塔吊基础承台设计及施工方案

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塔吊基础承台设计及施工方案

W──基础底面的抵抗矩,W=Bc×Bc×Bc/6=20.8m3;

M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力距和最大起重力距,M=1722.0kN.m;

a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m)天津市体育学院东丽去教学楼施工组织设计,按下式计算:

无附着的最大压力设计值

Pmax=(452+750)/5.02+1722/20.8=131.67kPa

无附着的最小压力设计值

有附着的压力设计值P=(1068+750)/5.02=48.08kPa

偏心距较大时压力设计值Pkmax=2×(452+750)/(3×5.0×1.07)=149.78kPa

(3)地基基础承载力验算

根据本工程地质勘察报告,经cfg桩地基处理后的复合地基承载力特征值特征值fak≥250kPa

地基承载力特征值fa大于最大压力设计值Pmax=131.67kPa,满足要求!

地基承载力特征值1.2×fa大于偏心距较大时的压力设计值Pkmax=149.78kPa,满足要求!

抗倾覆条件:e=(Mmax+Py×Hc)/(F+G)≤Bc/3

e——塔身、基础整体的偏心距(m);

Mmax——塔身传给固定支脚的最大弯矩(N·m);

P——塔身传给固定支脚的水平力(N);

F——塔身自重(N);

Hc——基础厚度(m);

G——基础自重(N);

Bc——基础边长(m),取b=5.0m。

在最大自由高度下,将数据代入得偏心矩

e=(1722+1.4×68.61×1.35)/(334×1.2+750)

=1.61m

=(1.4×1153+1.4×22.67×1.35)/(452×1.2+750)

=1.28m

混凝土基础在塔式起重机重力作用下,由于局部集中荷截,有可能因强度不够而发生冲切破坏,其破坏形式会从塔身周边起呈斜拉状态,与底面夹角允为450。

式中hp──受冲切承载力截面高度影响系数,取hp=0.94;

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,取ft=1.57kPa;

am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:

am=[1.60+(1.60+2×1.25)]/2=2.85m;

h0──承台的有效高度,取h0=1.10m;

Pj──最大压力设计值,取Pj=149.78kPa;

Fl──实际冲切承载力:

Fl=149.78×(5.0+1.6)×1.7/2=840.27kN。

0.7×0.94×1.57×2850×1100=3238643.1N=3238.64kN

实际冲切力不大于允许冲切力设计值,满足要求。

1)抗弯计算,计算公式如下:

=651.5kN.m。

2)配筋面积计算,公式如下:

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。

s=651.5×106/(1.00×16.70×5.0×103×11002)=0.0065

As=651.5×106/(0.997×1100×360.00)=1650.15mm2。

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地基变形验算,其他塔机基础的地基均应进行变形验算。本地基可不进行变形验算。

据工程设计说明,“施工时应保证地下水位低于基地设计标高不少于0.5米,降水应在地下室顶板覆土全部完成及地下室内隔墙及回填部分全部完成,同时塔楼施工至5层楼面后方可停止。”塔吊基础埋深1.2米<筏板基础埋深1.4米,故可不计算基础的抗浮。

2#塔吊(QTZ63(5610))型塔吊(独立塔)验算

(1)混凝土基础承载力参数

根据QTZ63(5610)塔式起重机产品说明书,其相关参数如下:

其中:PH为基础所受的水平力kN

PV为基础所受的垂直力kN

M为基础所受的倾覆力矩kN·m

MZ为基础所受扭矩kN·m

(2)塔吊基础承载力计算

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:

当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式:

式中F──塔吊作用于基础的竖向力,它包括塔吊自重,压重和最大起重荷载,F=452.0kN;

G──基础自重与基础上面的土的自重,G=25.0×Bc×Bc×Hc=1080kN;

Bc──基础底面的宽度,取Bc=6.0m;

W──基础底面的抵抗矩,W=Bc×Bc×Bc/6=36.0m3;

M──倾覆力矩,包括风荷载产生的力距和最大起重力距,M=1722.0kN.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:

无附着的最大压力设计值

Pmax=(452+1080)/6.02+1722/36=90.4kPa

无附着的最小压力设计值

偏心距较大时压力设计值Pkmax=2×(452+1080)/(3×6.0×1.87)=91.02kPa

(3)地基基础承载力验算

根据本工程地质勘察报告可知,本塔吊基础所处位置为一般性粘土,地基承载力特征值特征值fak≥110kPa.

地基承载力特征值fa大于最大压力设计值Pmax=90.4kPa,满足要求!

地基承载力特征值1.2×fa大于偏心距较大时的压力设计值Pkmax=91.02kPa,满足要求!

