格构柱塔吊基础施工方案

杭政储出【2009】108号地块商业金融兼教育科研用房东侧塔吊基础施工补充方案编制：审核：审批：浙江广诚建设有限公司二0一二年七月第一章编制依据塔基专项施工方案编写依据7.20下午专家论证意见地质勘察报告《钢结构设计规范》GB50017-2003杭州新天地综合体E地块岩土工程勘察报告杭建监总（2012）13号文件“塔式起重机安全规程”GB5144-2006“塔式起重机技术条件”GB/T5031-2008“建筑机械使用安全技术规程”JGJ33-2001“施工现场临时用电安全技术规范”JGJ46-2005“建筑桩基技术规范”JGJ94-2008“固定式塔式起重机基础技术规程”DB33/T1053-2008“建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安装技术规程”JGJ196-2010“钢结构工程施工质量验收规范”GB50205-2001“钢筋焊接验收规程”JGJ18-2003“塔式起重机砼基础工程技术规程”JGJ/T187-2009“建筑施工安全检查标准”JGJ59-2011）塔吊使用说明书“关于加强建筑起重机械租赁、安装拆卸和使用安全管理的若干意见”杭建监总[2010]33号第二章计算书基本参数东侧塔吊入土桩长（有效桩长）孔位持力层构造承台21.1m（10.6ZK116-2强风化4m*4m*0.4m,,C25混凝土，配筋双层双向18主肢规格支撑构件格构柱顶标高桩顶标高L140*12L140*12-9.7-10.9经计算，塔吊基础承载力符合要求1、塔吊基本参数塔吊型号：QT80A；标准节长度b：3m；塔吊自重Gt：449kN；塔吊地脚螺栓性能等级：高强10.9级；最大起重荷载Q：60kN；塔吊地脚螺栓的直径d：36mm；塔吊起升高度H：40m；塔吊地脚螺栓数目n：16个；塔身宽度B:1.6m；2、格构柱基本参数格构柱计算长度lo：18.6m；格构柱缀件类型：缀板；格构柱缀件节间长度a1：0.5m；格构柱分肢材料类型：L140x12；格构柱基础缀件节间长度a2：1.5m；格构柱钢板缀件参数:宽400mm，厚12mm；格构柱截面宽度b1：0.48m；格构柱基础缀件材料类型：L140x12；3、基础参数桩中心距a：1.5m；桩直径d：0.8m；桩入土深度l：10.6m；桩型与工艺：泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩；桩混凝土等级：C35；桩钢筋型号：HRB335；桩钢筋直径：20mm；钢平台宽度：1.98m；钢平台厚度：0.04m；钢平台的螺栓直径：36mm；钢平台的螺栓数目：16个；钢平台的螺栓性能等级：高强10.9级；4、塔吊计算状态参数地面粗糙类别：C类有密集建筑群的城市郊区；风荷载高度变化系数：1.13；主弦杆材料：角钢/方钢；主弦杆宽度c：250mm；非工作状态：所处城市：浙江杭州市，基本风压ω0：0.45kN/m2；额定起重力矩Me：0kN·m；塔吊倾覆力矩M：1668kN·m；工作状态：所处城市：浙江杭州市，基本风压ω0：0.45kN/m2，额定起重力矩Me：630kN·m；塔吊倾覆力矩M：1039kN·m；非工作状态下荷载计算一、塔吊受力计算1、塔吊竖向力计算作用在基础上的垂直力：N=Gt=449.00=449.00kN；2、塔吊倾覆力矩最大弯矩值Mkmax=1668.00kN·m；作用于承台顶面的作用力：Fk=449.00kN；Mkmax=1668.00kN·m；Vk=71.00kN；图中x轴的方向是随时变化的，计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。（1）、桩顶竖向力的计算Nik=(Fk+Gk)/n±Mxkxi/Σxj2式中：n－单桩个数，n=4；Fk－作用于桩基承台顶面的竖向力标准值；Gk－桩基承台的自重标准值；Mxk－承台底面的弯矩标准值；xi－单桩相对承台中心轴的X方向距离；Nik－单桩桩顶竖向力标准值；经计算得到单桩桩顶竖向力标准值最大压力：Nkmax=Fk/4+(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=449.00/4+(1668.00×1.50×2-0.5)/(2×(1.50×2-0.5)2)=898.55kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=449.00/4-(1668.00×1.50×2-0.5)/(2×(1.50×2-0.5)2)=-674.05kN；需要验算桩基础抗拔力。（2）、桩顶剪力的计算V0=1.2Vk/4=1.2×71.00/4=21.30kN；二、塔吊与承台连接的螺栓验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×36.002×310/4=315.54kN；Nv=1.2Vk/n=1.2×71.00/16=5.32kN<315.54kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算n1×Nt=Nmin其中：n1－塔吊每一个角上螺栓的数量，n1=n/4；Nt－每一颗螺栓所受的力；Ntb=πde2ftb/4=3.14×32.252×500/4=408.36kN；Nt=1.2Nkmin/n1=1.2×674.05/4.00=202.22kN<408.36kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2≤1其中：Nv、Nt－一个普通螺栓所承受的剪力和拉力；Nvb、Ntb、Ncb－一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((5.32/315.54)2+(202.22/408.36)2)0.5=0.50；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。