17楼塔吊格构式钢平台基础施工方案.doc

工程名称：湖州信业佳佳园17#楼建设单位：湖州市信业佳房地产开发有限公司监理单位：湖州中设建设工程监理有限公司塔吊基础施工方案 （17#楼）主要编制人： 费国强 职称（职务）： 项目技术负责人 审核人员： 杨枫 职称（职务）： 质安科技术主管 审批人员： 梁旭 职称（职务）： 公司技术负责人 施工单位：美信佳集团建设有限公司编制日期：2013年6月16日施工组织设计（安全专项施工方案）审批表工程名称湖州信业佳佳园17#楼编制单位美信佳集团建设有限公司工程规模4805.12平方米工程等级二级方案名称塔吊基础施工方案（17楼）主要编制人审核意见 审核人（签名）：日期： 年 月 日（审核技术部门章）审批意见审批人（签名）：日期： 年 月 日（企业公章）备注栏目 录一、工程概况二、编制依据三、基础设计、验算和附图一、工程概况本项目为湖州市信业佳佳园住宅小区工程，总建筑面积106700，由7幢多层、14幢小高层住宅楼（含部分商业建筑裙房）和连通地下室组成。其中17#楼为18层小高层住宅，取17#楼最高处标高为57.10m（室外地下室顶板以上以上为58.90m）。0.000相当于黄海3.920m。拟计划在17#楼南侧位置设置1台华东建机H5710式起重机施工，臂长为57米，塔吊基础采用四桩格构柱组合式基础，混凝土桩基础的强度为C30，在桩顶部位设置2.80m*2.80m*0.60m的混凝土承台进行加固。格构柱子采用角钢制作，缀板焊接拼装，柱子顶部采用钢板焊接，钢板上面安装塔吊，塔机安装高度自安装面（黄海标高为2.62 m，高出地下室顶板面0.50m）算起为取67.50m,布置，将17#楼南面15轴偏西500*A轴偏南4850的交点作为塔吊的中心点，详见附图（17#楼塔吊布置示意图）。二、编制依据1、本方案主要依据总平面图、17#楼建筑、结构施工图纸和基坑围护工程施工图纸及以下规范及参考文献编制:塔式起重机设计规范（GB/T13752-1992）建筑施工塔式起重机安装、使用拆卸安全技术规程（JGJ1962010）地基基础设计规范（GB50007-2011）建筑结构荷载规范（GB50009-2006）建筑安全检查标准（JGJ59-2011）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）钢结构设计规范(GB50017-2003)钢结构设计与原理（中国建筑工业出版社）地质勘察报告核工业湖州工程勘察院塔式起重机使用说明书浙江省嘉兴市华东建设机械有限公司浙江省固定式塔式起重机基础技术规程（DB-T1053-2008）塔式起重机混凝土基础工程技术规程(JGJ/T1872009) 品茗安全计算软件2013版三、基础设计、验算和附图根据组合式塔吊基础的有关要求及本工程所处位置的实际情况，桩顶的标高为黄海标高-3.28米。按照57m臂长计算，计算书和附图如下：格构式钢平台基础计算书 计算依据： 1、塔式起重机混凝土基础工程技术规程JGJ/T187-2009 2、混凝土结构设计规范GB50010-2010 3、建筑桩基技术规范JGJ94-2008 4、建筑地基基础设计规范GB50007-2011 5、钢结构设计规范GB50017-2003 一、塔机属性塔机型号QTZ80（华东建机）塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)40塔机独立状态的计算高度H(m)43塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m)1.6 二、塔机荷载塔机竖向荷载简图 1、塔机自身荷载标准值塔身自重G0(kN)312.38起重臂自重G1(kN)59.05起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)24.8小车和吊钩自重G2(kN)3.9最大起重荷载Qmax(kN)60最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)13.5最小起重荷载Qmin(kN)10最大吊物幅度RQmin(m)60最大起重力矩M2(kNm)Max6013.5，1060810平衡臂自重G3(kN)16.75平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)6.07平衡块自重G4(kN)165平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)10.5 2、风荷载标准值k(kN/m2)工程所在地浙江 湖州市基本风压0(kN/m2)工作状态0.2非工作状态0.45塔帽形状和变幅方式锥形塔帽，小车变幅地面粗糙度B类(田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区)风振系数z工作状态1.59非工作状态1.59风压等效高度变化系数z1.32风荷载体型系数s工作状态1.95非工作状态1.95风向系数1.2塔身前后片桁架的平均充实率00.35风荷载标准值k(kN/m2)工作状态0.81.21.591.951.320.20.79非工作状态0.81.21.591.951.320.451.77 3、塔机传递至基础荷载标准值工作状态塔机自重标准值Fk1(kN)312.38+59.05+3.9+16.75+165557.08起重荷载标准值Fqk(kN)60竖向荷载标准值Fk(kN)557.08+60617.08水平荷载标准值Fvk(kN)0.790.351.64319.02倾覆力矩标准值Mk(kNm)59.0524.8+3.913.5-16.756.07-16510.5+0.9(810+0.519.0243)779.95非工作状态竖向荷载标准值Fk(kN)Fk1557.08水平荷载标准值Fvk(kN)1.770.351.64342.62倾覆力矩标准值Mk(kNm)59.0524.8-16.756.07-16510.5+0.542.6243546.6 