊钩有效高度为h173-2.5（双绳）170.5m，即相对标高170.5-2.5168m，高于结构顶标高为168-161.26.8m，满足施工要求，具体见附图6。根据说明书，塔吊自由安装高度为51.8m，吊钩高度为51.8-2.549.3m，吊装高度为49.3-544.3m，其相对标高为44.3-2.541.8m，即自然地面以上41.8+142.8m，现场周边建筑物高度均小于此高度，可以满足使用要求。为保证塔身稳定性，需利用建筑物结构外墙进行附着，附着中心标高分别为24.0 m、48.0 m、72.0 m、96.0 m、120.0 m、144.0 m，共设6道。其中第一道附着高度为24.0+2.5+0.42526.925m，符合说明书要求，6道附着之间距离相应各节，满足设备生产厂家要求。附着杆及附着埋件平面定位如说明书所示。主体在施工相应标高结构时，预埋塔吊附墙埋件。塔吊各道附着杆必须在锚固层梁板砼浇筑前安装，否则将会因吊钩高度不足而影响结构施工进度。3.7.2、预埋件选型和埋设塔吊附着预埋件选用50050020mm锚板，每块锚板设6根20mm锚筋，每根锚筋长640mm，锚入剪力墙内。预埋件在竖向结构施工时埋入，中心标高分别为24.0 m、48.0 m、72.0 m、96.0 m、120.0 m、144.0 m，平面上分别位于各栋楼的剪力墙或柱板内。预埋件埋设时应紧贴柱模板面，调平正后用电焊点焊于柱竖向钢筋上。3.7.3、附着杆选型与安装附着杆最大长度为12.75m，最小长度为11.7m。附着杆均选用2根20a槽钢对拼而成。对拼槽钢上下两个侧面均用20012010mm厚钢板作为缀板间断焊，每块缀板之间净距为200mm，焊缝高度h不小于8mm。附着杆与外墙预埋件之间采用焊接连接，沿附着杆周边满焊，并在上下两个面加10mm厚肋板焊牢加固。附着杆与塔身之间采用销子连接，如QTZ160塔吊使用说明书中相关要求。附着杆必须在预埋件所在柱或剪力墙砼强度达到75%以上才允许安装，一般在该层混凝土浇筑7天以后，具体按同条件养护砼试块强度判定。附着杆所在的结构柱可在该层施工时最先浇筑，以确保其强度尽快达到要求。4、塔吊基础的施工4.1施工流程塔吊在承台砼浇筑达到设计强度后,土方开挖前安装,施工流程如下:塔吊桩及格构柱施工土方开挖至塔吊承台底格构柱顶钢筋砼承台施工塔吊安装调试4.2现场施工 4.2.1、施工准备 施工前对施工员及施工班组进行技术、安全交流。 现场采用CZ-D型冲孔灌注桩桩机进行施工。 采用商品砼，强度等级C35水下砼 预制好格构柱并检查原材料及焊接质量。 4.2.2、塔吊桩机及承台施工 桩机就位：施工前利用轴线控制网引测桩位，桩机就位时为防止塌孔底座要垫枕木，桩机就位后用经纬仪重新复核桩位的准确性。钻孔达到设计标高时，对比岩样，若未进入持力层，应继续钻进直至入强风化（2）中风化岩1.0m。 清孔后开始吊放钢筋笼，为使砼导管及格构柱能顺利升降、防止与钢筋笼卡挂，钢筋焊接时，要保持主筋内端光滑无阻挡物。 钢筋笼吊放时，要观察孔内水位情况，如发现异样马上停止检查是否坍塌，钢筋焊接前上、下钢筋弯曲成一定角度，使要焊接的两根钢筋在同一轴线上。 当钢筋到达预定标高时，由吊车吊运格构柱，插入钢筋笼内并将格构柱与钢筋笼焊牢，所有焊缝必须饱满连续、不能有气泡，焊好后须冷却10-15分钟才能下沉钢筋笼。 现场采用导管法灌注水下砼，其施工顺序为放钢筋笼插入格构柱安放导管灌注首批砼连续不断灌注至桩顶拔除护筒。为确保桩顶砼质量，严格控制最后一次砼灌注量，使灌注的桩顶标高比设计标高增加0.9m。 在桩基础浇筑完毕28天后，开始进行塔吊桩承台施工，其施工顺序为支模承台网筋绑扎预埋件定位预埋浇筑承台砼。4.3施工注意事项 在施工中应注意：由于塔吊基础采用部分钢结构支承体系，在塔吊使用中会产生一定幅度的振动，因此对施工要求如下：4.3.1、冲孔灌注桩采用双控，即桩顶标高要达到-18.0m且要进入强风化（2）中风化岩1.0m。4.3.2、由于格构柱长达23m，灌注桩桩机无法吊运格构柱，因此需采用履带吊车进行吊运施工。4.3.3、由于格构柱穿过地下室底板，因此在这位置附近增设止水钢板，塔吊桩出底（顶）板处加设加强钢筋。4.3.4、格构柱插入钢筋笼时，现场采用两台经纬仪在两个成90的侧面进行观测，使格构柱的四个边与建筑物轴线平行或垂直，格构柱的倾斜度不超柱长的0.15%。4.3.5、由于采用板式承台，施工关键在于预埋钢板的定位，除预埋位置准确外，钢板面应与砼面保持同一水平。在预埋时要先观测水平并将钢板与梁内钢筋焊牢，并重新观测；在砼浇捣完毕后，要再次观测预埋。4.3.6、格构柱横（斜）撑应随挖随撑,焊缝质量应符合相关规范要求。5、塔吊的沉降、垂直度测定及偏差较正5.1塔吊基础沉降观测每半月一次。垂直度在塔吊自由高度时半月一次测定。5.2当塔基出现沉降，垂直度偏差超过规定范围时，应进行偏差校正，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，塔身用大缆绳四方缆紧，在确保安全的前提下才能起顶塔身。如需附墙安装，则通过调节附墙，加设附墙的方法进行垂直度校正。6、塔吊的施工图附图1、塔吊桩定位图附图2、塔吊承台配筋图附图3、格构柱详图附图4、塔吊支撑立面图附图5、塔吊桩配筋图附图6、塔吊附着示意图附图7、塔吊平面布置图(1)附图8、塔吊平面布置图(2)附图1:塔吊桩定位图附图2:塔吊承台配筋图附图3:格构柱详图附图4:塔吊支撑立面图附图5:塔吊桩配筋图附图6:塔吊附着示意图附图7:塔吊平面布置图（1）附图8:塔吊平面布置图（2）24