三、承台验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nv=Vk/n=71.00/16=4.44kN；Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×36.002×310/(4×1000)=315.54kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算n1×Nt=Nmin其中：n1－塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4；Nt－每一颗螺栓所受的力；Nt=Nmin/n1=674.05/4.00=168.51kN；Ntb=πde2ftb/4=3.14×32.252×500/(4×1000)=408.36kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2≤1其中：Nv、Nt－一个普通螺栓所承受的剪力和拉力；Nvb、Ntb、Ncb－一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((4.44/315.54)2+(168.51/408.36)2)0.5=0.41；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。四、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L140x12A=32.51cm2i=4.31cmI=603.68cm4z0=3.90cm每个格构柱由4根角钢L140x12组成，格构柱力学参数如下：Ix1=[I+A×（b1/2－z0）2]×4=[603.68+32.51×(48.00/2-3.90)2]×4=54952.18cm4；An1=A×4=32.51×4=130.04cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=54952.18/(48.00/2-3.90)=2733.94cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(54952.18/130.04)0.5=20.56cm；2、格构柱平面内整体强度1.2Nmax/An1=1078.26×103/(130.04×102)=82.92N/mm2<f=300N/mm2；格构柱平面内整体强度满足要求。3、格构柱整体稳定性验算L0x1=a2=1.50m；λx1=L0x1×102/ix1=1.50×102/20.56=7.30；单肢缀板节间长度：a1=0.50m；λ1=L1/iv=50.00/2.77=18.05；λ0x1=(λx12+λ12)0.5=(7.302+18.052)0.5=19.47；查表：Φx=0.95；1.2Nmax/(ΦxA)=1078.26×103/(0.95×130.04×102)=86.96N/mm2<f=300N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算λmax=λ0x1=19.47<[λ]=150满足；单肢计算长度：l01=a1=50.00cm；单肢回转半径：i1=4.31cm；单肢长细比：λ1=lo1/i1=50/4.31=11.6<0.7λmax=0.5×50=25；因截面无削弱，不必验算截面强度。分肢稳定满足要求。五、整体格构柱基础验算1、格构柱基础力学参数单肢格构柱力学参数：Ix1=54952.18cm4An1=130.04cm2W1=2733.94cm3ix1=20.56cm格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：Ix2=[Ix1+An1×(b2×102/2-b1×102/2)2]×4=[54952.18+130.04×(1.50×102/2-0.48×102/2)2]×4=1572744.88cm4；An2=An1×4=130.04×4=520.16cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=1572744.88/(1.50×102/2-0.48×102/2)=30838.13cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(1572744.88/520.16)0.5=54.99cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(γx×W)=538.80×103/(520.16×102)+2335.20×106/(1.0×30838.13×103)=86.08N/mm2<f=300N/mm2；格构式基础平面内稳定满足要求。3、格构柱基础整体稳定性验算L0x2=lo=18.60m；λx2=L0x2/ix2=18.60×102/54.99=33.83；An2=520.16cm2；Ady2=2×32.51=65.02cm2；λ0x2=(λx22+40×An2/Ady2)0.5=(33.832+40×520.16/65.02)0.5=38.26；查表：φx=0.91；NEX'=π2EAn2/1.1λ0x22NEX=65661.20N；1.2N/(φxA)+1.4βmxMx/(Wlx(1-1.2φxN/NEX))≤f1.2N/(φxA)+1.4βmxMx/(Wlx(1-1.2φxN/NEX))=-0.34N/mm2≤f=300N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算λmax=λ0x2=38.26<[λ]=150满足；单肢计算长度：l02=a2=150.00cm；单肢回转半径：ix1=20.56cm；单肢长细比：λ1=l02/ix1=150/20.56=7.3<0.7λmax=0.7×38.26=26.79因截面无削弱，不必验算截面强度。刚度满足要求。