福建省宁德市天水雅集项目塔吊基础设计方案.doc

宁德天水雅集工程塔吊基础设计方案福建省*建筑工程公司宁德天水雅集工程项目2010年11月目 录一、工程概况二、塔式起重机型号及定位的选择三、塔吊桩、基础尺寸及钢筋选择四、塔吊桩基础设计(一)编制依据(二)QTZ60（ZJ5010）塔吊基础设计1.塔吊的基本参数信息2.桩基所受荷载的计算分析3.桩基础设计五、塔吊桩基础的施工六、塔式起重机基础施工的安全技术措施七、塔式起重机的安全使用技术措施附图一、塔吊总平布置图附图二、塔吊基础预埋件大样附图三、塔吊基础平面布置图附图四、塔吊基础防水构造图附图五、塔吊基础配筋图附图六、塔吊定位图附图七、附墙杆平面布置 附图八、QTZ60(5010)技术参数图附图九、QTZ60(5010)荷载特性图一、工程概况本工程位于宁德市东侨区东湖南侧，林聪路C-3-01地块，地块东侧为滩涂，西侧为华侨小学，北侧为东湖及南江滨公园，项目征地面积为45975.71平方米，建筑用地面积为44295.65平方米，总建筑面积174868平方米，地下室建筑面积29227平方米，建筑密度19.2，绿地率37.56，容积率3.2。本工程是福建省唐程房地产开发有限公司投资开发，设计单位为江苏时代建筑工程设计有限公司，监理单位为厦门中建东北监理咨询有限公司，由福建省第五建筑工程公司承建。工程地质情况：根据福建省闽东工程勘察院勘察院公司提供的天水雅集岩土工程勘察报告揭示，本工程岩土体特征分述如下（相对应预应力管桩）：1、素填土层（层序）：厚度0.704.70m。2、淤泥（层序）：承载力标准值45Kpa,厚度11.9-18.7m。3、卵石（层序）承载力标准值320Kpa,分布层厚在9.6-13.7m。4、全风化花岗岩（层序）：承载力标准值350Kpa,层厚在9.50-16.40mm。5、砂土状强风化花岗岩（层序）：承载力标准值500Kpa,层厚>6m。6、碎块状强风化花岗岩（层序）：承载力标准值650Kpa,层厚>3m。7、中风化花岗岩（层序）：承载力标准值1500Kpa,层厚>3m。本塔吊基础桩基设计持力层为第四层全风化花岗岩，现场施工中，各承台桩施工按工程桩标准进行施工，有效桩长约为30m，承载力为1800KN。打桩以桩长控制为主，贯入度控制为辅。二、塔式起重机型号及定位的选择塔式起重机（简称塔吊，下同）主要用于结构施工中的大宗物料（如：钢筋、模板和混凝土等）的水平、垂直运输，根据本工程的实际情况和工期要求（总工期945天），经项目部综合考虑，拟采用五台QTZ60（ZJ5010）塔吊。QTZ60型塔吊是一种水平臂、小车变幅上回转自升式塔机。该机标准前臂长50m，最大起重量为6t，额定起重力矩为63t·m, 采用液压顶升机构使塔吊随建筑物升高而升高，经固定附着式最大起升高度可达121.5m。针对塔吊服务范围广，应尽量满足施工现场工作面的需要，减少工作死角；尽量避开建筑物的突出部位，减少对施工的影响；尽量避免穿越裙房或地下室设置，以免留下预留洞和后浇施工部分；保证塔吊安装和拆除时所必须的场地和工作条件以及尽量保证施工场地物料的堆放、搬运在塔吊工作范围内，减少二次搬运等。本工程六台塔吊具体定位详附图六。三、塔吊桩、基础尺寸及钢筋选择根据工程的实际情况，本工程塔吊基础为五座，其型号均为QTZ60（ZJ5010）。塔吊基础5米×5米×1.25米，每座基础采用四根PHC500-125-AB型管桩，桩端持力层为第四层（全风化花岗岩），桩端进入持力层约5m，有效桩长按30米设计。垫层为100厚C20砼,承台为C35商品泵送砼。四、塔吊桩基础设计(一)编制依据1 建筑桩基技术规范JGJ94-2008；2 混凝土结构设计规范GB50010-2002；3 塔式起重机混凝土基础工程技术规程JGJ/T187-20094 钢筋混凝土桩标准图集等规范。(二)QTZ60（ZJ5010）塔吊基础设计塔吊桩基础的计算书一. 参数信息塔吊型号: QTZ60 自重(包括压重):F1=833.00kN 最大起重荷载: F2=60.00kN 塔吊倾覆力距: M=1784.79kN.m 塔吊起重高度: H=120.00m 塔身宽度: B=1.42m 桩混凝土等级: C80 承台混凝土等级:C35 保护层厚度: 50mm 矩形承台边长: 5.00m 承台厚度: Hc=1.250m 承台箍筋间距: S=200mm 承台钢筋级别: 级 承台预埋件埋深:h=0.80m 承台顶面埋深: D=1.500m 桩直径: d=0.500m 桩间距: a=3.600m 桩钢筋级别: 级 桩入土深度: 30.00 桩型与工艺: 预制桩 桩空心直径: 0.250m 塔吊最大起重力矩: 600.00kN.m 塔吊总高度: H=120m 基本风压: Wk=0.45kPa 塔吊主弦杆截面宽度: b=0.15m 塔身最大水平力:Vh=0kN 水平力作用高度: h=120m 标准节数: n=37 二. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算 1. 塔吊自重(包括压重)F1=833.000kN 2. 塔吊最大起重荷载F2=60.000kN 作用于桩基承台顶面的竖向力 F=F1+F2=893.000kN 塔吊的倾覆力矩 M=1.4×1784.790=2498.706kN.m三. 