塔吊基础计算.docx
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塔吊基础计算.docx
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塔吊基础计算
塔吊基础方案
工程概况
1、本工程位于松江区九亭镇,地块南临蒲汇塘河,东临沪亭路,西临横泾河,北临沪松公
路并与地铁9#线车站一墙之隔,与9#线车站物业开发管理为一个整体。
地块面积41162
归由3#、4#、5#、6#、7#、8#公寓楼及9#酒店、10#办公楼组成。
。
2、因地块面积巨大,根据塔吊平面布置应最大程度满足施工区域吊装需要,尽可能减少吊
装盲区的原则,以及地下室工程施工中能充分利用塔吊来满足施工需要,按照施工组织总设
计要求拟搭设6台附墙式塔吊,其中QTZ80B(工作幅度60M,额定起重力矩800KN.M)2台,QTZ80A(工作幅度55M,额定起重力矩800KN.M)4台,平面位置详附图。
。
3、拟建建筑物高度及层数
建筑物楼号
3
4
5
6
7
8
9
10
层数(层)
15
13
13
15
17
19
23
23
建筑物高度(m)
72.5
62.9
62.9
72.5
82.1
91.7
104.0
104.0
4、根据建筑物高度,1#塔吊位于3#楼西北侧位置,搭设高度为86M;2#塔吊位于9#楼南
侧位置,搭设高度为114M;3#塔吊位于5#楼西北侧位置,搭设高度为77M,设水平限位
装置;4#塔吊位于10#楼东南侧位置,搭设高度为114M;5#塔吊位于6#楼西北侧位置,
搭设高度为100M,6#塔吊位于8#楼西北侧位置,搭设高度为100M。
其中5#、6#塔吊为
QTZ80B,其余4台为QTZ80A。
。
5、塔吊应在土方开挖前安装完毕,故采用型钢格构式非塔吊标准节插入钻孔灌注桩内,以
保障塔吊安全、稳定和牢固可靠,且不妨碍地下室顶板混凝土的整体浇筑施工,有利于加快
施工进度和确保工程质量。
。
6、本工程采用钻孔灌注桩筏板基础,基坑底标高为-8.000、-8.800、-9.100,本工程土0.000
相当于绝对标高6.150M,自然地坪标高相对于绝对标高-1.45M。
。
7、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
埋深
(m)
相对标高
(m)
钻孔灌注桩
抗拔系
数(入)
Fs
(KPa
)
Fp
(KPa)
灰色砂质粉土夹粉质粘土
13
-14.45
15
0.6
灰色粉质粘土
14
-15.45
15
0.6
£
灰色粘土
21
-22.45
20
0.6
£-1
灰色粉质粘土
26.5
-27.95
35
0.6
£-2
暗绿色粘土
30
-31.45
55
900
0.6
£
草黄色砂质粉土
34
-35.45
70
1800
0.6
£
灰黄色粉质粘土
36
-37.45
50
0.6
£
草黄〜灰色粉砂
47
-48.45
75
2500
0.5
72
灰色粉质粘土夹粉砂
53
-54.45
45
0.6
£
灰色粉砂夹粉质粘土
65
-66.45
75
2000
0.5
82
灰色粉砂
75
-76.45
80
2500
0.5
©
灰色中粗砂
100
-101.45
90
3000
0.5
8、塔式起重机主要技术性能表
塔吊型号
QTZ80B
QTZ80A
序号
载荷名称
单位
数量
单位
数量
1
基础所受的垂直荷载
KN
587
KN
511
2
基础所受的水平何载
KN
62
KN
72
3
基础所受的倾翻力矩
KN.M
1642
KN.M
1242
4
基础所受的扭矩
KN.M
310
KN.M
348
5
独立式整机重
T
40.83
T
6
平衡重
T
13.92
T
14.2
7
