塔吊基础设计(QTZ63)

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- 1 - 福州东部新城东浦新苑塔机基础设计 一、工程概况

福州东部新城东浦新苑位于福州市仓山区盖山镇浦下村,根据工程实际需要,施工现场拟在5#

楼、6#楼、7#楼、8#楼各设置一台山东大汉QTZ63塔机作为垂直运输机械,因现有地面承压

能力不能满足厂家说明书的要求,故塔机基础需设计计算。 塔吊定位时要考虑以下几点: (1)服务范围广,尽量满足施工现场工作面的需要,减少工作死角。 (2)尽量避开建筑物的突出部位,减少对施工的影响。 (3)尽量保证施工场地物料的堆放、搬运在塔吊工作范围内,减少二次搬运。 (4)保证塔吊安装和拆除时所必须的场地和工作条件。 考虑到以上几点因素,结合本工程结构设计特点等情况,经研究决定:分别在以下位置安装塔吊 5#楼的5-6轴之间,距○A轴5.8m(臂长为50m,负责3#、5#楼及连体地下室材料垂直运输),塔吊承台基础位于地下室之内,承台面标高与地下室底板底平及-5.2m,塔吊安装高度约65m。 6#楼的7-8轴之间,距○A轴5.8m(臂长为55m,负责2#、6#楼及连体地下室材料垂直运输),塔吊承台基础位于地下室之内,承台面标高与地下室底板底平及-5.2m,塔吊安装高度约65m。 7#楼塔吊距A轴4.0m、距3轴4.0(臂长为55m,负责1#、4#、7#楼及幼儿园材料垂直运输),承台面标高高出自然地坪面标高200mm,同时在塔基四周挖设排水沟,塔吊安装高度约60m。 8#楼的3-4轴之间、距J轴5.8(臂长为50m,负责8#、9#楼材料垂直运输),承台面标高高出自然地坪面标高200mm,同时在塔基四周挖设排水沟,塔吊安装高度约60m。 本工程±0.000标高相当于罗零标高 7.750,各栋号塔机具体位置详附图。每部塔机现场没有太大的障碍物和沟、管道等不利因素,场地较为宽敞,地面组装为方便,服务范围均能覆盖各栋号施工场地,塔式起重机安装、拆除均能顺利进行。 二、设计依据 1. 福建众合开发建筑设计院设计的“福州东部新城东浦新苑”工程施工图纸、设计修改通

知单; 2.本工程《施工合同》; 3.《福州东部新城东浦新苑工程勘察报告》; - 2 -

4.《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008); 5. 山东大汉建筑机械有限公司QTZ63固定式塔式起重机使用说明书; 6.《建筑工程施工手册》; 7.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50201-2002); 8.《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)。 三、塔机基础设计 本工程塔机拟选用广西建工的QTZ5510固定式塔式起重机,5#楼塔机最大吊钩高度为48.3m,起重臂安装长度50m;6#楼塔机最大吊钩高度为48.3m,起重臂安装长度55m;7#楼塔机最大吊钩高度为48.3m,起重臂安装长度50m;8#楼塔机最大吊钩高度为48.3m,起重臂安装长度55m;塔机承台面采用方形承台,尺寸为5000×5000×1500,标号为C35,经与设计单位商定,塔吊桩采用四根桩径500、型号为AB、壁厚为125的预应力管桩。5#、6#楼塔吊承台面相对标高与同位置底板底标高相同,即为-5.20m。设计桩顶标高-6.60m,桩伸入承台100mm。7#、8#楼塔吊承台面标高比同位置自然地面标高高200mm.。 3.1基本参数 根据QTZ63的塔机说明书(P15页),基础所受的垂直载荷F1=700KN,基础所受的倾翻力矩(取初装时未加附着时非工作状态下时最大力矩)M=1350KN.m,(基础荷载表详附表)塔身标准节宽度B=1.6m。 基 础 荷 载 表 荷 载 名 称 数值 P1 基础所受的垂直荷载(KN) 700 P2 基础所受的水平荷载(KN) 26 M 基础所受的倾翻力矩(KN.m) 1350 MK 基础所受的扭矩(KN.m) 200 四、塔机基础计算 选取6#楼塔基进行验算,其余三台参照此台。 4.1、塔吊的基本参数信息 塔吊型号:QTZ63, 塔吊起升高度H:65.000m, 塔身宽度B:1.6m, 基础埋深D:0.000m, 自重F1:700kN, 基础承台厚度Hc:1.500m, 最大起重荷载F2:60kN, 基础承台宽度Bc:5.000m, 桩钢筋级别:II级钢, 桩直径:0.500m, - 3 -

