塔吊基础设计计算方案.docx
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塔吊基础设计计算方案.docx
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塔吊基础设计计算方案
塔吊基础设计计算方案
一、设计依据
1.《建筑地基基础技术规范》GB0007-2011
2.《混凝土结构设计规范》GB50010—2010
3.《建筑机械使用安全规程》JGJ33—2001
4.《建筑结构荷载规范》GB0009—2012
5.本工程《岩石工程勘察报告》
6.施工图纸
7.简明施工计算手册
8.塔吊使用说明书
二、塔吊选型
工程内容为A1#--A21#楼,B1#—B26#楼,幼儿园,农贸市场,商服,地下室,建筑面积为31.928万平方米,根据本工程特点、布局,拟选用20台浙江凯达电梯制造有限公司制造的QTZ63型液压自升塔式起重机(简称塔吊),其相关技术参数适用于本工程垂直运输需要。
三、塔吊位置的确定
为最大限度的满足施工需要,拟将塔吊位置作如下确定:
北区
1#塔吊位于A1#楼北侧西,A1-2轴往东3.9米,A1-G轴出4米为中心点,A1#楼机房顶标高为54.3米,无地下室,臂长55米。
2#塔吊位于A4#楼北侧东,A4-17轴往西3.9米,A4-G轴出4米为中心点,A4#楼机房顶标高为60.3米,无地下室,臂长55米。
3#塔吊位于A6#楼北侧西,A6-2往东3.9米,A6-F轴出4米为中心点,A6#楼机房顶标高为37.9米,无地下室,臂长55米。
4#塔吊位于A8#楼北侧西,A8-2往东10.6米,A8-9轴往西1.75米,A8-E轴出4为中心点,A8#楼机房顶标高为58.9米,地下一层,臂长55米。
5#塔吊位于A9#楼北侧西A9-2轴往东9.4米,A9-10轴往西0.6米,A9-G出3.5米为中心点,A9#楼机房顶标高为58.9米,地下一层,臂长55米。
6#塔吊位于A11#楼南侧西,A11-2轴往东4.35米,A11-B轴出5米为中心点,A11#楼机房顶标高为58.9米,独立地下一层,高3.1米,臂长45米。
7#塔吊位于A12#楼东山墙中间,A12-18轴出4米为中心点,A12#楼机房顶标高为37.9米,无地下室,臂长45米。
8#塔吊位于A19#楼北侧西,A19-2往东4.5米,A19-F轴出4.5米为中心点,A19#楼机房顶标高为54.3米,无地下室,臂长57米。
9#塔吊位于A20#楼北侧东,A20-24往西4.5米,A20-F轴出4.5米为中心点,A20#楼机房顶标高为54.3米,无地下室,臂长55米。
南区
1#塔吊位于B7#楼北侧西,B7-2轴往东5米,B7-E轴出5米为中心点,B7#楼机房顶标高为20.4米,无地下室,臂长45米。
2#塔吊位于B8#楼北侧西,8-2往东8.1米,8-G轴出4米为中心点,B2#楼机房顶标高为58.9米,地下一层,臂长57米。
3#塔吊位于B9#楼北侧西,9-2轴往东10.4米,9-F轴出4米为中心点,B9#楼机房顶标高为58.9米,地下一层,臂长57米。
4#塔吊位于B10#楼北侧西,10-2轴往东7.1米,10-F轴出4米为中心点,B9#楼机房顶标高为58.9米,地下一层,臂长60米。
5#塔吊位于B6#楼南侧中间,B6-A轴出5米为中心点B6#楼机房顶标高为54.3米,无地下室,臂长45米。
6#塔吊位于B13#楼南侧西,B12-1往东5米,B12-A轴出5米为中心点,B13#楼机房顶标高为20.4米,无地下室,臂长55米。
7#塔吊位于B15#楼西侧山墙中间,B15-1轴出4米为中心点,B15#楼机房顶标高为58.9米,地下一层,臂长55米。
8#塔吊位于B17#楼北侧西,B17-2轴往东9.2米,B17-E轴出4米为中心点,B17#楼机房顶标高为58.9米,地下一层,臂长57米。
9#塔吊位于B21#楼北侧东,B21-30轴往西4米,B21-D轴出4米为中心点,B21#楼机房顶标高为20.4米,无地下室,臂长55米。
10#塔吊位于B24#楼南侧中间,B24-A轴出5米为中心点,B24#楼机房顶标高为37.9米,无地下室,臂长55米。
11#塔吊位于B26#楼北侧西,2轴往东4.5米,F轴出4.5米为中心点,B26#楼机房顶标高为52.9米,无地下室,臂长55米。
四、塔吊基础的确定
1.地质参数以本工程《岩石工程勘察报告》中有关资料为计算依据(以JK14孔为依据),其主要设计参数(见土层设计计算参数表)。
土层序号
土层名称
层底标高(m)
层底深度(m)
分层厚度(m)
锥尖(MPa)
侧壁(KPa)
摩阻比(%)
1
素填土
23.4
2.8
2.8
0.98
43.95
9.46
2
粉质粘土
15.60
10.60
7.8
2.28
104.12
4.79
3
粉土
13.10
13.10
2.50
8.43