工作幅度
M
60
M
55
8
最大起重量
T
8
T
6
9
末端起重量
T
1
T
1.2
10
额疋起重力矩
KN.M
800
KN.M
800
11
塔身截面
M
1.8X1.8
M
1.6X1.6
12
最大起升高度
独立式
M
47
M
40
13
附着式
M
160
M
140
14
装机总容量
KW
48
KW
KW
塔吊布置原则
本工程作业面积大,综合考虑塔吊的作用半径、起吊重量、基础工程桩位布置、围檩
支撑结构设计、房屋结构设计、经济性比较后,作出以下布置原则。
1.塔吊布置在基坑内
2.塔吊共6台,55m臂4台,60m臂2台
3.塔吊选型:
市沪淞建筑机械厂有限公司生产的QTZ80A(5512)及QTZ80B(6010)塔吊。
。
4.具体位置详见《塔吊平面布置图》
5.因塔吊布置在基坑内,考虑到土方开挖后安装困难。
并为兼顾土方开挖垂直运输,塔吊需在基础开挖前投入正常使用。
。
6.塔吊桩基础采用钻孔灌注桩
7.桩上部钢支柱采用H型钢,上端标高-0.50m
8.塔吊基础采用C30水下混凝土,①800钻孔灌注桩,上部H型钢格构非标准节插入桩内
2500。
塔吊标准节与型钢格构用高强度螺栓和盖板焊接连接固定。
详见附图
三、
计算依据
1.
《地基基础设计规范》
DGJ08-11-1999
2.
《建筑桩技术规范》
JGJ94-94
3.
《混凝土结构设计规范》
GB50010-2002
4.
《建筑结构焊接规程》
JGJ80-91
5.
《建筑结构设计荷载规范》
GB50009-2001
6.
沪淞建筑机械厂有限公司的
QTZ80A、80B塔式起重机的《使用说明书》
7.本工程平面图、结构图、围檩支撑图
四、塔吊分项参数计算
塔吊是施工场地最重要的施工机械之一,其使用贯穿了整个工程。
在这过程中间隔时
间长,不可预见性因素多,为确保塔吊的安全,以下计算都按极限苛刻条件下能保证塔吊正
(计算详值见计算表格)
1.基础竖向极限承载力计算
F=F1+F2
F—
—基础竖向极限承载力
kn
F1—
-塔吊自重(包括压重)
kn
F2—
-最大起吊重量
kn
2.单桩抗压承载力、抗拔力计算
单桩个数,作用于桩基承台顶面的竖向力设计值塔吊基础重量
xi,yi――单桩相对承台中心轴的XY方向距离
塔吊的倾覆力矩
3.桩长以及桩径计算
桩采用钻孔灌注桩
Rk实际=fpAp+UpEfsli>R=NiXiE
UP
=nd
其中Rk实际
――实际钻孔灌注桩承载能力
KN
fpAp
――桩端面承载能力
KN
UpEfsli
――桩侧摩擦阻力总和
KN
R
――单桩轴向承力安全值
KN
――桩安全系数
取2
d
――桩直径
m
4.桩抗拔验算
Qk=/Rk实际
5.桩配筋计算
桩身配筋率可取0.20%〜0.65%(计算取上限0.65%),抗压主筋不应少于6①10,箍筋采用不少于①6@300mm的螺旋箍筋,在桩顶5倍桩身直径范围内箍筋①6@100mm,每隔2m设一道2①12焊接加强箍筋。
。
As=S桩截面X配筋率
n=4As/(n©2)
其中n——竖筋根数根
As――钢筋总截面积m
①——竖筋直径m
6.桩上部钢支柱计算
钢支柱采用hXbXtwXt=350X350X12X19,H型钢。
。
A=hb-(b-tw)(h-2t)=0.017m;
1)四柱整体验算
A总=4A
截面惯性矩Iz
回转半径i=(Iz/A总)a5
215
N
A
2)单柱验算
Izi=(Iz/A)0.5
井架长细比
H木
——查①
Iz
、4A
215
7.钢支柱上部螺栓紧固水平钢板抗拔计算
H型钢上部螺栓紧固水平钢板采用500X500厚20,Q235钢板,采用电焊与下部
钢焊接,焊接高度不小于6mm。
。
1)焊接强度验算
-fiw1600lwt
d――焊接强度
N――轴心最大拔力,等于塔吊拔力
lw――焊缝长度等于4478MM