桩间距a:3.6m, 承台箍筋间距S:200.000mm, 承台混凝土的保护层厚度:50mm, 空心桩的空心直径:0.25m。 基础所受的水平力:26kN, 4.2、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算 塔吊自重(包括压重)F1=700.00kN, 塔吊最大起重荷载F2=60.00kN, 作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=912.00kN, 塔吊倾覆力矩M=1.4×1350.00=1890.00kN·m 4.3、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

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《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.1.1条,在实际情况中x、y轴是随机变化的,所以取最不利情况计算。

其中 n──单桩个数,n=4; F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值,F=912.00kN; G──桩基承台的自重:G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(20×5.00×5.00×1.50)=1125.00kN; Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取1890.00kN·m; xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.55m; Ni──单桩桩顶竖向力设计值; 经计算得到单桩桩顶竖向力设计值, 最大压力:Nmax=(912.00+1125.00)/4+1890.00×2.55×2/(2×2.552)=1250.25kN。 - 4 -

最小压力:Nmin=(912.00+1125.00)/4-1890.00×2.55×2/(2×2.552)=-231.75kN。 需要验算桩的抗拔 2. 承台弯矩的计算 依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.1条。

其中 Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值; xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=3.6/2-0.5/2=1.55m; Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值,Ni1=Ni-G/n=1250.25-1125/4=969kN; 经过计算得到弯矩设计值:Mx1=My1=2×969×1.55=3003.9kN·m。 4.4、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,αl──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,期间按线性内插法得1.00;

fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2; ho──承台的计算高度:Hc-50.00=1450.00mm; fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2; 经过计算得:αs=3003.9×106/(1.00×16.70×5000.00×1450.002)=0.003; ξ =1-(1-2×0.003)0.5=0.003; γs =1-0.003/2=0.999; Asx =Asy =3003.9×106/(0.999×1450.00×300.00)=4047.28mm2。 按构造配筋则需As=0.15%bh0=0.15%×4500×1400=9450mm2,所以取横竖各配¢22@200(三级钢),实际配筋面积为34×380=9880mm2>9450mm2 - 5 -

4.5、承台斜截面抗剪切计算 依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11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=1250.25kN N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,γo──建筑桩基重要性系数,取1.00;

bo──承台计算截面处的计算宽度,bo=5000mm; ho──承台计算截面处的计算高度,ho=1450mm; λ──计算截面的剪跨比,λ=a/ho此处,a=(5000.00/2-1600.00/2)-(5000.00/2-3600.00/2)=1000mm(桩芯至塔身边距离);当 λ<0.3时,取λ=0.3;当 λ>3时,取λ=3,得λ=0.69; β──剪切系数,当0.3≤λ<1.4时,β=0.12/(λ+0.3);当1.4≤λ≤3.0时,β=0.2/(λ+1.5),得β=0.12; fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2; 则,1.00×1250.25=1.25×105N≤0.12×16.70×5000×1450=14529000N; 经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋! 4.6、承台斜截面抗冲切验算 (1)柱墙(塔吊)对承台的冲切 依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的第5.9.7条,承台受冲切验算公式为:0)()(2hfahabFthpoxcoyoycoxl

式中:x0、y0——柱(墙)冲切系数;2.084.00

求得:x0=000/hayy=0.517, x0=y0=1.172;

ch、cb—— 分别为x、y方向的柱截面的边长,ch=cb=1.6m;

oxa、oya——分别为x、y方向柱边离最近桩边的水平距离,

oxa=oya=3.6/2-1.6/2-0.5/2=0.75。

hp——承台受冲切承载力截面高度影响系数,当h≤800mm时,hp取1.0,

h≥2000mm时,hp取0.9,其间按线性内插法取值,故hp=0.947;