塔式起重机安拆方案.docx
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塔式起重机安拆方案.docx
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塔式起重机安拆方案
第一章编制依据
1、《塔式起重机使用说明书》;
2、《岩土工程勘察报告》;
3、《建筑地基基础设计规》(GB50007-2002);
4、《建筑地基基础工程施工质量验收规》(GB50202-2002);
5、《混凝土结构设计规》(GB50010-2002);
6、《混凝土结构工程施工质量验收规》(GB50204-2002);
7、《建筑桩基技术规》(JGJ94-2008);
8、《轻型钢结构设计手册》;
9、《HG-T21545-2006地脚螺栓(锚栓)》通用图;
10、《建筑地基处理技术规》JGJ79-2002。
第二章安装概况
2.1工程概况
地铁市南海区地铁金融城裙楼和地下室工程,位于市南海区海八路与桂澜路交接处东南角的桂城街道A30街区,是除高层酒店写字楼、住宅塔楼投影以外裙楼、地下室土建工程、部分装修工程以及整个裙楼、地下室围的机电安装工程。
工程建筑类别为一类高层建筑,抗震设防烈度为7度,工程总建筑面积约9.2万m2,包括两层(局部三层)地下室和四层裙楼,其中地下室面积约4.1万m2,裙楼面积约5.1万m2。
本工程合理使用年限为50年,屋面防水等级为二级,地下室防水等级为二级,人防防护等级为六级。
目前,本工程一期(围护结构及土方开挖)施工已完成,施工现场基本上实现了“三通一平”,施工现场的砖围墙围蔽已完成,部分场地硬化后即可进行施工。
基坑设有多台抽水机将基坑积水抽至地面上外排。
施工用水、用电已接入现场,经统一规划布置后即可使用。
2.2塔吊选型
依照业主要求,结合本工程基坑平面形势及垂直运输工作量需求,拟在基坑共布置4台6t底架固定式塔吊作为主要垂直运输工具。
塔吊型号为中联重工科技发展股份有限公司生产的QTZ80(TC5613-6)型固定式,该塔机总功率为35.3(不包括顶升机构),起重臂实际装长50m,安装高度20m,最大起重重量6t,额定起重力矩800t·m,最大起线速度为160m/min;塔吊作业半径周围开阔,无高耸设备或构件。
第三章基础设计
3.1设计条件概况
3.1.1设计条件概况
本工程拟在基坑布置3台及东北侧布置1台6t底架固定式塔吊作为主要垂直运输工具,塔吊型号为中联重工科技发展股份有限公司生产的QTZ80(TC5613-6)型固定式,该塔机总功率为35.3(不包括顶升机构),起重臂实际装长50m,安装高度20m,最大起重重量6t,额定起重力矩800t·m,最大起线速度为160m/min;塔吊作业半径周围开阔,无高耸设备或构件。
详见附图一:
塔吊布置平面图。
本次设计方案使用于1#、2#及3#塔吊。
由于4#塔吊采用天然地基,先对上述3个塔吊基础进行设计,4#塔吊设计条件及计算过程见第四节。
基础板砼强度:
C30,厚度1300mm,板长度Lc=15.5m,宽度Bc=14m(取塔吊2基础进行验算)。
板钢筋等级II级,保护层厚度50mm,板与承台相连接,且承台下设置4根φ1500mm砼灌注桩,已知单桩承载力特征值为10600KN,参考《塔吊使用说明书》知
塔吊处于工作状态(ES)时:
最大弯矩Mmax=1693KN·m最大压力Pmax=548.7KN
塔吊处于非工作状态(HS)时:
最大弯矩Mmax=1766KN·m最大压力Pmax=487.5KN
3.2塔吊基础设计计算
3.2.1对塔吊基础抗倾覆弯矩验算
取塔吊最大倾覆力矩,在非工作状态(HS)时:
Mmax=1766KN·m,计算简图如下:
1、x方向,受力简图如下:
以塔吊中心O点为基点计算:
M=Mmax=1766KN·m,M2=2Rb*4.5
设M=M2,则Rb=198KN,根据单桩承载力设计值Rb<10600KN。
(满足要求)
2、Y方向,受力简图如下:
以塔吊中心O点为基点计算:
M=Mmax=1766KN·m,M2=2Rb*5.25
设M=M2,则Rb=168KN,根据单桩承载力设计值Rb<10600KN。
(满足要求)
3、Z方向,受力简图如下:
以塔吊中心O点为基点计算:
M=Mmax=1766KN·m,M2=Rb*7.258
设M=M2,则Rb=244KN,根据单桩承载力设计值Rb<10600KN。
(满足要求)
3.3板桩基础设计
1、塔吊基础板顶面的竖向力与弯矩计算:
上图中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《建筑桩技术规》JGJ94-94的第5.1.1条)
其中n——单桩个数,n=4;
F——作用于桩基板顶面的竖向力设计值,等同于前面塔吊说明书中的P;
G——桩基板的自重;G=25.1×Bc×Lc×Hc=25.1×14×15.5×1.3=7080.71KN