f1w――焊缝的抗拉抗压强度设计值,Q235等于160
8.缀条计算
缀条采用12#槽钢截面面积A=0.0015700m2
V=V1+V2
VI——塔吊水平力引起应力
V1=F4/2
F4――塔吊水平力
V2――塔吊扭矩引起应力
V2=MN/2(DX1.414)
Mn――塔吊扭矩
D――桩间距
fv>V/A
fv――槽钢的抗剪强度,厚度小于16mm,取125
A――槽钢截面积
9.螺栓计算
采用①30高强度螺栓,每肢2颗
A总=冗D2
(y=N拔/A总<295
螺栓抗剪验算
t=MnA总/(2X桩间距/1.414) 10.桩水平力验算 由于地质报告未进行桩侧土水平抗力系数的比例系数m试验,采用规范提供的经验值 如下表所示。 取8MN/m4。 。 序号 土的分类 m(MN/m4) 1 流塑粘性土IL>1、淤泥 3〜5 2 软塑粘性土1>IL>0.5、粉砂 5〜10 3 硬塑粘性土0.5>IL>0、细砂、中砂 10〜20 4 坚硬、半坚硬粘性土ILV0、粗砂 20〜30 5 砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石 30〜80 6 密实粗砂夹卵石,密实漂卵石 80〜120 1)基本资料: 桩类型: 桩身配筋率PgV0.65%的灌注桩桩顶约束情况: 铰接、自由 截面类型: 圆形截面桩身直径d=800mm 混凝土强度等级C30Ft=1.50N/mmEc=30000N/mm 桩身纵筋As=3267mm净保护层厚度c=50mm 钢筋弹性模量Es=200000N/mm 桩入土深度h=23.000m 桩侧土水平抗力系数的比例系数m=8MN/m4 桩顶竖向力N=1000.0kN 设计时执行的规范: 2)单桩水平承载力设计值计算: (1)、桩身配筋率pg: pg=As/(nXd2/4)=3267/(n>8002/4)=0.65% (2)、桩身换算截面受拉边缘的表面模量Wo: 扣除保护层的桩直径do=d-2Xc=800-2X50=700mm 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值 oE=Es/Ec=200000/30000=6.667 Wo=nXd/32X[d2+2X(aE-1)XpgXdo2] =nX.800/32X0.8002+2X(6.667-1)X0.65%XJ.7002]=0.053m (3)、桩身换算截面积An: An=nXd2/4X[1+(久E-1)Xpg] =n>0.8002/4X[1+(6.667-1)X0.65%]=0.52m (4)、桩身抗弯刚度El: 桩身换算截面惯性距Io=WoXd/2=0.053X0.800/2=0.0212m4 对于钢筋混凝土桩,EI=0.85XEcXIo EI=0.85X30000X1000XQ.0212=541622.927kN/m (5)、桩的水平变形系数a按下式确定: a=(mXbo/EI)1/5(桩基规范5.4.5) 对于圆形桩,当直径d<1m时,bo=0.9X(1.5Xd+0.5) bo=0.9X(1.5X0.800+0.5)=1.530m a=(8000X.530/541622.927)1/5=0.4686(1/m) 11.715 桩的换算埋深ah=0.4686X25.000 查桩基规范表5.4.2得: vm=0.768 (7)、其余参数: 桩截面模量塑性系数Ym=2.00(圆形截面) 桩顶竖向力影响系数ZN=0.5(竖向压力) (8)、单桩水平承载力设计值Rh: 对于桩身配筋率PgV0.65%的灌注桩,可按下列公式计算单桩水平承载力设计值 Rh=aXXftXWo/\mX(1.25+22Xpg)X(1±ZNXN/Ym/ft/An) (桩基规范5.4.2-1) =0.469X2X1500X0.053/0.768X: 