上海某住宅项目大型机械设备施工专项施工方案塔式起重机人货两用电梯井架secret.docx
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上海某住宅项目大型机械设备施工专项施工方案塔式起重机人货两用电梯井架secret
×××工程
大
型
机
械
设
备
专
项
施
工
方
案
×××建筑有限公司
×××项目部
2008年3月
大型机械设备专项施工方案
一、编制依据
1、《施工现场机械设备安全技术规范》（JGJ33－2001）
2、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59－99）
3、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）（J119-2001）
4、《塔式起重机安全规程》（GB5144-2006）
5、《施工升降机安全规则》（GB/T10055－1996）
6、《施工升降机技术条件》（GB/T10054－1996）
7、《龙门架及井架物料提升机安全技术规范》（JGJ88-92）
8、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46－2005）
9、《高处作业安全技术规范》（JGJ80－91）
10、《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）
二、工程概况
2.1参建单位
建设单位：
×××高科技园区开发股份有限公司
设计单位：
×××建筑设计（集团）有限公司
上海****建筑研究设计院有限公司
监理单位：
×××监理有限公司
勘察单位：
×××工程勘察院
安全质量监督单位：
×××市×××区安全质量监督站
总承包单位：
×××建筑有限公司
2.2地理位置
（1）本工程位于上海市×××高科技园区，东靠×××，南至×××，西靠×××，北抵×××。
（3）规划总用地面积72620m2，总建筑面积124165m2。
2.3设计概述
（1）本工程由26个单体构成，其中S1#～S4#楼为商铺，1#～4#楼为学生公寓，8#楼为教师公寓，5#～7#、9#～21#楼为小高层商住楼；另单建（局部附建）一座地下汽车库，平时可停放小型汽车242辆，战时作为防空地下室，层高3.95米，车库顶部覆土层1.2米厚。
（2）本工程S1#楼±0.000相当于绝对标高5.000米，室内外高差600mm；21#楼±0.000相当于绝对标高5.750米，室内外高差1450mm；其它所有地上建筑单体±0.000均相当于绝
对标高4.750米，室内外高差450mm。
（3）本工程S1#楼为地下一层地上四层建筑，地下室为人防设施兼汽车库用途，首层层高5.500米，以上各层层高均为4.000米，建筑高度22米。
（4）S2～S4#楼均为地上一层建筑，层高5.500米，其中S2#楼局部层高8.600米，建筑高度9.200米；S3#、S4#楼建筑高度为6.200米。
（5）1～21#楼均为地上九至十一层建筑，建筑层高均为2.8米，建筑高度在30～37米，其中3#、4#、21#楼首层层高5.5米，做商铺用途，2#、3#、6#、10#、14#、19#楼均设有一层地下室。
（6）本工程1#～21#各单体均为钢筋混凝土框架-短肢剪力墙结构，地下车库、S1#～S4#房为框架结构。
（7）本工程为现浇钢筋砼框架及普通梁板式楼（屋）面体系，上部结构剪力墙厚度为200mm，板厚120mm。
三、专项施工方案
本工程主要大型设备塔式起重机、施工升降机（人货两用电梯）和物料提升机（井架）。
3.1塔式起重专项施工方案
3.1.1塔式起重机主要参数及设置说明
根据上海市及本公司关于起重机械管理的规定和要求，本工程决定采用QTZ-80塔式起重机。
塔机最大起升高度140米，最大自由高度40米；本工程塔式起重机（以下简称塔机）安装高度为45～49米左右，为本工程作垂直运输使用。
最大自由高度自重36吨（不含平衡臂），标准节重量0.8吨；总功率31.7千瓦；塔机臂长55米；最大起重量6吨，最小起重量臂端1.2吨；起重臂重7吨；回转组合3吨；平衡臂4吨。
基础采用固定式钢筋混凝土基座，混凝土强度等级为C35。
由本工程技术人员参照施工现场平面布置图，对塔机基础进行定位放线，并按厂方提供图纸要求结合地质勘察报告相关数据，进行施工。
经技术人员共同研究。
确定塔机基础开挖至
号层，即粉质粘土层，深度一般为2.5米，地基承载力特征值为90kPa。
经验算（详见塔式起重机天然基础计算书）现对塔机混凝土基础面积进行加大处理，长×宽分别为5.5米，由施工人员以塔机基础进行找平，其表面平整度偏差应控制在1/1000以内，同时做好混凝土试块两组和隐蔽工程验收资料。
附墙装置设置高度为25米，建筑物预埋附着支座处的受力强度，必须经过验算，能满足塔机在工作或非工作状态下的载荷。
因本工程每一施工阶段都同时安装有两台以上塔机，所以两台塔机距离必须保证低位的起重臂架端部件与另一台塔身之间至少有2米；高位起重机最低部件与低位起重机最高部件之间垂直距离大于2米。
本工程共分四个阶段进行施工，施工流水作业。
第一阶段设置四台塔机，第二阶段设置三台塔机；第三阶段设置三台塔机；第四阶段设置三台塔机。
安装位置详见平面布置图。
塔机用电独立设置配电箱，并设置在离设备5米处。
3.1.2塔式起重机天然基础计算书
（一）、参数信息
塔式起重机型号:
QTZ80A，塔式起重机起升高度H=50.00m，
塔机倾覆力矩M=600fkN.m，混凝土强度等级:
C35，
塔身宽度B=1.6fm，基础以上土的厚度D:
=1.00m，
自重F1=487fkN，基础承台厚度h=1.35m，
最大起重荷载F2=80fkN，基础承台宽度Bc=5.50m，
钢筋级别:
II级钢。
（二）、基础最小尺寸计算
1.最小厚度计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.7条受冲切承载力计算。
根据塔机基础对基础的最大压力和最大拔力，按照下式进行抗冲切计算：
（7.7.1-2）
其中:
F──塔机基础对基脚的最大压力和最大拔力；其它参数参照规范。
η──应按下列两个公式计算，并取其中较小值，取1.00；
（7.7.1-2）
（7.7.1-3）
η1--局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数；
η2--临界截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；
βh--截面高度影响系数：
当h≤800mm时，取βh=1.0；当h≥2000mm时，取βh=0.9，
其间按线性内插法取用；
ft--混凝土轴心抗拉强度设计值，取16.70MPa；
σpc,m--临界截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，其值宜控制在1.0-3.5N/mm2范围内，取2500.00；
um--临界截面的周长：
距离局部荷载或集中反力作用面积周边ho/2处板垂直截面的最不利周长；这里取（塔身宽度+ho）×4=9.60m；
ho--截面有效高度，取两个配筋方向的截面有效高度的平均值；
βs--局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，βs不宜大于4；当βs<2时，取βs=2；当面积为圆形时，取βs=2；这里取βs=2；
αs--板柱结构中柱类型的影响系数：
对中性，取αs=40;对边柱，取αs=30;对角柱，
取αs=20.塔机计算都按照中性柱取值，取αs=40。
计算方案：
当F取塔机基础对基脚的最大压力，将ho1从0.8m开始，每增加0.01m，至到满足上式,解出一个ho1；当F取塔机基础对基脚的最大拔力时，同理,解出一个ho2，最后ho1与ho2相加，得到最小厚度hc。
经过计算得到：
塔机基础对基脚的最大压力F=200.00kN时，得ho1=0.80m；
塔机基础对基脚的最大拔力F=200.00kN时，得ho2=0.80m；
解得最小厚度Ho=ho1+ho2+0.05=1.65m；
实际计算取厚度为:
Ho=1.35m。
2.最小宽度计算
建议保证基础的偏心矩小于Bc/4，则用下面的公式计算：
其中F──塔机作用于基础的竖向力，它包括塔机自重，压重和最大起重荷载，
F=1.2×（487.00+80.00）=680.40kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重，
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc+γm×Bc×Bc×D）
=1.2×（25.0×Bc×Bc×1.35+20.00×Bc×Bc×1.00）；
γm──土的加权平均重度，
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，M=1.4×600.00=840.00kN.m。
解得最小宽度Bc=2.82m，
实际计算取宽度为Bc=5.50m。
（三）、塔式起重机基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》（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：
当考虑附着时的基础设计值计算公式：
当考虑偏心矩较大时的基础设计值计算公式：
式中F──塔机作用于基础的竖向力，它包括塔机自重，压重和最大起重荷载,F=304.30kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重：
G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+γm×Bc×Bc×D）=1951.13kN；
γm──土的加权平均重度
Bc──基础底面的宽度，取Bc=5.500m；
W──基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=27.729m3；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，M=1.4×600.00=840.00kN.m；
a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离（m），按下式计算：
a=Bc/2-M/（F+G）=5.500/2-840.000/（680.400+1951.125）=2.431m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值Pmax=（680.400+1951.125）/5.5002+840.000/27.729=117.286kPa；
无附着的最小压力设计值Pmin=（680.400+1951.125）/5.5002-840.000/27.729=56.700kPa；