Mx,My——板底面的弯矩设计值(KN•m);
xi,yi——单桩相对板中心轴的X、Y方向距离(m);
Ni——单桩桩顶竖向力设计值(KN)。
经计算可得到单桩桩顶竖向力设计值:
最大压力:
Nmax=(548.7+7080.71)/4+1766×((5.25/5.252)+(4.5/4.52))=2636KN
最小压力:
Nmin=(548.7+7080.71)/4-1766×((5.25/5.252)-(4.5/4.52))=1900.21KN
此值为正,故桩不受竖向向上的力,不需复核抗拔力。
施工中选用4根φ1500mm砼灌注桩,单桩承载力10600KN大于单桩受力2636KN,则桩满足要求。
(2)矩形板弯矩的计算(依据《建筑桩基技术规》JGJ94-94的第5.6.1条)
其中MX1,My1——计算截面处X、Y方向的弯矩设计值(KN•m);
xi,yi——单桩相对板中心轴的X、Y方向距离(m);
Ni1——扣除板自重的单桩桩顶竖向力设计值(KN),Ni1=Ni-G/n。
经过计算得到弯矩设计值:
Mx1=2×(2636-7080.71/4)×4.5=7792.403KN.m;
My1=2×(2636-7080.71/4)×5.25=9091.136KN.m。
(3)板受力主筋计算(依据《混凝土结构设计规》(GB50010-2002)第7.5条受弯构件承载力计算。
)
其中M——计算截面处的弯矩设计值(KN•m);
K——安全系数,取1.4;
h0——板计算截面处的计算高度,h0=1200mm;
fy——钢筋受拉强度设计值,fy=300N/mm2。
X向,弯矩设计值Mx1=7792.403KN•m
配筋面积Asx=1.4×7792.403×106/(0.9×1200×300)=33670.877mm2
选择140Φ25@100(实供A=68687.5mm2)
Y向,弯矩设计值My1=9091.136KN•m
配筋面积Asx=1.4×9091.136×106/(0.9×1200×300)=39282.8mm2
选择153Φ25@100(实供A=75065.63mm2)
详见附图二:
塔吊基础配筋图。
2、矩形板截面抗剪切的验算:
依据《建筑桩技术规》(JGJ94-2008)的第5.6.8条和第5.6.11条。
根据前面计算方案可以得到X、Y方向桩对矩形板的最大剪切力,考虑对称性,
记为V=2636KN
考虑板配置拉筋的情况,斜截面受剪承载力应满足下面公式:
其中γ0——建筑桩基重要性系数,取1.0;
β——剪切系数,β=0.05;
fc——混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
b0——板计算截面处的计算宽度,b0=15250mm;
h0——板计算截面处的计算高度,h0=1200mm;
fy——钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
S——拉筋的间距,S=600mm。
实际计算:
βfcb0h0+1.25fyAsvh0/(s)=(0.05×16.7×15250×1200+1.25×300×75065×1200/600)×10-3=71579KN>>γ0V=1.0×2636=2636KN
经过计算板完全可以满足抗剪要求。
3.4、天然基础(4#塔吊)基础设计
3.4.1、设计参数
塔吊型号:
QTZ80, 塔吊起升高度H=20.00m,
塔吊倾覆力矩M=1766kN.m, 混凝土强度等级:
C30,
塔身宽度B=1.6m, 基础埋深D:
=0.55m,
自重F1=548.7kN, 基础承台厚度h=1.55m,
最大起重荷载F2=60kN, 基础承台宽度Bc=6.00m,
钢筋级别:
II级钢。
3.4.2基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规》(GB50007-2002)第5.2条承载力计算。
计算简图:
当不考虑附着时的基础设计值计算公式:
式中F──塔吊作用于基础的竖向力,它包括塔吊自重和最大起重荷载,F=548.7kN;
G──基础自重与基础上面的土的自重:
G=25.0×Bc×Bc×Hc+γm×Bc×Bc×D=25*6*6*1.55+20*6*6*0.55=1791kN;
Bc──基础底面的宽度,取Bc=6.000m;
W──基础底面的抵抗矩,W=Bc×Bc×Bc/6=36m3;
M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩,M=1766kN.m;
γm──土的加权平均重度
经过计算得到:
Pmax=(548.7+1791)/25+1766/36=142.64Kpa。
Pmin=(548.7+1791)/25-1766/36=44.5Kpa。
Pmin≥0,满足规要求。
3.4.3地基承载力验算
