《格构柱塔吊基方案》word版.docx

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《格构柱塔吊基方案》word版

杭政储出[2009]11号地块项目

方正·荷塘月色工程

塔

吊

基

础

专

项

施

工

方

案

广源建设集团XXX

二0一0年十一月

塔吊基础专项施工方案

编制：

日期：

审核：

日期：

批准：

日期：

一、工程概况

二、编制依据

三、塔吊的选型和布置

四、塔吊基础设计

五、施工中应注意事项

六、塔吊避雷措施

七、主要安全技术措施

八、塔身与砼结构防水处理办法

九、多塔作业注意事项

十、多塔作业措施

十一、承台土方开挖技术措施

十二、塔吊的沉降、垂直度测定及偏差校正

十三、附图

一、工程概况

工程名称：

方正·荷塘月色工程

建设单位：

浙江柏盛置业XXX

设计单位：

浙江工业设计研究院

本工程为方正·荷塘月色工程，由1~8#共八栋二十三~二十五层的高层住宅和一幢二层会所，1#、3~5#，8#楼底部与一~两层商铺相连，1~8#楼下均设一层地下室，平时为地下车库及自行车库，战时为二等人员掩蔽所。

本工程为框架剪力墙结构，地上建筑面积为103503㎡，地下建筑面积为32386㎡。

本工程室内设计标高士0.000相对于绝对标高2-7#楼4.50米，1#、8#楼4.70米，9#楼4.90米。

根据工程平面位置，总共布置6台塔吊作为结构施工期间是垂直运输机械，分别安装在：

1#塔吊：

1#楼的D-9轴/S-C北3.8米；2#塔吊：

2#楼的D-V轴/D-27西4.1米：

3#塔吊：

3#楼的3-8轴/S-D南2.84米；4#塔吊：

4#楼的4-21轴/4-Q北3.8米；5#塔吊：

5#楼的S-D轴/D-7西4.1米；6#塔吊：

7#楼的D-9轴/7-J北3.3米。

二、编制依据

1、方正·荷塘月色工程施工总平面图；

2、方正·荷塘月色工程岩土工程勘察报告；

3、QTZ60、QTZ80自升式起重机使用说明书；

4、GB5144—2006《塔式起重机安全规程》；

5、GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》。

6、GB/T5031—2008《塔式起重机》；

7、JGJ196—2010《建筑施工塔式起重机安装使用拆卸安全技术规程》；

8、DB33/T1053—2008浙江省工程建设标准《固定式塔式起重机基础设计规程》；

9、建设部建质2009（87）文件。

三、塔吊的选型与布置

本工程上部由九个单体组成，地下室面积较大。

业主对工期要求紧，根据工程实际情况，采用6台自升塔式起重机，本工程计划配置浙江建机建设机械XXX生产的塔吊，其中1#、2#、3#、4#楼附近的4台1#、2#、3#、4#塔吊采用QTZ60型，5#、7#楼附近的5#、6#塔吊采用QTZ80型自升塔式起重机，分别位于1#、4#、5#楼的北侧，2#、3#楼的南侧，7#楼的东侧，其安装高度和平面布置分别为

