QTZ63B塔机基础施工方案.docx
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QTZ63B塔机基础施工方案
中煤建筑安装工程公司
专项施工方案设计
项目名称：
红庆河煤矿选煤厂产品仓
专项名称：
QTZ63B塔机安装
文件编号：
受控标识：
实施日期：
年月日
中煤建安集团第七十三工程处红庆河项目部
目录
1、编制依据…………………………………………………3
2、安装条件…………………………………………………3
1编制依据
《QTZ63B塔式起重机说明书》
《起重机械安全规程》GB6067.1-2011
《起重机械用钢丝绳检查和报废实用规范》GB5972-2009
《起重机械超载保护装置安全技术规范》GB12602-2009
《建筑塔式起重机性能试验规范和方法》GB5031-94
《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
2安装条件
2.0工程概况及现场情况
2.0.1工程概况
本工程由4个∅30m圆筒仓组成，现场自东向西依次编号为1、2、3、4#产品仓，为钢筋砼筒体结构。
仓上建筑为钢筋混凝土框架结构，仓间配电室为框剪结构。
筒仓基础采用钢筋混凝土灌注桩及筏板基础。
基础置于工业场地第③层细砂层土，地基承载力特征值fak=180kpa，基础设计等级为甲级。
现场自然地坪标高为-0.5m左右，其中4#产品仓基础筏板底标高为-7.5m，仓上檐口顶标高为+77.2m。
其余1、2、3#产品仓基础筏板底标高为-6.0m，仓上檐口顶标高为+66.7m。
在1、2#产品仓与3、4#产品仓之间分别安装一台高度80米及90米QTZ63B塔吊。
80m塔吊设两道附着第一道附着为33m，第二道附着在60m位置，塔机安装总高度约为80m。
90m塔吊设两道附着第一道附着为33m，第二道附着在63m位置，塔机安装总高度约为90m。
均用于施工的垂直运输。
2.0.2安装情况。
根据红庆河煤矿选煤厂产品仓工程施工组织设计，经处、项目部和设备租赁站共同研究决定在红庆河煤矿四个产品仓安装所需的QTZ63B塔机，该塔机起重臂长50米，最大起重量6吨，端部吊重1.3吨，满足施工要求。
塔机安装总体平面布置图附后。
2.0.3现场情况
1、场地平整，场地道路满足塔吊车辆运输。
2、操作场地无高压线路、光缆及障碍物。
3、塔吊中心与建筑物垂直距离为4.5米。
2.0.4塔吊基础天然地基计算
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔机自重标准值:
Fk1=425.80kN
起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN
塔吊最大起重力矩:
M=630.00kN.m
塔吊计算高度:
H=90m
塔身宽度:
B=1.65m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-200.0kN.m
承台混凝土等级:
C40
钢筋级别:
HRB400
地基承载力特征值:
180kPa
承台宽度:
Bc=5m
承台厚度:
h=1.3m
基础埋深:
D=0m
计算简图:
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1）塔机自重标准值
Fk1=425.8kN
2）基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.3×25=812.5kN
3）起重荷载标准值
Fqk=60kN
2.风荷载计算
1）工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（Wo=0.2kN/m2）
=0.8×0.7×1.95×1.54×0.2=0.34kN/m2
=1.2×0.34×0.35×1.65=0.23kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.23×90=20.98kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×20.98×90=943.98kN.m
2）非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（本地区Wo=0.30kN/m2）
=0.8×0.7×1.95×1.54×0.3=0.50kN/m2
=1.2×0.50×0.35×1.65=0.35kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.35×90=31.47kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×31.47×90=1415.97kN.m
3.塔机的倾覆力矩
工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+0.9×（630+943.98）=1216.58kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+1415.97=1215.97kN.m
三.地基承载力计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）第4.1.3条承载力计算。
塔机工作状态下：
当轴心荷载作用时：
=（425.8+60+812.5）/（5×5）=51.93kN/m2
当偏心荷载作用时：
=（425.8+60+812.5）/（5×5）-2×（1216.58×1.414/2）/20.83
=-30.64kN/m2
由于Pkmin<0所以按下式计算Pkmax：
=（1216.58+20.98×1.3）/（425.8+60+812.50）=0.96m≤0.21b=1.05m工作状态地基承载力满足要求!