172.28
2.92
4
粉质粘土
9.90
16.30
3.20
2.91
127.30
4.97
5
粉土
7.40
18.80
2.50
8.24
231.56
3.96
6
粉质粘土
3.80
22.40
3.60
2.04
102.80
4.80
7
粉质粘土
1.20
25.00
2.6
2.35
86.35
3.72
2.塔吊基础受力情况(说明书提供)
荷载工况
基础荷载
P(kN)
M(kN.m)
F
Fh
M
MZ
工作状态
511.2
18.3
1335
269.3
非工作状态
464.1
73.9
1552
0
3.所定的塔吊位根据建筑结构条件、地质条件以及塔吊各项技术参数确定:
采用钢筋混凝土承台,尺寸为5.5000×5.5000×1400mm,内配钢筋双层双向A20@200,承台混凝土强度C30,独栋的楼号,承台顶标高以各楼号的垫层底为准(埋深1米),地下室承台顶标高-6.4m(地下室筏板底标高:
-6.4m),基础下100厚C15混凝土垫层并做防水。
在塔吊承台位置地下室底板预留洞5.5000×5.5000,四周设一道止水板,与基础连接处用100厚泡沫板相隔并做防水处理。
塔吊基础处后浇带处理方法同地下室后浇带。
塔身穿楼板处,楼板预留洞四周比塔身外围大500mm,该处梁板后浇带处理方法同地下室顶板后浇带。
五、塔吊基础施工
考虑到今后塔吊安装方便,施工中有关预埋件需同步进行埋设,并要确保其位置准确性。
塔吊基坑土方开挖时间随同本工程地下室,并预先施工。
第一部分:
QTZ63C型塔吊桩基础计算书
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63C主要部件重量如下表:
序号
名称
重量(kg)
序号
名称
重量
1
塔顶
2300
9
回转总成
3200
2
平衡臂总成
4500
10
塔身
830×(60÷2。
8)=17430
3
司机室
500
4
起重臂总成
6250
5
平衡重
11700
6
载重小车
238
7
爬升架
3300
8
固定基节
1020
自重(包括压重)F1=50438×9.80665÷1000=496.63kN,最大起重荷载
F2=6×9.80665=58.84kN
塔吊倾覆力距M=1552.00kN.m,塔吊起重高度H=58.8m,塔身宽度B=1.60m
混凝土强度:
C40,钢筋级别:
Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=5.5m
承台厚度Hc=1.4m
承台重量5.5m×5.5m×1.4m×2500kg/m3﹦105875kg
基础埋深D=1.00m,承台箍筋间距S=200mm,保护层厚度:
50mm
第二部分:
塔吊附着计算
塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明规定,需要增长附着杆或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时,需要进行附着的计算。
主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固环计算。
一、支座力计算
塔机按照说明书与建筑物附着时,最上面一道附着装置的负荷最大,因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。
附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁,其内力及支座反力计算如下:
风荷载标准值应按照以下公式计算:
WK=W0×uz×us×βz=0.600×1.170×1.350×0.700=0.633KN/M2;
其中W0——基本风压(KN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用:
W0=0.600KN/m2;
uz——风压高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用:
uz=1.350;
us——风荷载体型系数:
us=1.170;
βz——高度Z处的风振系数,βz=0.700;
风荷载的水平作用力:
Q=WK×B×KS=0.663×1.600×0.200=0.212KN/m;
其中WK——风荷载水平压力,WK=0.663KN/m2;
B——塔吊作用宽度,B=1.600m;
KS———迎风面积折减系数,Ks=0.200;
实际取风荷载的水平作用力q=0.212KN/m;
塔吊的最大倾覆力矩:
M=882.00KN/m;
弯矩图
变形图
剪力图
计算结果:
NW=77.7189KN
二、附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程:
ΣFX=0