（详见附图）

序号

编号

方位

塔吊中心位置

安装高度

备注

1

1#

1#楼的北面

1#楼的D-9轴/S-C北3.8米

85M

桩上格构柱承台基础

2

2#

2#楼的南面

2#楼的D-V轴/D-27西4.1米

85M

桩上格构柱承台基础

3

3#

3#楼的南面

3#楼的3-8轴/S-D南2.84米

85M

桩上格构柱承台基础

4

4#

4#楼的北面

4#楼的4-21轴/4-Q北3.8米

85M

桩承台基础

承台基础

5

5#

5#楼的北面

5#楼的S-D轴/D-7西4.1米

85M

桩上格构柱承台基础

6

7#

7#楼的北面

7#楼的D-9轴/7-J北3.3米

85M

桩上格构柱承台基础

塔吊安装由专业的安拆队伍负责施工，具有相应资质的安拆单位，并出具搭拆专项方案，符合公司机械管理办法要求。

四、塔吊基础设计

根据工程实际情况，六台塔吊在基础土方开挖时投入使用，六台塔吊全部设置于地下室基坑内。

全部塔吊基础采用桩上格构柱承台基础，塔吊桩基础采用Φ1000钻孔灌注桩，桩中心距1600mm，桩身配置12Φ16钢筋，箍筋采用螺旋箍筋Φ8@250，加强箍采用Φ14@1500，砼强度等级为C30，四肢角钢格构柱直接埋设在桩内，格构柱长6.4米与桩搭接3.0米，格构柱与桩钢筋笼电焊焊接，格构柱伸出自然地坪与塔机连接，桩连接承台混凝土采用C35，尺寸4000×4000×400，承台底做100厚素砼垫层。

桩上格构柱承台基础位于地下室基坑内，地下室底板以下，与基坑的位置关系具体位置详见附图。

塔身穿越底板及顶板时，应和设计取得了解，征得设计同意后，方可实施。

1、1#塔吊基础计算

1#塔吊位于1#楼北面，采用桩上格构柱承台基础，桩顶标高为-6.3m，根据地质资料和工程实际情况，本塔基采用Φ1000钻孔灌注桩，桩有效长度约19.5m，桩端支撑于粉质粘土，桩端嵌入该层深度2m。

1#塔基参考地质资料2-2剖Z15。

地质参数详见下表：

层序

岩土名称

桩在此土层平均厚度（m）

土层顶绝对标高（m）

桩周土摩擦力特征值qsa（Kpa）

地基土承载力特征值fak（Kpa）

桩端阻力特征值qpa（Kpa）

-2

素填土

1.3

3.3

0

0

淤泥质粘土

4.2

2.0

6

60

-1

粘土

0.9

-2.2

13

130

-2

粉质粘土

3.4

-3.1

22

180

-3

粉质粘土夹粉土

5.1

-6.5

18

140

淤泥质粉质粘土

3.8

-11.6

8

90

-1

粘土

3.1

-15.4

20

200

700

-2

粉质粘土

4.0

-18.4

22

200

700

（1）参数信息

塔吊型号:

QTZ60自重（包括压重）:

F1=440.02kN

最大起重荷载:

F2=60.00kN

塔吊倾覆力距:

M=1310.64kN.m塔吊起重高度:

H=85.00m

塔身宽度:

B=1.60m

桩混凝土等级:

C30承台混凝土等级:

C35

保护层厚度:

50mm

矩形承台边长:

4.00m承台厚度:

Hc=0.400m

承台箍筋间距:

S=250mm

承台钢筋级别:

Ⅱ级承台预埋件埋深:

h=0.50m

承台顶面埋深:

D=0.000m

桩直径:

d=1.000m桩间距:

a=1.600m

桩钢筋级别:

Ⅱ级

桩入土深度:

19.70桩型与工艺:

泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩

塔吊最大起重力矩:

600.00kN.m塔吊总高度:

H=85.00m

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=85.00m

标准节数:

n=5

（2）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=440.020kN

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=500.020kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×1310.640=1834.896kN.m

（3）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=520.020kN；

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=160.000kN；

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×（520.020+160.000）/4+1834.896×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]=1015.046kN

最大拔力：

N=（520.020+160.000）/4-1834.896×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]=-641.035kN

桩顶竖向力标准值:

最大压力：

N=（520.020+160.000）/4+1310.640×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]=749.319kN

最大拔力：

N=（520.020+160.000）/4-1834.896×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]=-409.309kN

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×（520.020+160.000）/4+1834.896×（1.600/2）/[4×（1.600/2）2]=777.411kN

Mx1=My1=2×777.411×（0.800-0.800）=0.000kN.m

拔力产生的承台弯矩：

N=（520.020+160.000）/4-1834.896×（1.600/2）/[4×（1.600/2）2]=-403.400kN

Mx2=My2=-2×403.4×（0.800-0.800）=0.000kN.m

（5）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=0.000×106/（1.000×1.570×4000.000×350.0002）=0.0000