地基承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规》GB50007-2002第5.2.3条。
计算公式如下:
fa--修正后的地基承载力特征值(kN/m2);
fak--地基承载力特征值,依据《建筑地基处理技术规》JGJ79-2002第11.2.3条计算,详见第六节地基处理设计。
ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数;
γ--基础底面以上土的重度,地下水位以下取浮重度,取20.000kN/m3;
b--基础底面宽度(m),当基宽小于3m按3m取值,大于6m按6m取值,取6.000m;
γm--基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度,取20.000kN/m3;
d--基础埋置深度(m)取2m;
fa=478.19+0×20(6-3)+1×20×(2-0.5)=508.19Kpa。
地基承载力508.19Kpa大于基础承载力设计值142.64Kpa,故地基承载力满足要求。
3.4.4、基础受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规》GB50007-2002第8.2.7条。
验算公式如下:
式中
βhp---受冲切承载力截面高度影响系数,当h不大于800mm时,
βhp取1.0.当h大于等于2000mm时,βhp取0.9,其间按线性插法取用;
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值;
ho---基础冲切破坏锥体的有效高度;
am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度;
at---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长,当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时,
取柱宽(即塔身宽度);当计算基础变阶处的受冲切承载力时,取上阶宽;
ab---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积围的下边长,当冲切破坏锥体的底面
落在基础底面以,计算柱与基础交接处的受冲切承载力时,取柱宽加两倍基础有效高度;当计算基础变阶处的受冲切承载力时,取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。
pj---扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力,对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力;
Al---冲切验算时取用的部分基底面积
Fl---相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。
则,βhp---受冲切承载力截面高度影响系数,取βhp=0.94;
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值,取ft=1.43MPa;
am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:
am=[1.60+(1.60+2×2)]/2=3.6m;
ho---承台的有效高度,取ho=1.50m;
Pj---最大压力设计值,取Pj=.76KPa;
Fl---实际冲切承载力:
Fl=142.64×(6.00+4.70)×((6.00-5.6)/2)/2=152.64kN。
其中6.00为基础宽度,5.6=塔身宽度+2h;
允许冲切力:
0.7×0.94×1.43×3600×1500.00=5081076N=5081.1kN;
实际冲切力不大于允许冲切力设计值,所以能满足要求!
3.4.5、承台配筋计算
1.抗弯计算
依据《建筑地基基础设计规》GB50007-2002第8.2.7条。
计算公式如下:
式中:
MI---任意截面I-I处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值;
a1---任意截面I-I至基底边缘最大反力处的距离;当墙体材料为混凝土时,
取a1=b即取a1=1.60m;
Pmax---相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值,取139.76kN/m2;
P---相应于荷载效应基本组合时在任意截面I-I处基础底面地基反力设计值;
P=.76×(3×1.60-1.60)/(3×1.60)=93.17kPa;