=2.5-0.68=1.82m
=（425.8+60+812.50）/（3×1.82×1.82）
=130.27kN/m2
塔机非工作状态下：
当轴心荷载作用时：
=（425.8+812.5）/（5×5）=49.53kN/m2
当偏心荷载作用时：
=（425.8+812.5）/（5×5）-2×（1215.97×1.414/2）/20.83
=-33.00kN/m2
由于Pkmin<0所以按下式计算Pkmax：
=（1215.97+31.47×1.3）/（425.80+812.50）=1.01m≤0.21b=1.05m非工作状态地基承载力满足要求!
=2.5-0.72=1.78m
=（425.8+812.50）/（3×1.78×1.78）
=129.93kN/m2
四.地基基础承载力验算
修正后的地基承载力特征值为:
fa=180.00kPa
轴心荷载作用：
由于fa≥Pk=51.93kPa，所以满足要求！
偏心荷载作用：
由于1.2×fa≥Pkmax=130.27kPa，所以满足要求！
五.承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2条。
1.抗弯计算，计算公式如下:
式中a1──截面I-I至基底边缘的距离，取a1=1.68m；
a'──截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.65m。
P──截面I-I处的基底反力；
工作状态下：
P=130.27×（31.82-1.68）/（3×1.82）=90.36kN/m2；
M=1.682×[（2×5+1.65）×（1.35×130.27+1.35×90.36-2×1.35×812.50/52）+（1.35×130.27-1.35×90.36）×5]/12
=635.27kN.m
非工作状态下：
P=129.93×（31.78-1.68）/（3×1.78239651846906）=89.23kN/m2；
M=1.682×[（2×5+1.65）×（1.35×129.93+1.35×89.23-2×1.35×812.5/52）+（1.35×129.93-1.35×89.23）×5]/12
=629.27kN.m
2.配筋面积计算,公式如下:
依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
式中α1──系数，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，
α1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。
经过计算得:
αs=635.27×106/（1.00×19.10×5.00×103×12502）=0.004
ξ=1-（1-2×0.004）0.5=0.004
γs=1-0.004/2=0.998
As=635.27×106/（0.998×1250×360.00）=1414.73mm2。
六.地基变形计算
规范规定：
当地基主要受力层的承载力特征值（fak）不小于130kPa或小于130kPa但有地区经验，且黏性土
的状态不低于可塑（液性指数IL不大于0.75）、砂土的密实度不低于稍密时，可不进行塔机基础的天然地基
变形验算，其他塔机基础的天然地基均应进行变形验算。
塔吊计算满足要求！
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔机自重标准值:
Fk1=394.70kN
起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN
塔吊最大起重力矩:
M=630.00kN.m
塔吊计算高度:
H=80m
塔身宽度:
B=1.65m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-200.0kN.m
承台混凝土等级:
C40
钢筋级别:
HRB400
地基承载力特征值:
180kPa
承台宽度:
Bc=5m
承台厚度:
h=1.3m
基础埋深:
D=0m
计算简图:
二.荷载计算
1.自重荷载及起重荷载
1）塔机自重标准值
Fk1=394.7kN
2）基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.3×25=812.5kN
3）起重荷载标准值
Fqk=60kN
2.风荷载计算
1）工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（Wo=0.2kN/m2）
=0.8×0.7×1.95×1.54×0.2=0.34kN/m2
=1.2×0.34×0.35×1.65=0.23kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.23×80=18.65kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×18.65×80=745.86kN.m
2）非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（本地区Wo=0.30kN/m2）
=0.8×0.7×1.95×1.54×0.3=0.50kN/m2
=1.2×0.50×0.35×1.65=0.35kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.35×80=27.97kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×27.97×80=1118.79kN.m
3.塔机的倾覆力矩
工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+0.9×（630+745.86）=1038.27kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+1118.79=918.79kN.m
三.地基承载力计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）第4.1.3条承载力计算。
塔机工作状态下：
当轴心荷载作用时：
=（394.7+60+812.5）/（5×5）=50.69kN/m2
当偏心荷载作用时：
=（394.7+60+812.5）/（5×5）-2×（1038.27×1.414/2）/20.83
=-19.78kN/m2
由于Pkmin<0所以按下式计算Pkmax：
=（1038.27+18.65×1.3）/（394.7+60+812.50）=0.84m≤0.21b=1.05m工作状态地基承载力满足要求!