六、桩竖向极限承载力验算单桩竖向承载力标准值按下面的公式计算：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkApu──桩身的周长，u=2.513m；Ap──桩端面积,Ap=0.503m2各土层厚度及阻力标准值如下表:土层土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)土名称5-22.2915.00300.00粘性土5-37.5025.001000.00粘性土6-20.8140.002000.00强风化凝灰岩由于桩的入土深度为21.1m,所以桩端是在6-2因桩距小于3倍桩径，桩侧摩阻力乘以折减系数0.7。单桩竖向承载力特征值:Quk=2.513×254.25×0.7+2000×0.503=1453.25kN；Nk=898.553kN≤1.2R=1.2×1453.25=1743.9kN；桩基竖向承载力满足要求！七、抗拔桩基承载力验算群桩呈非整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：Tuk=Σλiqsikuili=1092.4kN；其中：Tuk－桩基抗拔极限承载力标准值；ui－破坏表面周长，取u=πd=2.51m；qsik－桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值；λi－抗拔系数，砂土取0.50～0.70，粘性土、粉土取0.70～0.80，桩长l与桩径d之比小于20时，λ取小值；li－第i层土层的厚度。群桩呈整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：Tgk=（ulΣλiqsikli）/4=935.64kN；ul－桩群外围周长，ul=4×（1.5+0.8）=9.2m；经过计算得到：TUk=Σλiqsikuili＝1092.40kN；桩基抗拔承载力公式：Nk≤Tgk/2+GgpNk≤Tuk/2+Gp其中Nk-桩基上抗拔力设计值，Nk=674.05kN；Ggp-群桩基础所包围体积的桩土总自重设计值除以总桩数，Ggp=280.37kN；Gp-基桩自重设计值，Gp=133.20kN；Tgk/2+Ggp=935.64/2+280.37=748.19kN>674.053kN；Tuk/2+Gp=1092.4/2+133.204=679.403kN>674.053kN；桩抗拔满足要求。八、桩配筋计算1、桩构造配筋计算按照构造要求配筋。As=πd2/4×0.65%=3.14×8002/4×0.65%=3267mm22、桩抗压钢筋计算经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋！3、桩受拉钢筋计算经过计算得到桩抗拔满足要求，只需构造配筋！配筋值：HRB335钢筋，11Φ20。实际配筋值3456.2mm2。工作状态下荷载计算一、塔吊受力计算1、塔吊竖向力计算作用在基础上的垂直力：N=Gt+Q=449.00+60.00=509.00kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mkmax=1039.00kN·m；3、每根格构柱的受力计算作用于承台顶面的作用力：Fk=509.00kN；Mkmax=1039.00kN·m；Vk=31.00kN；图中x轴的方向是随时变化的，计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。（1）、桩顶竖向力的计算Nik=(F+G)/n±Myyi/Σyj2；式中：n－单桩个数，n=4；F－作用于桩基承台顶面的竖向力标准值；G－桩基承台的自重标准值；My－承台底面的弯矩标准值；yj－单桩相对承台中心轴的Y方向距离；Nik－单桩桩顶竖向力标准值；经计算得到单桩桩顶竖向力标准值最大压力：Nkmax=Fk/4+(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=509.00/4+(1039.00×1.50×2-0.5)/(2×(1.50×2-0.5)2)=617.04kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=509.00/4-(1039.00×1.50×2-0.5)/(2×(1.50×2-0.5)2)=-362.54kN；需要验算桩基础抗拔力。（2）、桩顶剪力的计算V0=1.2V/4=1.2×31.00/4=9.30kN；二、塔吊与承台连接的螺栓验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×36.002×310/4=315.54kN；Nv=1.2Vk/n=1.2×31.00/16=2.32kN<315.54kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算n1×Nt=Nmin其中：n1－塔吊每一个角上螺栓的数量，n1=n/4；Nt－每一颗螺栓所受的力；Ntb=πde2ftb/4=3.14×32.252×500/4=408.36kN；Nt=1.2Nkmin/n1=1.2×362.54/4.00=108.76kN<408.36kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2≤1其中：Nv、Nt－一个普通螺栓所承受的剪力和拉力；Nvb、Ntb、Ncb－一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((2.32/315.54)2+(108.76/408.36)2)0.5=0.27；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。