1.25+22X0.65%)*1+0.5X1000.0/2/1500/0.52)=178.7kN 四桩水平承载力 =4X78.7kN=714.8kN>62KN 11、QTZ80B塔式起重机基础计算表 符号 意义 公式 单位 计算值 钻孔灌注桩计算 G 桩上部钢支架总重 KN 60.0 m 标准节重 KN 9.3 b 标准节边长 M 1.8 N 标准节数量 节 20.0 F1 塔吊自重(包括平衡重) KN 587.0 F2 最大起吊重量 KN 80.0 F3 标准节总重 KN 186.0 Mn 基础承受扭矩 F3=mXN KN.m 310.0 M 倾覆力矩 KN.m 1642.0 F4 水平荷载 KN 62.0 钻孔灌注桩桩顶标高 m -9.05 日 桩安全系数 取 2.0 d 桩直径 m 0.80 D 桩间距 D=9d/4 m 1.800 l 取桩有效长度(最大开挖深度至桩 底) m 23 Ni 单桩承力设计值 *E;IX KN 1177.090 N拔 抗拔力设计值 闘&I- KN -629.290 R 单桩轴向承力安全值 KN 2354.181 Up刀 qsili 桩侧总极限摩擦阻力 KN 1666.301 qpAp 桩端点极限承载力 KN 904.779 Rk实 际 取桩长度后实际承载力 Rk实际=fpAp+UpEfsli KN 2571.079 符合 Qk 取桩长度后实际抗拔力 Qk=XRk KN 1542.648 满足 桩配筋计算 根据桩径按内插法计算工程桩桩身 取 0.65% 配筋率(0.20%〜0.65%) As 截面钢筋面积 m2 0.003267 ① 竖筋直径 mm 20.000 n 竖筋数量 n=4As/(n①2) 根 10.4 箍筋取 ①8@200mm的螺旋箍筋 桩上部钢立柱计算 H型钢规格 350X350X12X19 30 H 桩顶到钢构件上端长度 m 9.9 A 横截面面积 m2 0.017 I合 四根立柱组合极惯性距 外部参照CAD自动计算 m4 0.056284 I单柱 单柱极惯性矩 外部参照CAD自动计算 m4 0.000068 i合 四根立柱组合回转半径 i=(l/4A)0.5 M 0.908611 i单柱 单柱回转半径 i=(l/A)0.5 0.062942 入合 四根立柱组合长细比 X=H/i 10.840724 4^0.981 入单柱 单柱长细比 X=H/i 23.831576 A0.848 b合 最大应力 b=Ni/A© N/mm 2 70.184816 满足 b单柱 最大应力 b=Ni/A© N/mm 2 81.441 满足 钢构件插入桩深度(不计钢柱顶端阻力) T 钢筋和混凝土的粘结应力(光面钢筋取 1.5〜3.5) kN/m2 1.5E+03 d 型钢等截面圆钢直径 m 0.147 h 插入桩长度 h=Ni/(Txn% m 1.696 型钢上部水平钢板焊接强度验算 a 焊接强度 Nw —fi180 lwt N/mm 2 23.422 满足 N 塔吊拔力 N 629290.319 lw 焊缝长度 mm 4478.000 t 焊缝高度,等于6 mm 6.000 缀条计验算 规格 C12槽钢 面积(A) mm2 1570 V1 塔吊水平力引起剪力 Vi=F4/2 KN 31.000 V2 扭矩引起的剪力 V2=Mn/2(DX1.414) KN 60.899 V 水平力和扭矩组合作用剪力 V=V1+V2 KN 91.899 fv 槽钢抗剪强度 fv>V/A N/mm 2 58.534 满足 螺栓计算 塔吊每肢螺栓数 颗 3 d 螺栓直径 mm 30 A 螺栓截面积 mm2 2121 a 螺栓应力 a=N拔/A N/mm 2 297 满足 T 剪力 TMMn/(2XDX1.414)/A N/mm 28.718 满足 12、QTZ80A塔式起重机基础计算表 