4、塔机传递至基础荷载设计值工作状态塔机自重设计值F1(kN)1.2Fk11.2557.08668.5起重荷载设计值FQ(kN)1.4FQk1.46084竖向荷载设计值F(kN)668.5+84752.5水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.419.0226.63倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(59.0524.8+3.913.5-16.756.07-16510.5)+1.40.9(810+0.519.0243)1155.35非工作状态竖向荷载设计值F(kN)1.2Fk1.2557.08668.5水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.442.6259.67倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(59.0524.8-16.756.07-16510.5)+1.40.542.6243839.18 三、钢平台计算钢平台宽b(m)0.70钢平台板厚t(mm)50塔吊基础节加固杆件截面类型槽钢塔吊基础节加固杆件型号22a号槽钢钢平台总重Gp1(kN)6格构式钢柱总重Gp2(kN)40锚栓孔直径R(mm)30钢平台与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf1(mm)12节点板与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf2(mm)：12钢平台单边节点板个数n12节点板厚t1(mm)20节点板高h1(mm)200节点板宽b1(mm)75钢平台验算方式双向板双向板的支撑形式四边简支 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.263m 1、钢板强度验算 荷载效应基本组合偏心竖向力作用下： Qmax1=F/n+M/L=752.496/4+1155.353/2.263=698.664kN Qmin1=F/n-M/L=752.496/4-1155.353/2.263=-322.416kN 简化钢平台板为双向板(断面扣除2个锚栓孔直径)承载计算, 钢板自重：q=78.5t =78.50.05=3.925Kn/m2 板的支撑方式为四边简支，板在两个方向的长度lx=ly=a，查双向板在均布荷载作用下的内力系数表得最大弯矩在跨中，Mx=My，弯矩系数为0.0368 M中1=0.0368(q+Qmax/a2)a2=0.0368(3.925+698.664/0.452)0.452=25.74kNm M中2=0.0368(q+Qmin/a2)a2=0.0368(3.925+(-322.416)/0.452)0.452=-11.836kNm M=25.74kNm hc=(Ac(110+t)+(a-2R)t2/2)/(Ac+(a-2R)t)=(3184(110+50)+(450-230)502/2)/(3184+(450-230)50)=43.949mm W=(a-2R)t3/12+(a-2R)t(hc-t/2)2+Ix+Ac(110+t-hc)2)/max(220+t-hc)，hc)=(450-230)503/12+(450-230)50(43.949-50/2)2+23939000+3184(110+50-43.949)2)/max(220+50-43.949)，43.949)=344545.457mm3 =M/W=25.74106/344545.457=74.707N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ 2、焊缝验算 荷载效应基本组合偏心竖向力作用下： Qmax2=(F+1.35Gp1)/n+M/L=(752.496+1.356)/4+1155.353/2.263=700.689kN Qmin2=(F+1.35Gp1)/n-M/L=(752.496+1.356)/4-1155.353/2.263=-320.391kN 钢平台与格构柱连接角焊缝：hf1=12mm 焊缝长度lw1=42l =42125=1000mm 节点板与钢平台连接采用双面角焊缝：hf2=12mm 焊缝长度lw2=42n1b1=42275=1200mm 考虑安装焊缝折减系数取0.8 焊缝应力：=Qmin2/(0.80.7(lw1hf1+ lw2hf2)=320.391103/(0.80.7(100012+120012)=21.671N/mm2f=160N/mm2 满足要求！ 节点板与格构柱连接采用双面角焊缝：hf2=12mm 焊缝长度lw3=42n1h1=422200=3200mm 考虑安装焊缝折减系数取0.8 焊缝应力：=N/(0.80.7lw3hf2)=700.689103/(0.80.7320012)=32.584N/mm2f=160N/mm2 满足要求！ 四、桩顶作用效应计算基础布置桩数n4下承台高度h(m)0.6下承台长l(m)2.8下承台宽b(m)2.8下承台长向桩心距al(m)1.6下承台宽向桩心距ab(m)1.6桩直径d(m)0.8下承台参数下承台混凝土等级C25下承台混凝土自重C(kN/m3)25下承台上部覆土厚度h(m)0下承台上部覆土的重度(kN/m3)19下承台混凝土保护层厚度(mm)50 承台及其上土的自重荷载标准值： Gk=bl(hc+h)=2.82.8(0.625+019)=117.6kN 承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2117.6=141.12kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.26m 1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk+Gp1+Gp2)/n=(617.08+117.6+6+40)/4=195.17kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk+Gp1+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/L =(617.08+117.6+6+40)/4+(779.95+19.026.8)/2.26=597.021kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp1+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L =(617.08+117.6+6+40)/4-(779.95+19.026.8)/2.26=-206.68kN 2、荷载效应基本组合 荷载效应基本组合偏心竖向力作用下： Qmax=(F+G+1.35(Gp1+Gp2)/n+(M+Fvh)/L =(752.5+141.12+1.35(6+40)/4+(1155.35+26.636.8)/2.26=829.55kN Qmin=(F+G+1.35(Gp1+Gp2)/n-(M+Fvh)/L =(752.5+141.12+1.35(6+40)/4-(1155.35+26.636.8)/2.26=-351.692kN 五、格构柱计算格构柱参数格构柱缀件形式缀板格构式钢柱的截面边长a(mm)450格构式钢柱计算长度H0(m)9缀板间净距l01(mm)250格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)2.25格构柱分肢参数格构柱分肢材料L125X12分肢材料截面积A0(cm2)28.91分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)2.46格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)423.16分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)3.53分肢材料强度设计值fy(N/mm2)235分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm2)215格构柱缀件参数格构式钢柱缀件材料40025010格构式钢柱缀件截面积A1x(mm2)2500焊缝参数角焊缝焊脚尺寸hf(mm)12焊缝计算长度lf(mm)200焊缝强度设计值ftw(N/mm2)160 1、格构式钢柱换算长细比验算 整个格构柱截面对X、Y轴惯性矩： I=4I0+A0(a/2-Z0)2=4423.16+28.91(45.00/2-3.53)2=43306.95cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=900/(43306.95/(428.91)0.5=46.51 分肢长细比：1=l01/iy0=25.00/2.46=10.16 分肢毛截面积之和：A=4A0=428.91102=11564mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：0 max=(x2+12)0.5=(46.512+10.162)0.5=47.6 0max=47.6=150 满足要求！ 2、格构式钢柱分肢的长细比验算 1=10.16min(0.50max，40)=min(0.547.6，40)=23.8 满足要求！ 3、格构式钢柱受压稳定性验算 0max(fy/235)0.5=47.6(215/235)0.5=45.53 查表钢结构设计规范GB50017附录C：b类截面轴心受压构件的稳定系数：=0.874 Qmax/(A)=829.55103/(0.87411564)=82.08N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ 4、缀件验算 缀件所受剪力：V=Af(fy/235)0.5/85=1156421510-3(235/235)0.5/85=29.25kN 格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+25=25.00+25=50cm 作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=29.250.5/4=3.66kNm 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.45-20.0353=0.38m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2b1)=29.250.5/(20.38)=19.27kN 角焊缝面积：Af=0.8hflf=0.812200=1920mm2 角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7122002/6=56000mm3 垂直于角焊缝长度方向应力：f=M0/Wf=3.66106/56000=65N/mm2 垂直于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af=19.27103/1920=10N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(65/1.22)2+102)0.5=54N/mm2ftw=160N/mm2 满足要求！ 根据缀板的构造要求 缀板高度：250mm=2/3 b1=2/30.381000=253mm 满足要求！ 缀板厚度：10mmmax1/40b1,6= max1/400.381000,6=9mm 满足要求！ 缀板间距：l1=500mm2b1=20.381000=759mm 满足要求！ 