矩形承台弯矩的计算 计算简图： 图中x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。 1. 桩顶竖向力的计算(依据建筑桩基础技术规范JGJ94-2008的第5.1.1条) 其中 n单桩个数，n=4； Fk作用于承台顶面的竖向力，Fk=893.000kN； Gk桩基承台和承台上土自重标准值，Gk=25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D=1531.250kN； Mxk,Myk荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的 x、y 轴的力矩 xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)； Nik荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力(kN)。 经计算得到: 桩顶竖向力设计值: 最大压力： N=1.2×(893.000+1531.250)/4+2498.706×(3.600×1.414/2)/2×(3.600×1.414/2)2=1218.141kN 桩顶竖向力标准值: 最大压力： N=(893.000+1531.250)/4+1784.790×(3.600×1.414/2)/2×(3.600×1.414/2)2=956.681kN 2. 矩形承台弯矩的计算(依据建筑桩基础技术规范JGJ94-2008的第5.9.2条) 其中 Mx,My分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值(kN.m)； xi,yi垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离(m)； Ni在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力，Ni=Ni-G/n。 经过计算得到弯矩设计值： 压力产生的承台弯矩： N=1.2×(893.000+1531.250)/4+2498.706×(3.600/2)/4×(3.600/2)2=1074.318kN Mx1=My1=2×(1074.318-1531.250/4)×(1.800-0.710)=1507.481kN.m四. 矩形承台截面主筋的计算 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 1系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时， 1取为0.94,期间按线性内插法确定； fc混凝土抗压强度设计值； h0承台的计算高度。 fy钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。 承台底面配筋: s=1507.481×106/(1.000×1.570×5000.000×1200.0002)=0.0125 =1-(1-2×0.0125)0.5=0.0126 s=1-0.0126/2=0.9937 Asx= Asy=1507.481×106/(0.9937×1200.000×300.000)=4214.031mm2 满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:5000.00×1250×0.15%=9375.00mm2。实际配筋：HRB33525200mm，实际配筋值12265.63mm2大于9375.00mm2，满足要求。五. 矩形承台截面抗剪切计算 依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-2008)的第5.9.14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=2436.283kN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 计算截面的剪跨比,=1.500 ft混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2； b承台计算截面处的计算宽度，b=5000mm； h0承台计算截面处的计算高度，h0=700mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/mm2； S箍筋的间距，S=200mm。 经过计算得: 箍筋的最小配筋面积Asv=(2436.283×1000-0.700×1.570×5000×400)×200/(300.000×400)=397.138mm2 实际构造配筋为HRB335 14200*200=9612.65mm2>397.138mm2满足要求。六.桩身承载力验算 桩身承载力计算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-2008)的第5.8.2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=1218.141kN 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中 c基桩成桩工艺系数，取0.850 fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=35.900N/mm2； Aps桩身截面面积，Aps=0.1473m2。 