=1-（1-2×0.0000）0.5=0.0000

s=1-0.0000/2=1.0000

Asx=Asy=0.000×106/（1.0000×350.000×300.000）=0.000mm2

承台顶面配筋:

s=0×106/（1.000×1.570×4000.000×350.0002）=0.0000

=1-（1-2×0.0000）0.5=0.0000

s=1-0.0000/2=1.0000

Asx=Asy=0×106/（1.0000×350.000×300.000）=0.000mm2。

满足顶面和底面配筋要求的同时还应该满足构造要求!

（6）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=2030.091kN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=4000mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=-150mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/mm2；

S──箍筋的间距，S=250mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

（7）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=1015.046kN

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0.750

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.700N/mm2；

Aps──桩身截面面积，Aps=0.7854m2。

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,受压钢筋只需构造配筋!

桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.7条

受拉承载力计算，最大拉力N=641.035kN

经过计算得到受拉钢筋截面面积As=2136.782mm2。

综上所述,全部纵向钢筋采用构造配筋且配筋面积不能小于2136.782mm2

构造规定：

灌注桩主筋采用6～12根直径12mm～14mm,配筋率不小于0.2%!

（8）桩抗压承载力计算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.2.5和5.3.5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=1015.046kN

桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：

最大压力:

其中R──基桩竖向承载力特征值；

Ra──单桩竖向承载力特征值；

K──安全系数，取2.0；

fak──承台下土的地基承载力特征值加权平均值；

c──承台效应系数，当不考虑承台效应系数时，其值取0；

qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；

qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；

u──桩身的周长，u=3.1416m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.785m2；

Ac──计算桩基所对应的承台净面积，去Ac=3.215m2；

li──第i层土层的厚度,取值如下表；

厚度及侧阻力标准值表如下:

序号土层厚度（m）极限侧阻力标准值（kPa）极限端阻力标准值（kPa）

1000

2000

3000

4260

54.2220

62.5180

73.580

82.520700

9522700

由于桩的入土深度为19.7m,所以桩端是在第9层土层。

最大压力验算:

Ra=3.142×（0×0+0×0+0×0+2×6+4.2×22+2.5×18+3.5×8+2.5×20+5×22）+700.000×0.785=1609.752kN

R=1609.752/2.0+0.000×105.000×3.215=804.876kN

上式计算的R值大于等于最大压力749.319kN,所以满足要求!

（9）桩抗拔承载力计算

桩抗拔承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）的第5.4.5条

桩抗拔承载力应满足下列要求:

其中:

式中Tuk──基桩抗拔极限承载力标准值；

i──抗拔系数；

解得:

Tgk=10.4×（0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×2×6+0.750×4.2×22+0.750×2.5×18+0.750×3.5×8+0.750×2.5×20+0.750×5×22）/4=656.370kN

Ggp=10.4×19.7×22/4=1126.840kN

Tuk=3.142×（0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×0×0+0.700×2×6+0.750×4.2×22+0.750×2.5×18+0.750×3.5×8+0.750×2.5×20+0.750×5×22）=793.095kN

Gp=3.142×19.7×25=1547.234kN

由于:

656.370/2.0+1126.840>=409.309满足要求!

由于:

793.095/2.0+1547.234>=409.309满足要求!