=2.5-0.59=1.91m
=（394.7+60+812.50）/（3×1.91×1.91）
=116.13kN/m2
塔机非工作状态下：
当轴心荷载作用时：
=（394.7+812.5）/（5×5）=48.29kN/m2
当偏心荷载作用时：
=（394.7+812.5）/（5×5）-2×（918.79×1.414/2）/20.83
=-14.07kN/m2
由于Pkmin<0所以按下式计算Pkmax：
=（918.79+27.97×1.3）/（394.70+812.50）=0.79m≤0.21b=1.05m非工作状态地基承载力满足要求!
=2.5-0.56=1.94m
=（394.7+812.50）/（3×1.94×1.94）
=106.85kN/m2
四.地基基础承载力验算
修正后的地基承载力特征值为:
fa=180.00kPa
轴心荷载作用：
由于fa≥Pk=50.69kPa，所以满足要求！
偏心荷载作用：
由于1.2×fa≥Pkmax=116.13kPa，所以满足要求！
五.承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2条。
1.抗弯计算，计算公式如下:
式中a1──截面I-I至基底边缘的距离，取a1=1.68m；
a'──截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.65m。
P──截面I-I处的基底反力；
工作状态下：
P=116.13×（31.91-1.68）/（3×1.91）=82.13kN/m2；
M=1.682×[（2×5+1.65）×（1.35×116.13+1.35×82.13-2×1.35×812.50/52）+（1.35×116.13-1.35×82.13）×5]/12
=543.65kN.m
非工作状态下：
P=106.85×（31.94-1.68）/（3×1.94061454716665）=76.11kN/m2；
M=1.682×[（2×5+1.65）×（1.35×106.85+1.35×76.11-2×1.35×812.5/52）+（1.35×106.85-1.35×76.11）×5]/12
=472.77kN.m
2.配筋面积计算,公式如下:
依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
式中α1──系数，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，
α1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。
经过计算得:
αs=543.65×106/（1.00×19.10×5.00×103×12502）=0.004
ξ=1-（1-2×0.004）0.5=0.004
γs=1-0.004/2=0.998
As=543.65×106/（0.998×1250×360.00）=1210.33mm2。
六.地基变形计算
规范规定：
当地基主要受力层的承载力特征值（fak）不小于130kPa或小于130kPa但有地区经验，且黏性土
的状态不低于可塑（液性指数IL不大于0.75）、砂土的密实度不低于稍密时，可不进行塔机基础的天然地基
变形验算，其他塔机基础的天然地基均应进行变形验算。
塔吊基础计算满足要求！
2.0.5塔吊附着计算
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔吊最大起重力矩:
M=630.00kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-200.0kN.m
塔吊计算高度:
H=90m
塔身宽度:
B=1.65m
附着框宽度:
3.0m
最大扭矩:
228kN.m
风荷载设计值:
1.27kN/m2
附着节点数:
2
各层附着高度分别（m）:
33,63
附着杆选用钢管：
159×3.5
附着点1到塔吊的竖向距离:
b1=2m
附着点1到塔吊的横向距离:
a1=1m
附着点1到附着点2的距离:
a2=7m
二.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视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:
1.风荷载计算
1）工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值（Wo=0.2kN/m2）
=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2
=1.2×0.69×0.35×1.65=0.48kN/m
2）非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值（本地区Wo=0.50kN/m2）
=0.8×1.66×1.95×1.39×0.50=1.80kN/m2
=1.2×1.80×0.35×1.65=1.25kN/m
2.塔机的倾覆力矩
工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+630=430.00kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200.00kN.m
3.力Nw计算
工作状态下:
Nw=44.092kN
非工作状态下:
Nw=58.928kN
三.附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程为:
其中:
四.第一种工况的计算
塔机工作状态下，Nw=44.09kN,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和风荷载扭矩。
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，分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力：
杆1的最大轴向压力为：
119.83kN
杆2的最大轴向压力为：
111.19kN
杆3的最大轴向压力为：