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! 构造规定：预制桩最小配筋率不宜小于0.8%,采用静压法沉桩时,最小配筋率不宜小于0.4%,直径不宜小于14mm七.桩抗压承载力计算 桩承载力1800KN大于最大压力956.681kN,所以满足要求! 五、塔吊桩基础的施工（一）施工流程塔吊在塔吊基础混凝土达到设计强度后开始安装，施工流程如下：预应力管桩施工顶端钢筋砼基础的立模、扎筋、浇筑砼塔吊安装调试。（二）现场施工1、施工准备（1）施工前对施工员及施工班组进行技术、安全交底。（2）现场采用锤击桩机进行施工,要求单桩竖向抗压极限承载力特征值3700KN。（3）桩长度为30米。2、塔吊桩基及承台施工（1）四角轴线方位经复核无误后放置细样，细样须经两次复核无误后方可施工。（2）桩机对准桩位后，先调平桩机，管桩就位后（吊车采用单点扎）喂入桩架，调整管桩与桩机，使其保持在同一水平上，然后缓慢插入，如发现障碍物后及时拨出处理。（3）边打边用两台经纬仪在两个垂直方向校正桩垂直度，确保桩垂直插入，垂直偏差不得超过桩长的0.5%。 （4）送桩时，送桩杆、桩身轴线应在同一条轴线上，确保送桩桩身不偏斜。 （5）打桩过程必须做好施工记录和每米锤击数。 （6）进入持力层后，观察桩入土深度与贯入度，要求以控制贯入度为主，桩长为辅。最后须经监理，甲方人员认可后停锤。如打桩过程中遇异常情况，及时通知监理、甲方及其他人员协商处理。（7）桩芯底部封堵，采用钢板（厚度3mm）封堵。（8）灌注桩芯混凝土，桩芯采用C40微膨胀混凝土灌注，钢筋620，QTZ60（5010）塔吊承台抗压桩灌芯长度3.0米。（9）承台内的钢筋均采用II级钢，25200双层双向布置，上下层钢筋采用马凳筋分开，马凳筋采用14250×250布置，双层双向钢筋的绑扎满足规范要求。垫层为100厚C20砼,承台为C35商品泵送砼。（10）塔式起重机基础承台土方开挖，施工承台混凝土垫层、安装承台模板、钢筋，埋设塔机地锚螺栓，浇注承台砼，并养护。待承台砼强度达到90设计强度后，安装并调试QTZ60型塔吊。（11）塔吊基础承台面与地下室底板板底平，故考虑到地下室的防水。板底断面处应成结构阶梯缝，采用防水涂料、塔吊基础四周布置止水钢板和膨胀混凝土防水；（附图）（12）塔吊在使用过程中，由专业人员定期对其基础沉降、水平位移进行观测和监测，并认真做好记录，一旦发生过大位移或其他危险时，应及时报告并采取措施。3、塔身附着措施建筑总高度为108.65m,QTZ60（5010）型塔吊安装高度为130m,附着参照QTZ60型塔吊设置。本工程QTZ60型塔吊按照结构层高进行调整，设置4道附着，第一道布置于第8层有梁板(高度23.25m)，第二道布置于第15层有梁板(高度44.25m)，第三道布置于第22层有梁板(高度65.25m) ，第四道布置于第29层有梁板(高度86.25m)。塔吊附着的预埋件于结构有梁板钢筋施工时候进行，与有梁板钢筋焊接固定，塔吊附着由具有专业资质的施工队伍施工。六、塔式起重机基础施工的安全技术措施1、严格遵循建筑桩基技术规程（JGJ94-94）的有关规定，确保塔吊基础的施工质量，并提供设备的施工记录，做好桩基验收工作。2、严格遵循QTZ60（5010）型塔式起重机使用说明书的要求，埋设塔机预埋件及进行塔机的安装、调试和拆除工作。3、严格遵循建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）和砼结构工程施工及验收规范（GB50204-94）的规定进行塔式起重机基础承台的施工。4、塔吊基桩、承台及塔机安装等施工中，均应做好防雷接地及隐蔽交接工作。5、从塔机安装、调试、使用至塔机拆除止的整个施工过程中，应加强对其水平位移和沉降观测工作。七、塔式起重机的安全使用技术措施1、塔吊的操纵人员、安装人员必须经过相关培训，持证上岗。2、塔吊正常工作温度-2040，正常工作风速20m/s。3、塔吊安装后，必须按有关技术规定进行空载、静载、动载试验，并对各种装置进行调试后，方可进行吊卸作业。4、塔吊进行夜间工作时，必须保证有充足的照明。5、顶升作业必须按QTZ60（5010）型塔式起重机使用说明书第4.4条的规定进行施工。6、工作时塔梯上严禁有人，并不得在工作中进行调整或机械维修工作。7、工作时严禁闲人走近臂架活动范围内。 8、未尽事宜及安全保养工作均按QTZ60（5010）型塔式起重机使用说明书的要求执行。附图一、塔吊总平布置图附图二、塔吊基础预埋件大样（根据塔吊说明书进行施工）附图三、塔吊基础平面布置图 附图七：附墙杆平面布置锚固装置附着杆在建筑结构上的固定点要满足以下原则：1、附着固定点应设置在丁字墙（承重隔墙和外墙交汇点）和外墙转角处，切不可设置在轻质隔墙与外墙汇交的节点处；2、对于框架结构，附着点宜布置在靠近柱根部；3、在无外墙转角或承重隔墙可利用情况下，可以通过窗洞使附着杆固定在承重内墙上；4、附着固定点应布设在靠近楼板处，以利于传力和便于安装。附图八、QTZ60(5010)技术参数图附图九、QTZ60(5010)荷载特性图