（10）桩式基础格构柱计算

依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。

1.格构柱截面的力学特性：

格构柱的截面尺寸为0.45×0.45m；

主肢选用:

12.5号角钢b×d×r=125×10×14mm；

缀板选用（m×m）:

0.10×0.25

主肢的截面力学参数为A0=24.37cm2，Z0=3.45cm，Ix0=361.67cm4，Iy0=361.67cm4；

格构柱截面示意图

格构柱的y-y轴截面总惯性矩：

格构柱的x-x轴截面总惯性矩：

经过计算得到：

Ix=4×[361.67+24.37×（45/2-3.45）2]=36826.77cm4；

Iy=4×[361.67+24.37×（45/2-3.45）2]=36826.77cm4；

2.格构柱的长细比计算：

格构柱主肢的长细比计算公式：

其中H──格构柱的总高度，取6.40m；

I──格构柱的截面惯性矩，取,Ix=36826.77cm4，Iy=36826.77cm4；

A0──一个主肢的截面面积，取24.37cm2。

经过计算得到x=32.93,y=32.93。

格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式:

其中b──缀板厚度，取b=0.10m。

h──缀板长度，取h=0.25m。

a1──格构架截面长，取a1=0.45m。

经过计算得i1=[（0.102+0.252）/48+5×0.452/8]0.5=0.36m。

1=6.40/0.36=17.88。

换算长细比计算公式：

经过计算得到kx=37.47,ky=37.47。

3.格构柱的整体稳定性计算：

格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：

其中N──轴心压力的计算值（kN）；取N=1015.05kN；

A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×24.37cm2；

──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；

根据换算长细比0x=37.47,0y=37.47,查《钢结构设计规范》得到x=0.91,y=0.91。

经过计算得到X方向的强度值为114.4N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!

Y方向的强度值为114.4N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求!

2、2#塔吊基础计算

2#塔吊位于2#楼南面，采用桩上格构柱承台基础，桩顶标高为-6.3m，根据地质资料和工程实际情况，本塔基采用Φ1000钻孔灌注桩，桩有效长度约19.9m，桩端支撑于粉质粘土，桩端嵌入该层深度5m。

2#塔基参考地质资料6-6剖Z45。

地质参数详见下表：

层序

岩土名称

桩在此土层平均厚度（m）

土层顶绝对标高（m）

桩周土摩擦力特征值qsa（Kpa）

地基土承载力特征值fak（Kpa）

桩端阻力特征值qpa（Kpa）

-1

杂填土

1.5

3.3

0

0

淤泥质粘土

3.0

1.8

6

60

-1

粘土

2.2

-1.2

13

130

-2

粉质粘土

2.5

-3.4

22

180

-3

粉质粘土夹粉土

5.7

-5.9

18

140

淤泥质粉质粘土

3.2

-11.6

8

90

-1

粘土

3.1

-14.8

20

200

700

-2

粉质粘土

5.0

-17.7

22

200

700

（1）参数信息

塔吊型号:

QTZ60自重（包括压重）:

F1=440.02kN

最大起重荷载:

F2=60.00kN

塔吊倾覆力距:

M=1323.55kN.m塔吊起重高度:

H=85.00m

塔身宽度:

B=1.60m

桩混凝土等级:

C30承台混凝土等级:

C35

保护层厚度:

50mm

矩形承台边长:

4.00m承台厚度:

Hc=0.400m

承台箍筋间距:

S=250mm

承台钢筋级别:

Ⅱ级承台预埋件埋深:

h=0.50m

承台顶面埋深:

D=0.000m

桩直径:

d=1.000m桩间距:

a=1.600m

桩钢筋级别:

Ⅱ级

桩入土深度:

19.90桩型与工艺:

泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩

塔吊最大起重力矩:

600.00kN.m塔吊总高度:

H=85.00m

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=85.00m

标准节数:

n=5

（2）塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算

塔吊自重（包括压重）F1=440.020kN

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=500.020kN

塔吊的倾覆力矩M=1.4×1323.550=1852.970kN.m

（3）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=520.020kN；

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=160.000kN；

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×（520.020+160.000）/4+1852.970×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]=1023.034kN

最大拔力：

N=（520.020+160.000）/4-1852.970×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]=-649.023kN

桩顶竖向力标准值:

最大压力：

N=（520.020+160.000）/4+1323.550×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]=755.025kN

最大拔力：

N=（520.020+160.000）/4-1852.970×（1.600×1.414/2）/[2×（1.600×1.414/2）2]=-415.015kN

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