宁波科技研发基地塔吊基础方案.doc
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1、宁波科技研发基地(3C)地块II标段工程塔吊基础及搭拆专项方案一、工程概述宁波科技研发基地(3C)地块II标段工程位于宁波市高新园区聚贤路以东,扬帆路以北,东临陈郎桥江,本标段共由1#、5#、7#楼组成,其中1#楼地上22层,5#楼地上13层,7#楼地上5层,建筑面积约68000m2,地下室一层,建筑面积约为21000m2,0.00相当于黄海高程3.45m,自然地坪标高为-0.80m,建筑高度1#楼为92.59m,5#楼为59.31m,7#楼为21.1m。本工程采用4台(QTZ-63)型塔吊,分别位于地下室A-A轴外侧交A-53轴A-58轴之间(记作1#塔吊),位于1#楼1-1轴外侧交1-D轴
2、1-E轴之间(记作2#塔吊),位于5#楼5-H轴外侧交5-5轴5-6轴之间(记作3#塔吊),位于7#楼7-C轴外侧交7-9轴中心(记作4#塔吊),详见塔吊位置图。1#塔吊基础置于围护放坡区上面,桩长35.5m,桩顶标高为-2.75m。2#、3#、4#塔吊基础置于地下室顶板上面,桩长分别为27m、29m、29m,桩顶标高为-5.85m,均采用C25700钻孔灌注桩,(详见附图)。本次桩竖向极限承载力验算以塔吊邻近钻探孔的地质情况作为计算依据,1#塔吊为89#孔,2#塔吊为65#孔,3#塔吊为22#孔,4#塔吊为13#孔。二、四桩基础计算(一)塔吊的基本参数信息塔吊型号:QTZ63, 塔吊起升高度
3、H=100.000m,塔吊倾覆力矩M=600kN.m, 混凝土强度等级:C25,塔身宽度B=1.7m, 基础以上土的厚度D=0.000m,自重F1=600kN, 基础承台厚度Hc=0.900m,最大起重荷载F2=60kN, 基础承台宽度Bc=4.000m,桩钢筋级别:II级钢, 桩直径或者方桩边长=0.600m,桩间距a=2.8m, 承台箍筋间距S=200.000mm,承台砼的保护层厚度=50.000mm。 (二)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=600.00kN, 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)=792.0
4、0kN, 塔吊的倾覆力矩M=1.4600.00=840.00kN。 (三)矩形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。 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=792.00kN; G桩基承台的自重 G=1.2(25BcBcHc/4+20BcBcD/4)= 1.2(254.004.000.90+204.004.000.00)=432.00kN; Mx,My承台底面的弯矩设计值,取840.00kN.m; xi,yi单桩相对承台中心轴
5、的XY方向距离a/2=1.40m; Ni单桩桩顶竖向力设计值(kN);经计算得到单桩桩顶竖向力设计值, 最大压力:N=(792.00+432.00)/4+840.001.40/(4 1.402)=456.00kN。2. 矩形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(kN.m); xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.55m; Ni1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN),Ni1=Ni-G/n=348.00kN/m2;经过计算得到弯矩设计值:Mx1=My1=2348.000.55=382.8
6、0kN.m。(四)矩形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,l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,期间按线性内插法得1.00; fc混凝土抗压强度设计值查表得11.90N/mm2; ho承台的计算高度Hc-50.00=850.00mm; fy钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;经过计算得:s=382.80106/(1.0011.904000.00850.002)=0.011; =1-(1-20.011)0.5=0.011; s =1-0.011/2=0.
7、994; Asx =Asy =382.80106/(0.994850.00300.00)=1509.63mm2。实际梁配筋上下各522,As=1900.63mm21509.63mm2,满足要求。(五)矩形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=456.00kN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,o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=4000mm; ho承台计算截面处的计算高度,ho=850mm; 计算
8、截面的剪跨比,x=ax/ho,y=ay/ho, 此处,ax,ay为柱边(墙边)或承台变阶处 至x, y方向计算一排桩的桩边的水平距离,得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=550.00mm, 当 3时,取=3, 满足0.3-3.0范围; 在0.3-3.0范围内按插值法取值。得=0.65; 剪切系数,当0.31.4时,=0.12/(+0.3);当1.43.0时,=0.2/(+1.5), 得=0.13; fc混凝土轴心抗压强度设计值,fc=11.90N/mm2; fy钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2; S箍筋的间距,S=200mm。则,1.00456.00=4.56105N
9、0.13300.004000850=5.13106N;经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!(六)角桩对承台冲切强度验算 0Na1x(c2+a1y/2)+a1y(c1+a1x/2) fth0 因承台为正方形,故角桩到x、y轴距离相等 a1x=a1y=0.48/1x(1y)+0.2=0.53 1x=1y=0.7 c1=c2=0.95 0N=456KNN=456kN;上式计算的R的值大于最大压力456.00kN,所以满足要求!2#塔吊:由于桩的入土深度为27.00m,桩顶标高为-5.85m,桩端进入4b层4.1m,桩在2层的厚度为3.30m。单桩竖向承载力验算:R=2.198(3.305.0
10、00.94+7.6018.001.07+1.608.000.94+5.2015.001.07+5.2010.001.07+4.1011.000.94)/1.67+1.240.000.283/1.67=4.68102kNN=456kN;上式计算的R的值大于最大压力456.00kN,所以满足要求!3#塔吊:由于桩的入土深度为29.00m, 桩顶标高为-5.85m,桩端进入4c层0.5m,桩在2层的厚度为4.10m。单桩竖向承载力验算:R=2.198(4.105.000.94+6.6018.001.07+1.408.000.94+4.5015.001.07+5.1010.001.07+6.8011.