抗倾覆条件:e=(Mmax+Py×Hc)/(F+G)≤Bc/3

e——塔身、基础整体的偏心距(m);

Mmax——塔身传给固定支脚的最大弯矩(N·m);

P——塔身传给固定支脚的水平力(N);

F——塔身自重(N);

Hc——基础厚度(m);

G——基础自重(N);

Bc——基础边长(m),取b=6.0m。

在最大自由高度下,将数据代入得偏心矩

e=(1722+1.4×68.61×1.35)/(334×1.2+1080)

=1.25m

=(1.4×1153+1.4×22.67×1.35)/(452×1.2+1080)

=1.02m

混凝土基础在塔式起重机重力作用下,由于局部集中荷截,有可能因强度不够而发生冲切破坏,其破坏形式会从塔身周边起呈斜拉状态,与底面夹角允为450。

式中hp──受冲切承载力截面高度影响系数,取hp=0.94;

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,取ft=1.57kPa;

am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:

am=[1.60+(1.60+2×1.25)]/2=2.85m;

h0──承台的有效高度,取h0=1.10m;

Pj──最大压力设计值,取Pj=91.02kPa;

Fl──实际冲切承载力:

Fl=91.02×(6.0+1.6)×1.7/2=587.99kN。

0.7×0.94×1.57×2850×1100=3238643.1N=3238.64kN

实际冲切力不大于允许冲切力设计值,满足要求。

1)抗弯计算,计算公式如下:

=454.99kN.m。

2)配筋面积计算,公式如下:

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。

s=454.99×106/(1.00×16.70×6.0×103×11002)=0.0038

As=454.99×106/(0.998×1100×360.00)=1151.27mm2。

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地基变形验算,其他塔机基础的地基均应进行变形验算。本地基可不进行变形验算。

据工程设计说明,“施工时应保证地下水位低于基地设计标高不少于0.5米,降水应在地下室顶板覆土全部完成及地下室内隔墙及回填部分全部完成,同时塔楼施工至5层楼面后方可停止。”塔吊基础埋深1.2米<筏板基础埋深1.4米,故可不计算基础的抗浮。

根据塔吊定位图精确对塔吊基础进行定位,放出开挖线并撒上灰线,再进行土方开挖,土方开挖及地基处理后,应对其进行基坑验槽,确定其土质情况是否与地质勘察报告吻合,如不同应立即停止施工,报项目技术部进行处理。平整地面后,即可浇一层100mm厚C15混凝土垫层。

承台支模均采用120厚砖胎模,砌筑时必须保证塔吊承台的截面尺寸。

钢筋绑扎前应在基底弹出基础边线,用粉笔按照钢筋间距进行分格,再按此绑扎底部双向钢筋,钢筋保护层上、下及四周均为50mm,保护层垫块间距1000mm布置,以保证底筋的保护层厚度。塔吊基础底面钢筋与底板钢筋方向一致。

8,螺栓、地脚螺栓预埋

按照塔式起重机产品说明书的要求,QTZ63(5610)型塔吊预埋地脚螺栓,预埋时应注意螺栓的定位尺寸及相互间的距离,确保准确。螺栓、地脚螺栓的预埋须在专业的机械施工员指导下进行安装,必须确保其位置和标高达到设计要求。

本工程地脚螺栓由租赁厂家到场进行预埋。

混凝土采用C35商品混凝土。浇灌混凝土时注意保持中轴螺栓的位置及标高。混凝土浇灌后采用蓄水养护,养护时间不小于21天,达到减小大体积混凝土内外温度梯度,防止产生表面裂缝,有利于水化的目的。

10,塔机沉降、垂直度测定及偏差校正

①塔机沉降观测应定期进行,一般为半月一次,垂直度的测定当塔机在独立高度以内时应半月一次。

②当塔机出现沉降不均,垂直度偏差超过塔高的1/1000时,应对塔机进行偏差校正,在最低节与塔机地脚螺栓螺栓间加垫钢片校正,校正过程中,用高吨位的千斤顶顶起塔身,为保证安全,塔身用大缆绳四面、缆紧,且不能将地脚螺栓螺栓拆下来,只能松动螺栓上的螺母,具体长度根据加垫钢片的厚度确定。

11,安全注意事项及安全措施

①上岗前对作业人员进行一次全面的安全技术交底。

②作业人员要穿防滑鞋,系好安全带,扣好安全帽。

③严禁把构件从高空往下抛。

⑤安装人员必须持证上岗。

因为广东地区雨天较多,需要在塔吊上进行防雷接地工作,具体做法如下:

①塔式起重机的防雷引下线可利用其自身的金属结构体,但应保证电气连接。

②接地体连线采用40×4扁钢制作,接地体连线与建筑物的接地体采用可靠的焊接。

③防雷冲击电阻不大于30Ω。

④接地体采用铜包钢高层建筑工程施工组织设计,单根长度2.5m,间距5m,采用40×4扁钢与塔吊基础外周边钢筋及塔身连接。扁钢搭接焊时,搭接长度≥80mm。接地连接线埋深距地面0.8m,其电阻值不大于4欧姆。

⑤塔吊基础面筋的最外侧钢筋采用φ8mm镀锌圆钢连接。

13,塔机基础及标准节与上部结构及相邻施工升降机的影响说明

我司在确定塔吊基础位置时,已考虑了塔吊基础对基础底板、柱帽及相关预留预埋等的影响、塔身对上部结构梁的影响及塔身拆卸时对施工升降机的影响,并不影响基础底板、柱帽及相关的预留预预埋工作,亦不对上部结构梁产生影响。塔身拆卸时对施工升降机的使用影响已降到最低。

14,塔吊基础部分防水处理

本工程的塔吊基础设在地下室底板以下,基础顶面与地下室底板持平。由于塔吊基础先于周边底板施工,因此,对地下室底板的防水需做处理施工组织设计安全技术施工方案,处理方法参照下列示意图。

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