三、承台验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nv=Vk/n=31.00/16=1.94kN；Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×36.002×310/(4×1000)=315.54kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算n1×Nt=Nmin其中：n1－塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4；Nt－每一颗螺栓所受的力；Nt=Nmin/n1=362.54/4.00=90.63kN；Ntb=πde2ftb/4=3.14×32.252×500/(4×1000)=408.36kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2≤1其中：Nv、Nt－一个普通螺栓所承受的剪力和拉力；Nvb、Ntb、Ncb－一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((1.94/315.54)2+(90.63/408.36)2)0.5=0.22；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。四、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L140x12A=32.51cm2i=4.31cmI=603.68cm4z0=3.90cm每个格构柱由4根角钢L140x12组成，格构柱力学参数如下：Ix1=[I+A×（b1/2－z0）2]×4=[603.68+32.51×(48.00/2-3.90)2]×4=54952.18cm4；An1=A×4=32.51×4=130.04cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=54952.18/(48.00/2-3.90)=2733.94cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(54952.18/130.04)0.5=20.56cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=740.45×103/(130.04×102)=56.94N/mm2<f=300N/mm2；格构柱平面内整体强度满足要求。3、格构柱整体稳定性验算L0x1=a2=1.50m；λx1=L0x1×102/ix1=1.50×102/20.56=7.30；单肢缀板节间长度：a1=0.50m；λ1=L1/iv=50.00/2.77=18.05；λ0x1=(λx12+λ12)0.5=(7.302+18.052)0.5=19.47；查表：Φx=0.95；Nmax/(ΦxA)=740.45×103/(0.95×130.04×102)=59.71N/mm2<f=300N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算λmax=λ0x1=19.47<[λ]=150满足；单肢计算长度：l01=a1=50.00cm；单肢回转半径：i1=4.31cm；单肢长细比：λ1=lo1/i1=50/4.31=11.6<0.7λmax=0.7×19.47=13.63；因截面无削弱，不必验算截面强度。分肢稳定满足要求。五、整体格构柱基础验算1、格构柱基础力学参数单肢格构柱力学参数：Ix1=54952.18cm4An1=130.04cm2W1=2733.94cm3ix1=20.56cm格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：Ix2=[Ix1+An1×(b2×102/2-b1×102/2)2]×4=[54952.18+130.04×(1.50×102/2-0.48×102/2)2]×4=1572744.88cm4；An2=An1×4=130.04×4=520.16cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=1572744.88/(1.50×102/2-0.48×102/2)=30838.13cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(1572744.88/520.16)0.5=54.99cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(γx×W)=610.80×103/(520.16×102)+1454.60×106/(1.0×30838.13×103)=58.91N/mm2<f=300N/mm2格构式基础平面内稳定满足要求。3、格构柱基础整体稳定性验算L0x2=lo=18.60m；λx2=L0x2/ix2=18.60×102/54.99=33.83；An2=520.16cm2；Ady2=2×32.51=65.02cm2；λ0x2=(λx22+40×An2/Ady2)0.5=(33.832+40×520.16/65.02)0.5=38.26；查表：φx=0.91；NEX'=π2EAn2/1.1λ0x22NEX=65661.20N；1.2N/(φxA)+1.4βmxMx/(Wlx(1-1.2φxN/NEX))≤f1.2N/(φxA)+1.4βmxMx/(Wlx(1-1.2φxN/NEX))=6.62N/mm2≤f=300N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算λmax=λ0x2=38.26<[λ]=150满足；单肢计算长度：l02=a2=150.00cm；单肢回转半径：ix1=20.56cm；单肢长细比：λ1=l02/ix1=150/20.56=7.3<0.7*50=25因截面无削弱，不必验算截面强度。刚度满足要求。六、桩竖向极限承载力验算单桩竖向承载力标准值按下面的公式计算：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkApu──桩身的周长，u=2.513m；Ap──桩端面积,Ap=0.503m2各土层厚度及阻力标准值如下表:序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)土名称5-12.29