11、000.94+0.5012.000.94)/1.67+1.240.000.283/1.67=4.73102kNN=456kN;上式计算的R的值大于最大压力456.00kN,所以满足要求!4#塔吊:由于桩的入土深度为29.00m, 桩顶标高为-5.85m,桩端进入4c层1.00m,桩在2层的厚度为4.80m。单桩竖向承载力验算:R=2.198(4.805.000.94+5.4018.001.07+1.708.000.94+5.5015.001.07+5.1010.001.07+5.5011.000.94+1.0012.000.94)/1.67+1.240.000.283/1.67=4.61102
12、kNN=456kN;上式计算的R的值大于最大压力456.00kN,所以满足要求!三、塔吊稳定性计算(一)塔吊有荷载时稳定性验算塔吊有荷载时,计算简图: 塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算: 式中K1塔吊有荷载时稳定安全系数,允许稳定安全系数最小取1.15; G塔吊自重力(包括配重,压重),G=600.00(kN); c塔吊重心至旋转中心的距离,c=1.00(m); ho塔吊重心至支承平面距离, ho=6.00(m); b塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.00(m); Q最大工作荷载,Q=60.00(kN); g重力加速度(m/s2),取9.81; v起升速度,v=0.50(m/s);
13、t制动时间,t=20.00(s); a塔吊旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=13.72(m); W1作用在塔吊上的风力,W1=4.00(kN); W2作用在荷载上的风力,W2=0.30(kN); P1自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=8.00(m); P2自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=2.50(m); h吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=30.00m(m); n塔吊的旋转速度,n=1.00(r/min); H吊杆端部到重物最低位置时的重心距离,H28.00(m); 塔吊的倾斜角(轨道或道路的坡度), =2.00(度)。经过计算得到K1=2.332;由于K11.15,所以当塔吊有荷
14、载时,稳定安全系数满足要求!(二)塔吊无荷载时稳定性验算塔吊无荷载时,计算简图: 塔吊无荷载时,稳定安全系数可按下式验算: 式中K2塔吊无荷载时稳定安全系数,允许稳定安全系数最小取1.15; G1后倾覆点前面塔吊各部分的重力,G1=320.00(kN); c1G1至旋转中心的距离,c1=1.50(m); b塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.00(m); h1G1至支承平面的距离,h1=6.00(m); G2使塔吊倾覆部分的重力,G2=80.00(kN); c2G2至旋转中心的距离,c2=8.00(m); h2G2至支承平面的距离,h2=30.00(m); W3作用有塔吊上的风力,W3=5.
15、00(kN); P3W3至倾覆点的距离,P3=15.00(m); 塔吊的倾斜角(轨道或道路的坡度), =2.00(度)。经过计算得到K2=1.648;由于K21.15,所以当塔吊无荷载时,稳定安全系数满足要求!四、附着计算因1#、4#塔吊自由高度在40m以内,姑不对其附着进行计算,只对2#、3#塔吊进行附着计算。2#塔吊附着计算(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 = 0.29kN; 塔吊的最大倾覆力矩:M
16、= 600.00kN; 弯矩图变形图剪力图计算结果: Nw = 52.2717kN ; (二)附着杆内力计算计算简图: 计算单元的平衡方程: 其中: 2.1 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 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: 68.90 kN; 杆2的最大轴向压力为: 0.00 kN; 杆3的最大轴向压力为: 47.45 kN; 杆1的最大轴向拉力为: 24.3
17、7 kN; 杆2的最大轴向拉力为: 31.10 kN; 杆3的最大轴向拉力为: 57.28 kN;2.2 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 = 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: 46.63 kN; 杆2的最大轴向压力为: 6.77 kN; 杆3的最大轴向压力为: 52.08 kN; 杆1的最大轴向拉力为: 46.63 kN; 杆2的最大轴向拉力为: 6.77 kN; 杆3的最大轴向拉力为: 52.08 kN;(三)附着杆强度验算1 杆件轴心受拉强度验算
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