107.55kN
杆1的最大轴向拉力为：
119.83kN
杆2的最大轴向拉力为：
111.19kN
杆3的最大轴向拉力为：
107.55kN
五.第二种工况的计算
塔机非工作状态，Nw=58.93kN,风向顺着起重臂，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力和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为：
46.59kN
杆2的最大轴向压力为：
13.31kN
杆3的最大轴向压力为：
64.38kN
杆1的最大轴向拉力为：
46.59kN
杆2的最大轴向拉力为：
13.31kN
杆3的最大轴向拉力为：
64.38kN
六.附着杆强度验算
1．杆件轴心受拉强度验算
验算公式:
σ=N/An≤f
其中N──为杆件的最大轴向拉力,取N=119.83kN；
σ──为杆件的受拉应力；
An──为杆件的的截面面积,An=1709.81mm2；
经计算，杆件的最大受拉应力σ=119.83×1000/1709.81=70.08N/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──为杆件的受压应力；
N──为杆件的轴向压力,杆1:
取N=119.83kN；杆2:
取N=111.19kN；杆3:
取N=107.55kN；
An──为杆件的的截面面积，An=1709.81mm2；
φ──为杆件的受压稳定系数,是根据λ查表计算得:
杆1:
取φ=0.899,杆2:
取φ=0.681,杆3:
取φ=0.779；
λ──杆件长细比,杆1:
取λ=40.662,杆2:
取λ=81.324,杆3:
取λ=65.566。
经计算，杆件的最大受压应力σ=95.45N/mm2。
最大压应力不大于拉杆的允许压应力215N/mm2,满足要求!
七.焊缝强度计算
附着杆如果采用焊接方式加长，对接焊缝强度计算公式如下:
其中N为附着杆的最大拉力或压力，N=119.830kN；
lw为附着杆的周长，取499.51mm；
t为焊缝厚度，t=3.50mm；
ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2；
经过焊缝强度σ=119830.00/（499.51×3.50）=68.54N/mm2。
对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!
塔吊附着计算满足要求！
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔吊最大起重力矩:
M=630.00kN.m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-200.0kN.m
塔吊计算高度:
H=80m
塔身宽度:
B=1.65m
附着框宽度:
3.0m
最大扭矩:
228kN.m
风荷载设计值:
1.27kN/m2
附着节点数:
2
各层附着高度分别（m）:
33,60
附着杆选用钢管：
159×3.5
附着点1到塔吊的竖向距离:
b1=2m
附着点1到塔吊的横向距离:
a1=1m
附着点1到附着点2的距离:
a2=7m
二.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视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:
1.风荷载计算
1）工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值（Wo=0.2kN/m2）
=0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2
=1.2×0.69×0.35×1.65=0.48kN/m
2）非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
塔机所受风均布线荷载标准值（本地区Wo=0.50kN/m2）
=0.8×1.66×1.95×1.39×0.50=1.80kN/m2
=1.2×1.80×0.35×1.65=1.25kN/m
2.塔机的倾覆力矩
工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+630=430.00kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200.00kN.m
3.力Nw计算
工作状态下:
Nw=38.942kN
非工作状态下:
Nw=39.891kN
三.附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程为:
其中:
四.第一种工况的计算
塔机工作状态下，Nw=38.94kN,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和风荷载扭矩。
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，分别求得各附着最大的轴压力和轴拉力：
杆1的最大轴向压力为：
115.75kN
杆2的最大轴向压力为：
109.55kN
杆3的最大轴向压力为：
101.85kN
杆1的最大轴向拉力为：
115.75kN
杆2的最大轴向拉力为：
109.55kN
杆3的最大轴向拉力为：
101.85kN
五.第二种工况的计算
塔机非工作状态，Nw=39.89kN,风向顺着起重臂，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力和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为：
31.54kN
杆2的最大轴向压力为：
9.01kN
杆3的最大轴向压力为：
43.58kN
杆1的最大轴向拉力为：
31.54kN
杆2的最大轴向拉力为：
9.01kN
杆3的最大轴向拉力为：
43.58kN
六.附着杆强度验算
1．杆件轴心受拉强
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