桩承台基塔吊基础方案.docx
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桩承台基塔吊基础方案
第一章编制依据
1.1施工组织设计
名称
编号
日期
大邦路沿线改造工程20#21#施工组织设计
1.2设计图纸
设计单位
深圳市联合创艺建筑设计有限公司
设计图纸
大邦路沿线改造工程20#21#结构施工图
大邦路沿线改造工程20#21#建筑施工图
1.2主要施工规范、规程
序号
名称
编号
1
湖北省建筑工程施工现场安全管理规定
DB29-113-2009
2
建筑机械安全技术规程
JGJ94-2009
3
塔式起重机混凝土基础工程技术规程
JGJ/T187-2009
4
《混凝土结构设计规程》
GB50010-2002
5
《建筑桩基础技术规范》
JGJ94-2008
1.3其它参考文件
序号
名称
1
武汉地质工程勘察院《岩土工程勘察报告》
2
总公司《施工现场文明安全管理规定》
第二章工程概况及特点分析
2.1工程简介本工程位于广水市大邦路,工程总建筑面积约为17000平方米,商业裙楼二层,地上标准层十五层。
建筑高度56.7米。
本工程主体结构为框架-剪力墙结构,基础采用承台桩基和刚性地面基础。
由于本工程塔基南边与21#楼核心筒相邻,核心筒承台底标高低于塔吊基础底标高1.5m。
塔吊基础承台下设4棵Φ1200人工灌注桩,桩底嵌入中风化持力层,灌注桩配筋及混凝土强度按本工程的工程桩设计标准施工,充分满足本工程塔吊承载力及抗拔要求,塔吊基础下部为无扰动中性粘土,无地下水,土质较好。
现21#楼核心筒基坑开挖势必对塔吊基础造成一定安全隐患,为了消除此安全隐患,保证工程的顺利开展,针对本工程的具体特点,公司组织专业工程技术人员制定以下施工方案。
第三章塔吊选择及基础设计
3.1垂直运输设备的选择
本工程结构施工期间垂直运输以塔吊提升、吊运钢筋和模板等重型材料为主。
本着施工方便、布局合理、保证安全的原则,结合本工程特点和现场施工条件、建筑物的平面布局以及施工进度的要求,本工程拟选用一台QTZ5010塔吊作为住宅楼项目结构施工阶段的主要垂直运输设备(塔吊基本参数见下表)。
塔吊现场安装位置详见施工现场塔吊基础布置图。
塔吊基本参数
型号
QTZ5010
起重量
额定起重力矩(KN·m)
630
最大幅度/起重载荷(m/KN)
56
最小幅度/起重载荷(m/KN)
2.0
起升高度(m)
30
工速度
起升(m/min)
76/38/11.6
变幅(m/min)
21/42
回转(r/min)
0~0.60
平衡重
平衡重(t)
12
臂长(m)
50
4.2塔吊基础型式
QTZ5010塔吊基础采用四桩承台基础。
承台尺寸:
矩形承台边长:
5.00m;承台厚度:
Hc=1.350m
4.3塔吊基础的计算书
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)。
4.3.1.参数信息
塔吊型号:
QTZ50100;塔机自重标准值:
Fk1=594.00kN;起重荷载标准值:
Fqk=60.00kN;塔吊最大起重力矩:
M=1339.00kN.m;塔吊计算高度:
H=30m塔身宽度:
B=1.60m;非工作状态下塔身弯矩:
M1=-1435kN.m;桩混凝土等级:
C25;承台混凝土等级:
C30;保护层厚度:
50mm;矩形承台边长:
5.00m;承台厚度:
Hc=1.350m;承台箍筋间距:
S=200mm;承台钢筋级别:
HRB335;承台顶面埋深:
D=0.000m;人工灌注桩直径:
d=0.400m;桩间距:
a=3.500m;桩钢筋级别:
HRB335;每根桩16Ф16桩入土深度:
7.40m;计算简图如下:
4.3.2.荷载计算
自重荷载及起重荷载
1)塔机自重标准值
Fk1=594kN
2)基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5×1.35×25=826.8kN1215kN
承台受浮力:
Flk=5×5×0.85×10=212.5kN306kN
3)起重荷载标准值
Fqk=60kN
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)
=0.8×1.59×1.95×1.29×0.2=0.64kN/m2
=1.2×0.64×0.35×1.6=0.43kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.43×30.00=12.9kN17.20kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×17.20×30.00=258kN344.03kN.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=0.50kN/m2)
=0.8×1.65×1.95×1.29×0.50=1.66kN/m2
=1.2×1.66×0.35×1.60=1.12kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=1.12×30.00=33.6kN44.63kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×33.6×30.00=504kN892.54kN.m
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=-1435+0.9×(1339+258)=2.3kN79.73kN.m
非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-1435+504=-931kN-542.46kN.m
4.3.3桩竖向力计算
非工作状态下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(594+826.8)/4=355.2kN452.25kN
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(594+826.8)/4+(-542.46+33.6×1.35)/5.66=268kN366.99kN
Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(594+826.8-212.5)/4(-542.46+33.6×1.35)/5.66=213.27kN461.01kN
工作状态下:
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(594+826.8+60)/4=370.2kN467.25kN
Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(594+826.8+60)/4+(2.3+33.6×1.35)/5.66=378.62kN485.45kN
Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(594+826.8+60-212.5)/4-(2.3+33.6×1.35)/5.66=325.5kN372.55kN
4.3.4.承台受弯计算
荷载计算
不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向力反力设计值:
工作状态下:
最大压力Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×(594+60)/4+1.35×(2.3+33.6×1.35)/5.66=232.09kN245.30kN
非工作状态下:
最大压力Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L
=1.35×594/4+1.35×(-931+33.6×1.35)/5.66=44kN85.38kN
弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条
其中Mx,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m);
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m);
Ni──不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向反力设计值(kN)。
由于工作状态下,承台正弯矩最大:
Mx=My=2×232.09×1.20=557.02kN588.72kN.m
配筋计算
根据《混凝土结构设计规程》GB50010-2002第7.2.1条
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。
底部配筋计算:
s=588.72×106/(1.000×14.300×6000.000×13002)=0.0041
=1-(1-2×0.0041)0.5=0.0041
s=1-0.0041/2=0.9980
As=588.72×106/(0.9980×1300.0×300.0)=1512.6mm2
4.3.5.承台剪切计算
最大剪力设计值:
Vmax=245.30kN
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的第7.5.7条。
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:
式中
──计算截面的剪跨比,
=1.500
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=1.430N/mm2;
b──承台的计算宽度,b=5000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1300mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300N/mm2;
S──箍筋的间距,S=200mm。
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
4.3.6承台受冲切验算
角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内,且承台高度符合构造要求,故可不进行承台角桩。
4.3.7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=1.35×485.45=655.36kN
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0.85
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=19.1N/mm2;
Aps──桩身截面面积,Aps=80425mm2。
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求
由于桩的最小配筋率为0.56%,计算得最小配筋面积为450mm2
综上所述,全部纵向钢筋面积450mm2
4.3.8.桩竖向承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)的第6.3.3和6.3.4条
轴心竖向力作用下,Qk=467.25kN;偏向竖向力作用下,Qkmax=485.45kN.m
桩基竖向承载力必须满足以下两式:
单桩竖向承载力特征值按下式计算:
其中Ra──单桩竖向承载力特征值;
qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值;按下表取值;
qpa──桩端端阻力特征值,按下表取值;
u──桩身的周长,u=1.26m;
Ap──桩端面积,取Ap=0.13m2;
li──第i层土层的厚度,取值如下表;
1#塔吊基础一下土层厚度及侧阻力标准值表如下:
序号
土层厚度
侧阻力特征值
端阻力特征值
土名称
(m)
(kPa)
(kPa)
1
2.7
31
100
粘性土
2
1.5
18
110
粘性土
3
3.5
15
100
粘性土
4
1
65.3
125
粉土或砂土
5
4.5
19
110
粘性土
6
1.5
27.9
120
粘性土
7
5
91.7
160
密实粉土
由于桩的入土深度为17m,所以桩端是在第7层土层。
最大压力验算:
Ra=1.26×(2.7×31+1.5×18+3.5×15+1×65