T1COSα1+T2COSα2-TCOSα3=-NWCOSθ
ΣFY=0
T1sin
1+T2sinα2+T3sinα3=-NWsinθ
ΣM0=0
T1[(b1+c/2)cosα1-(α1+c/2)sinα1]+T2[(b1+c/2)cosα2-(α1+c/2)sin2]
+T3[-(b1+c/2)cosα3+(α2-α1-c/2)sinα3]=MW
其中:
α1=αrctg[b1/α1]α2=αrctg[b1/(α1+c)]α3=αrctg[b1/(α2-α1-c)]
第一种工况的计算
塔机满载工作,风向垂直于起重重臂,考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合风荷载扭矩。
将上面的方程组求解,其中θ从0—360循环,分别取正负两种情况,求得各附着最大的。
塔机满载工作,风向垂直于起重臂,考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合。
杆1的最大轴向压力为:
88.29KN;
杆2的最大轴向压力为:
1.47KN;
杆3的最大轴向压力为:
75.87KN;
杆1的最大轴向拉力为:
43.37KN;
杆2的最大轴向拉力为:
43.62KN;
杆3的最大轴向拉力为:
85.08KN;
第二种工况的计算:
塔机非工作状态,风向顺着着起重臂,不考虑扭矩的影响。
将上面的方程组求解,其中θ=45,135,225,315,MW=0,分别求得各附着最大的轴压和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为:
65.83KN;
杆2的最大轴向压力为:
15.94KN;
杆3的最大轴向压力为:
79.34KN;
杆1的最大轴向拉力为:
65.83KN;
杆2的最大轴向拉力为:
15.94KN;
杆3的最大轴向拉力为:
79.34KN;
三、附着杆强度验算
1.杆件轴心受拉强度难验算
验算公式:
σ=N/An≤f
其中:
σ——为杆件的受拉应力;
N——为杆件的最大轴向拉力,取N=85.084KN;
An——为杆件的截面面积,本工程选取的是钢管A159×6mm;
An=π/4×[1592-(159-2×6)2]=2883.982mm2。
经计算,杆件的最大受拉应力σ=85083.744/2883.98=29.502N/mm2,
最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2,满足要求。
2.杆件轴心受压强度验算
验算公式:
σ=N/φAn≤f
其中:
σ——为杆件的受拉应力;
N——为杆件的最大轴向拉力,杆1:
取N=88.29KN;
杆2:
取N=15.942KN;
杆3:
取N=79.337KN;
An——为杆件的截面面积,本工程选取的是钢管A159×6mm;
An=π/4×[1592-(159-2×6)2]=2883.982mm2。
I——钢管的惯性矩,I=π/64×[1594-(159-2×6)4]=8451869.913
i ——钢管的回旋半径,i=(8451869.913/2883.982)1/2=54.135
λ——杆件长细比,杆1:
取λ=104,杆2:
取λ=123,杆3:
取λ=104
φ——为杆件的受压稳定系数,是根据λ查表计算得:
杆1:
取φ=0.529,杆2:
取φ=0.421,杆3:
取φ=0.529;
经计算,杆件的最大受压应力σ=57.874N/mm2,
最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2,满足要求。
四、附着支座连接的计算
附着支座与建筑物的连接多采用与预埋件在建筑物构件的螺栓连接。
预埋螺栓的规格和施工要求如果说明书没有规定,应该按照下面要求确定:
1.预埋螺栓必须用Q235钢制作;
2.附着的建筑物构成件混凝土强度等级不应低于C20;
3.预埋螺栓的直径大于24mm;
4.预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求:
0.75nπdlf=N
其中 n为预埋螺栓数量;d为预埋螺栓直径;1为预埋螺栓埋入长度;f为预埋螺栓与混凝土粘接强度(C20为1.5N/mm2,C30为3.0N/mm2);N为附着杆的轴向力。
5.预埋螺栓数量,单耳支座不少于4只,双耳支座不少于8只;预埋螺栓埋入长度不少于15d;螺栓埋入端应作弯钩并加横向锚固钢筋。
五、附着设计与施工的注意事项
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的情况下,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。
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