符号 意义 公式 单位 计算值 钻孔灌注桩计算 G 桩上部钢支架总重 KN 60.0 m 标准节重 KN 9.3 b 标准节边长 M 1.6 N 标准节数量 节 20.0 F1 塔吊自重(包括平衡重) KN 587.0 F2 最大起吊重量 KN 60.0 F3 标准节总重 KN 186.0 Mn 基础承受扭矩 F3=m>N KN.m 348.0 M 倾覆力矩 KN.m 1242.0 F4 水平荷载 KN 72.0 钻孔灌注桩桩顶标高 m -9.05 E1 桩安全系数 取 2.0 d 桩直径 m 0.80 D 桩间距 D=2d m 1.600 l 取桩有效长度(最大开挖深度 至桩底) m 23 Ni 单桩承力设计值 町F+O/込片就Ji• 此-1.: i14(=73-^7* KN 1036.464 N拔 抗拔力设计值 “F+GMyif.Jf, Me+i.4(z,^±'> KN -500.664 R 单桩轴向承力安全值 KN 2072.929 Up刀qsili 桩侧总极限摩擦阻力 KN 1666.301 qpAp 桩端点极限承载力 KN 904.779 Rk实 际 取桩长度后实际承载力 Rk实际=fpAp+UpEfsli KN 2571.079 符合 Qk 取桩长度后实际抗拔力 Qk=ARk KN 1542.648 满足 桩配筋计算 根据桩径按内插法计算工程桩 桩身配筋率(0.20%〜0.65%) 取 0.65% As 截面钢筋面积 m2 0.003267 ① 竖筋直径 mm 20.000 n 竖筋数量 n=4As/(n①2) 根 10.4 箍筋取 ①8@200mm的螺旋箍筋 桩上部钢立柱计算 H型钢规格 350X350X12X19 30 H 桩顶到钢构件上端长度 m 9.9 A 横截面面积 m2 0.017 I合 四根立柱组合极惯性距 外部参照CAD自动计算 m4 0.044694 I单柱 单柱极惯性矩 外部参照CAD自动计算 m4 0.000675 i合 四根立柱组合回转半径 i=(l/4A)0.5 M 0.809675 i单柱 单柱回转半径 i=(l/A)0.5 0.199039 入合 四根立柱组合长细比 X=H/i 12.165374 ©= 0.978 入单柱 单柱长细比 X=H/i 7.536206 ©= 0.99 b合 最大应力 b=Ni/A© N/mm2 62.179037 满足 b单柱 最大应力 b=Ni/A© N/mm2 61.425 满足 钢构件插入桩深度(不计钢柱顶端阻力) T 钢筋和混凝土的粘结应力(光面钢筋取1.5〜3.5) kN/m2 1.5E+03 d 型钢等截面圆钢直径 m 0.147 h 插入桩长度 h=Ni/(Txn% m 1.493 型钢上部水平钢板焊接强度验算 b 焊接强度 Nw —f1180 lwt N/mm2 18.634 满足 N 塔吊拔力 N 500664.356 lw 焊缝长度 mm 4478.000 t 焊缝高度,等于6 mm 6.000 缀条计验算 规格 C12槽钢 面积(A) mm2 1570 V1 塔吊水平力引起剪力 V1=F4/2 KN 36.000 V2 扭矩引起的剪力 V2=Mn/2(DX1.414) KN 76.909 V 水平力和扭矩组合作用剪力 V=V1+V2 KN 112.909 fv 槽钢抗剪强度 fv>V/A N/mm2 71.917 满足 螺栓计算 塔吊每肢螺栓数 颗 3 d 螺栓直径 mm 30 A 螺栓截面积 mm2 2121 a 螺栓应力 a=N拔/A N/mm2 236 满足 T 剪力 TMMn/(2XDX1.414)/A N/mm2 36.268 满足 五、材料选用及施工方法 根
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