六、桩承载力验算桩参数桩混凝土强度等级C30，取Z57桩基成桩工艺系数C0.70桩混凝土自重z(kN/m3)25桩混凝土保护层厚度(mm)35桩入土深度lt(m)23.42米（从桩顶标高黄海标高3.28米算起），取Z57孔桩间侧阻力折减系数0.70桩配筋自定义桩身承载力设计值否桩混凝土类型钢筋混凝土桩身普通钢筋配筋HRB400 1220地基属性是否考虑承台效应否土名称土层厚度li(m)侧阻力特征值qsia(kPa)端阻力特征值qpa(kPa)抗拔系数承载力特征值fak(kPa)淤泥质粉质粘土2.4260.7-粉质粘土夹粉土2.40130.7-淤泥质粉质粘土4.1080.7-粉土1.30160.70淤泥质粉质粘土6.1080.70粉质粘土3.20300.70粉细砂夹粉质粘土2.30290.70粉质粘土1.60202600.70 考虑基坑开挖后，格构柱段外露，不存在侧阻力，此时为最不利状态 1、桩基竖向抗压承载力计算 桩身周长：u=d=3.140.8=2.51m 桩端面积：Ap=d2/4=3.140.82/4=0.5m2 Ra=uqsiali+qpaAp =0.702.51(2.426+2.40*13+4.10*8+1.30*16+6.10*8+3.20*30+2.30*29+1.60*20)+2600.5=732.33kN Qk=195.17kNRa=732.33kN Qkmax=597.02kN1.2Ra=1.2732.33=878.801kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-206.68kN0 按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk=206.68kN 桩身的重力标准值：Gp=lwApz=23.420.515=175.65kN Ra=uiqsiali+Gp=0.702.51(2.426+2.40*13+4.10*8+1.30*16+6.10*8+3.20*30+2.30*29+1.60*20)+172.65=774.98kN Qk=206.68kNRa=774.98kN 满足要求！ 3、桩身承载力计算 纵向普通钢筋截面面积：As=nd2/4=123.14202/4=3770mm2 (1)、轴心受压桩桩身承载力 荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=829.55kN cfcAp+0.9fyAs=(0.75140.5106 + 0.9(3603769.91)10-3=6748.14kN Q=829.55kNcfcAp+0.9fyAs=6748.14kN 满足要求！ (2)、轴心受拔桩桩身承载力 荷载效应基本组合下的桩顶轴向拉力设计值：Q=-Qmin=351.69kN fyAS=3603769.9110-3=1357.17kN Q=351.69kNfyAS=1357.17kN 满足要求！ 4、桩身构造配筋计算 As/Ap100%=(3769.91/(0.5106)100%=0.75%0.45% 满足要求！ 七、下承台计算承台配筋承台底部长向配筋RRB400 18200承台底部短向配筋RRB400 18200承台顶部长向配筋HRB335 18200承台顶部短向配筋HRB335 18200 1、板底面长向配筋面积 梁底需要配筋：A1=bh0=0.00152800541=2273mm2 板底面长向配筋面积：AS1=3818mm2A1=2273mm2 满足要求！ 2、板底面短向配筋面积 梁底需要配筋：A2=lh0=0.00152800541=2273mm2 板底面短向配筋面积：AS2=3818mm2A2=2273mm2 满足要求！ (3)、板顶面长向配筋面积 板顶面长向配筋面积：AS3=3818mm20.5AS1=0.53818=1909mm2 满足要求！ (4)、板顶面短向配筋面积 板顶面短向配筋面积：AS4=3818mm20.5AS2=0.53818=1909mm2 满足要求！八、钢平台抗扭计算 1、荷载计算 柱顶钢板承受的扭矩：364.50KN.m（参考ZJ80塔吊），产生剪力V=364.50/0.75=486.00KN，沿着钢格构柱基础一侧均匀分布，见示意图。2、焊缝计算 取hf=12mm，1.5 t2(厚板)+1=1.5 *50+1=7.50+1=8.50mm，T形接头单面角焊缝； 1.20t1(角钢)=1.20*12=14mm。考虑塔吊为动力荷载，取f=1.00（详见钢结构设计与原理P66） 抗剪：=V/Aw=486.00*103/0.70hf*lw2*2=486.00*103/0.70*12*280 *2=103.32 N/ mm2fw=160 N/ mm2 满足要求。3、考虑塔吊钢格构柱顶钢板为仰焊，为了进一步保证质量，采取以下加固措施；（1）四面围焊，即采用10mm厚的钢板将角钢连接，使钢格构柱顶和钢板连接范围形成封闭，然后和柱顶的钢板焊接； （2）采用加劲肋板连接，以改善角钢和钢板焊接连接的受力性能，详见附图；九、塔吊与钢板连接的螺栓验算（塔吊加强节采用8个M3010.9级高强度螺栓和格构柱顶钢板连接）1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：（VK=486KN）Nvb=nvd2fvb/4=13.1430.002310/4=219.13kN；Nv=1.2Vk/n=1.2486/8=72.90kN219.13kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，n1=n/4； Nt每一颗螺栓所受的力；Ntb=de2ftb/4=3.1426.722500/4=280.29kN；Nt=1.2Nkmin/n1=1.2217.75/2=130.65kN280.29kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(72.90/219.13)2+(130.65/280.29)2)0.5=0.57；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。十、附图钢格构柱塔吊组合式基础示意图矩形桩式承台配筋图 矩形桩式桩配筋图矩形桩式钻孔灌注桩详图 矩形桩式格构柱详图 扭矩产生的对于钢格构柱基础的剪力示意图 注：剪力沿着钢格构柱和柱顶钢板焊接的焊缝通过矩形桩式格构柱逆作法加固图格构柱顶钢板平面示意图11剖面示意图矩形桩式格构柱截面图 矩形桩式格构柱止水片详图 矩形桩式水平剪刀撑布置图 矩形桩式水平剪刀撑连接详图 钢平台平面图 钢平台节点图22