G---考虑荷载分项系数的基础自重及其上的土自重,取1719kN/m2;
l---基础宽度,取l=6.00m;
a---塔身宽度,取a=1.60m;
a'---截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.80m。
经过计算得MI=1.602×[(2×6.00+1.60)×(142.64+93.17-2×1791/6.002)
+(142.64-93.17)×6.00]/12=458.8kN.m。
2.配筋面积计算
依据《建筑地基基础设计规》GB50007-2002第8.7.2条。
公式如下:
式中,αl---当混凝土强度不超过C50时,α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,
取为0.94,期间按线性插法确定,取αl=1.04;
fc---混凝土抗压强度设计值,查表得fc=14.30kN/m2;
ho---承台的计算高度,ho=1.50m。
经过计算得:
αs=458.8×106/(1.04×14.30×6.00×103×(1.50×103)2)=0.002;
ξ=1-(1-2×0.002)0.5=0.002;
γs=1-0.002/2=0.999;
As=458.8×106/(0.999×1500×300.00)=1019.677mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
6000.00×1550.00×0.15%=13950mm2。
故取As=13950mm2。
板底、面受力筋均为双向φ25@150(实配A=16354mm2),拉筋采用φ12@450×450。
3.5、预埋螺栓强度计算
3.5.1预埋螺栓的型式简介
塔吊基础预埋M30高强度螺栓(10.9S),共计16个,示意图如下:
3.5.2强度计算
1、抗拉承载力验算:
计算模型如下图所示:
X、Y方向受力简图如下:
则N单个螺栓=M/0.733/8-F/16=1766/0.733/8-548.7/16=266.86KN
依据《轻型钢结构设计手册》P26中螺栓承载力设计值的计算公式
受拉承载力Ntb=πde2/4*ftb=3.14*26.72*26.72/4*1000=560.4KN。
其中de-螺栓螺纹处的有效直径,查资料得有效直径为26.72mm。
ftb-螺栓的抗拉强度设计值,查资料得10.9S高强度螺栓抗拉强度值为1000Mpa。
则单个螺栓满足抗拉强度要求。
Z方向受力简图如下:
则N单个螺栓=M/0.936/4-F/16=1766/0.936/8-548.7/16=437KN
依据《轻型钢结构设计手册》P26中螺栓承载力设计值的计算公式
受拉承载力Ntb=πde2/4*ftb=3.14*26.72*26.72/4*1000=5604577N=560KN。
其中de-螺栓螺纹处的有效直径,查《HG-T21545-2006地脚螺栓(锚栓》通用图P5得有效直径为26.72mm。
ftb-螺栓的抗拉强度设计值,查资料得10.9S高强度螺栓抗拉强度值为1000Mpa。
则单个螺栓满足抗拉强度要求。
2、抗剪强度计算
计算模型如下:
水平力Fv=74.7KN(根据塔吊说明书中查得)
Fv单个螺栓=Fv/16=74.7/16=4.66KN。
依据《轻型钢结构设计手册》P26中螺栓承载力设计值的计算公式
受剪承载力设计值Ntb=nvπde2/4*fvb=1*3.14*26.72*26.72/4*170=95277N=95.3KN。
其中:
nv-每个螺栓的受剪面数,为1。
Fvb-螺栓的抗剪强度设计值,查本手册P10得螺栓抗剪强度值为170Mpa。
则单个螺栓满足抗剪强度要求。
3、螺栓锚固深度
按《混凝土结构设计规》规定不少于35D,则35*30=1050mm。
3.6、地基基础处理设计
3.6.1、设计参数及概况说明
1、地质情况说明
根据《岩土勘察报告》查得此塔吊位置地质情况绘图如下:
右图中各个土层的岩土参数建议值为别为:
<1>-人工填土层:
桩侧摩阻力特征值0Kpa;地基承载力特征值0Kpa。
<2-1A>-淤泥层:
桩侧摩阻力特征值6Kpa;地基承载力特征值50Kpa。
<2-2>-淤泥层粉细砂:
桩侧摩阻力特征值10Kpa;地基承载力特征值80Kpa。
<2-4>-粉土:
桩侧摩阻力特征值12Kpa;地基承载力特征值100Kpa。
<5-1>-粉质粘土:
桩侧摩阻力特征值30Kpa;地基承载力特征值200Kpa。
<6>-全风化泥岩、砂岩:
桩侧摩阻力特征值42Kpa;地基承载力特征值
290Kpa,
桩的端阻力特征值700Kpa。
2、设计计算
1复合地基承载力特征值计算公式:
式中
----复合地基承载力特征值(Kpa);
m---面积置换率;
---单桩竖向承载力特征值(KN);
---桩的截面积(㎡);