有附着的压力设计值P=（680.400+1951.125）/5.5002=86.993kPa；
偏心矩较大时压力设计值Pkmax=2×（680.400+1951.125）/（3×5.500×2.431）=131.222kPa。
（四）、地基基础承载力验算
地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》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，按本规范第5.2.3条的原则确定；取90.000kN/m2；
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5.500m；
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1.000m；
解得地基承载力设计值：
fa=120.000kPa；
实际计算取的地基承载力设计值为:
fa=120.000kPa；
地基承载力特征值fa大于最大压力设计值Pmax=117.286kPa，满足要求！
地基承载力特征值1.2×fa大于偏心矩较大时的压力设计值Pkmax=131.222kPa，满足要求！
（五）、基础受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》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，其间按线性内插法取用；
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范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，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=0.95；
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.57MPa；
am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:
am=[1.60+（1.60+2×1.35）]/2=2.95m；
ho---承台的有效高度，取ho=1.30m；
Pj---最大压力设计值，取Pj=131.22KPa；
Fl---实际冲切承载力：
Fl=131.22×（5.50+4.30）×（（5.50-4.30）/2）/2=385.79kN。
其中5.50为基础宽度，4.30=塔身宽度+2h；
允许冲切力：
0.7×0.95×1.57×2950.00×1300.00=4021492.85N=4021.49kN；
实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！
（六）、承台配筋计算
1、抗弯计算
依据《建筑地基基础设计规范》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=1.95m；
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131.22kN/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=131.22×（3×1.60-1.95）/（3×1.60）=77.91kPa；
G---考虑荷载分项系数的基础自重及其上的土自重，取1951.13kN/m2；
l---基础宽度，取l=5.50m；
a---塔身宽度，取a=1.60m；
a'---截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.60m。
经过计算得MI=1.952×[（2×5.50+1.60）×（131.22+77.91-2×1951.13/5.502）+（131.22-77.91）×5.50]/12=412.85kN.m。
2、配筋面积计算
依据《建筑地基基础设计规范》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,期间按线性内插法确定，取αl=1.00；
fc---混凝土抗压强度设计值，查表得fc=16.70kN/m2；
ho---承台的计算高度，ho=1.30m。
经过计算得：
αs=412.85×106/（1.00×16.70×5.50×103×（1.30×103）2）=0.003；
ξ=1-（1-2×0.003）0.5=0.003；
γs=1-0.003/2=0.999；
As=412.85×106/（0.999×1.30×300.00）=1060.01mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
5500.00×1350.00×0.15%=11137.50mm2。
故取As=11137.50mm2。
3
、配筋率计算
钢筋配筋面积计算：
102×3.14×132＝42704mm2。
经计算钢筋配筋满足要求。
3.1.3塔机附着计算书
塔机安装位置至附墙或建筑物距离超过使用说明规定时，需要增设附着杆，附着杆与附墙连接或者附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，必须进行附着计算。
主要包括附着支座计算、附着杆计算、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:
风荷载取值：
Q=0.22kN；
塔吊的最大倾覆力矩：
M=600.00kN；
弯矩图
变形图
剪力图
计算结果:
Nw=47.6875kN；
（二）、附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程:
其中:
1、第一种工况的计算:
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:
65.59kN；
杆2的最大轴向压力为:
0.00kN；
杆3的最大轴向压力为:
43.08kN；
杆1的最大轴向拉力为:
18.71kN；
杆2的最大轴向拉力为:
32.12kN；
杆3的最大轴向拉力为:
52.95kN；
2、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:
42.15kN；
杆2的最大轴向压力为:
6.76kN；
杆3的最大轴向压力为:
47.70kN；
杆1的最大轴向拉力为:
42.15kN；
杆2的最大轴向拉力为:
6.76kN；
杆3的最大轴向拉力为:
47.70kN；
（三）、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σ---为杆件的受拉应力；
N---为杆件的最大轴向拉力,取N=52.951kN；
An---为杆件的截面面积，本工程选取的是10号工字钢；
查表可知An=1430.00mm2。
经计算，杆件的最大受拉应力σ=52950.858/1430.00=37.029N/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=65.588kN；
杆2:
取N=6.762kN；
杆3:
取N=47.696kN；
An---为杆件的截面面积,本工程选取的是10号工字钢；
查表可知An=1430.00mm2。
λ---杆件长细比，杆1:
取λ=121，杆2:
取λ=147，杆3:
取λ=121
φ---为杆件的受压稳定系数，是根据λ查表计算得：
杆1:
取φ=0.432，杆2:
取φ=0.318，杆3:
取φ=0.432；
经计算，杆件的最大受压应力σ=106.170N/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上的螺栓连接。
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：
其中n为预埋螺栓数量；d为预埋螺栓直径；l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/mm^2，C30为3.0N/mm^2）；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。
3.1.4塔机安装拆卸过程
（一）、安装准备
安装前，由项目部和监理单位与塔机安装单位等有关人员进行一次全面检查，以防止隐患的存在，确保安全作业。
按塔吊说明书及基础设计资料的要求、核对基础施工质量的关键部位。
1、四个基脚预埋件的几何位置尺寸误差，应在允许范围内；测定高度误差的大小，以便准备垫铁。
核对砼试验报告单，砼实际达到的强度等级应满足设计要求。
2、详细了解安装用员、车的技术状况，技术负责人应向吊车司机交代塔机安装过程及吊装主要大件的尺寸、重量、高度，共同商定吊车停放位置，臂杆长度及仰角等主要技术参数。
3、安装负责人召集安装作业人员、吊车机组人员及吊装指挥人员开会，共同讨论落实安全技术措施，专项明确吊车支脚承作业负责人员，支脚撑必须达到坚实牢固。
（二）、资源配置
（1）配置25T汽车吊1台，以及各类吊具、吊索。
（2）人员配置：
指挥1名，塔机司机1名，电工1名，安装人员数名。
（三）、安装程序
1、安装基础节。
把第一节基础节吊装在中间四根锚柱上，标准节有踏步的一面在进出面，除应与建筑物垂直外，还需注意塔身的安装方向应能同自升预定的方位吻合。
安装底座前应先放好调整垫板、底座及基础节就位后，调整底座水平度，控制基础节的垂直度在1‰以内，拧紧四周的连接螺栓。
2、安装爬升导向架。
按照塔机爬升方位的要求，确定顶升油缸组合件，在爬升导向架上的安装方位。
并将其按此方位准确地装配到爬升导向架上，然后用吊车将其套入基础节上。
3、安装回转支撑总成件。
在地面上先将上、下支座以及回转机构、回转支承、平台等装成一体，然后将这一部件吊起，安装在塔身上，用销轴和高强度螺栓将下支座与爬升架和塔身标准节相连。
4、安装塔帽。
在塔顶上连好一平臂拉杆（左右各一根），然后吊起塔顶用四个销轴固定在上支座上，塔帽的倾斜面与吊臂在同一侧。
5、安装平衡臂。
用销轴与上支座连接，按说明书要求，吊一块2吨的平衡重放在规定的位置上。
6、驾驶室的安装。
在地面上先将司机室的电气设备检查好后，将司机室吊起至上支座的平台上，然后用销轴与上支座平台连接好。
7、安装起重臂。
在地面按说明书要求用相应的销轴把大臂组装在一起，同时安装起重小车、检修笼，并将小跑车临时捆扎固定在靠近起重臂根部处。
再将拉杆与起重拉杆与起重臂架连接。
随后起吊起重臂。
将根部插进回转平台的对接接头处。
用销轴作可靠销接。
继续吊起起重臂前端，直至其端部，离水平约2米高时，将已连结好的起重臂放低，拉杆安装在塔帽的连接板孔上，并予
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