β---桩间土承载力折减系数,宜按地区经验取值,如无经验时可取0.75~0.95,天然地基承载力较高时取大值;
---处理后桩间土承载力特征值(Kpa),宜按当地经验取值,如无经验时,可取天然地基承载力特征值。
单桩竖向承载力初步设计时可按下式计算,但应使桩身材料强度确定的单桩承载力大于(或等于)由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力:
式中
----与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室加固土试块(边长70.7mm的立方体,也可采用边长为50mm的立方体)在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值(Kpa);
μ---桩身强度折减系数,干法可取0.20~0.30;湿法可取0.25~0.33;
---桩的周长(m);
n---桩长围的所划分的土层;
---桩周第n层图的侧阻力特征值;
---桩长围所划分的土层的厚度;
---桩端地基土未经修正的承载力特征值(Kpa);
α---桩端天然地基土的承载力折减系数,可取0.4~0.6,承载力高时取低值。
则:
=399.78KN
>
故单桩承载力满足要求。
=
=478.19Kpa
根据置换率0.33布置搅拌桩如下图:
搅拌桩设计技术要求:
水泥采用P.C42.5复合硅酸盐水泥,搅拌桩桩径φ600,水灰比控制为0.5~0.6,水泥掺入比淤泥层不少于18%,其它土层不少于14%,即水泥用量72~76Kg/m。
搅拌设计深度为12.7米,空桩2米(基础开挖深度围不需加固)。
第四章塔机安装
塔机组装必须在固定基础的混凝土强度达到设计值的70%以上才能进行。
塔机组装顺序按图4.1.1进行:
4.1安装塔身节
图4.1.1支腿固定式塔机安装顺序示意图
塔机在起升高度为40.5米的独立状态下共有14节塔身节:
包括一节固定基节EQ,13节标准节EQ,塔身节有供人上下的爬梯,并有供人休息的平台。
预埋支腿固定基节EQ主弦杆上下端各有3各连接套,如图4.1.2所示
图4.1.2预埋螺栓固定基节EQ
4.2吊装两个塔身
⑴如图4.2.1所示,吊起一节标准节EQ。
注意严禁吊在水平斜腹杆上。
⑵将1节标准节EQ吊装到埋好固定基础的固定基节EQ上,用12件10.9级高强度螺栓连接牢。
⑶再吊装一节标准节EQ,用12件10.9级高强度螺栓连接牢;此时基础上已有一节固定基节EQ、两节标准节EQ。
图4.2.1吊装标准节
⑷所有高强度螺栓的预紧扭矩应达到1400N·m,每根高强度螺栓均应装配两个垫圈和两个螺母,并拧紧防松。
双螺母中防松螺母预紧扭矩应稍大于或等于1400N·m。
⑸用经纬仪或吊线法检查垂直度,主弦杆四侧面垂直度误差应不大于1.5/1000。
4.3吊装爬升架
4.3.1结构简述
爬升架主要由套架结构、平台、爬梯及液压顶升系统、塔身节引进装置等组成,塔机的顶升安装主要靠此部件完成。
顶升油缸安装在爬升架后侧的横梁上(即预装平衡臂的一侧),液压泵站放在液压缸一侧的平台上,爬升架侧有16个滚轮,顶升时滚轮支于塔身主弦杆外侧,其导向作用。
爬升架中部及上部位置均设有平台。
顶升时,工作人员站在平台上,操纵液压系统,引入标准节,固定塔身螺栓,实现顶升。
4.3.2吊装
⑴将爬升架组装完毕后(如图4.3.1所示),将吊具挂在爬升架上,拉紧钢丝绳吊起。
安装顶升油缸的位置必须与塔身踏步同侧。
⑵将爬升架缓慢套装在两个塔身节外侧。
⑶将爬升架上的活动爬升爪放在塔身节的第二节(从下往上)上部的踏步上。
图4.3.1爬升架总成
⑷安装顶升油缸,将液压泵站吊装到平台一角,接油管,检查液压系统的运转情况。
4.4安装回转总成
4.4.1结构简述
回转总成包括下支座、回转支承、上支座、回转机构共四部分。
见图4.4.1
下支座下部分分别于塔身节和爬升架相连,上部分与回转支承通过高强度螺栓连接。
上支座一侧有安装回转机构的法兰盘及平台,另一侧工作平台有司机室连接的支耳,前方设有安装回转限位器的支座。
用f55的销轴将上支座与塔帽连成一个整体。
图4.4.1回转总成
4.4.2吊装回转总成
⑴检查回转支承上8.8及M24的高强螺栓的预紧力矩是否到达640N·m。
⑵如图4.4.1所示,将吊具挂在上支座f55的销轴上,将回转总成吊起。
⑶下支座的八个连接套对准标准节EQ四根主弦杆的八个连接套,缓慢落下,将回转总成放在塔身顶部。
下支座与爬升架连接时,应对好四角的标记。
⑷用8件10.9级的M30高强度螺栓将下支座与标准节EQ连接牢固(每个螺栓用双螺母拧紧防松),螺栓的预紧力矩应达到1400N·m,双螺母中防松螺母的预紧力矩稍大于或等于1400N·m。
⑸操作顶升系统,将顶升横梁伸长,使其销轴落到第2节标准
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