中建項目塔吊鋼平臺基礎(chǔ)專項施工方案

新區(qū)項目工程塔吊鋼平臺基礎(chǔ)專項施工方案版本：（格式最終版）編制人：審核人：審批人：塔吊基礎(chǔ)驗算本工程共設(shè)置7臺塔吊，均采用TC6013-6A型號，基礎(chǔ)型式為格構(gòu)柱鋼平臺，所有鋼柱及平臺型號均一致，故選用塔吊型號較大、荷載較重及土層最不利并且為最大獨立安裝高度下的5#塔吊樁基鋼平臺進行驗算，經(jīng)驗算本方案可行。具體計算過程如下：一、塔機屬性塔機型號TC6013-6A塔機獨立狀態(tài)的最大起吊高度H0(m)40塔機獨立狀態(tài)的計算高度H(m)44.5塔身桁架結(jié)構(gòu)方鋼管塔身桁架結(jié)構(gòu)寬度B(m)1.8二、塔機荷載1、塔機傳遞至基礎(chǔ)荷載標準值工作狀態(tài)塔機自重標準值Fk1(kN)514.8起重荷載標準值Fqk(kN)103.7豎向荷載標準值Fk(kN)618.5水平荷載標準值Fvk(kN)20.1傾覆力矩標準值Mk(kN·m)1684非工作狀態(tài)豎向荷載標準值Fk'(kN)514.8水平荷載標準值Fvk'(kN)81.7傾覆力矩標準值Mk'(kN·m)1760.62、塔機傳遞至基礎(chǔ)荷載設(shè)計值工作狀態(tài)塔機自重設(shè)計值F1(kN)1.35Fk1＝1.35×514.8＝694.98起重荷載設(shè)計值FQ(kN)1.35Fqk＝1.35×103.7＝139.995豎向荷載設(shè)計值F(kN)694.98+139.995＝834.975水平荷載設(shè)計值Fv(kN)1.35Fvk＝1.35×20.1＝27.135傾覆力矩設(shè)計值M(kN·m)1.35Mk＝1.35×1684＝2273.4非工作狀態(tài)豎向荷載設(shè)計值F'(kN)1.35Fk'＝1.35×514.8＝694.98水平荷載設(shè)計值Fv'(kN)1.35Fvk'＝1.35×81.7＝110.295傾覆力矩設(shè)計值M'(kN·m)1.35Mk'＝1.35×1760.6＝2376.81塔吊按下述三種工況進行分析：工況一：塔臂平行于上梁工況一工況一受力情況：恒荷載：結(jié)構(gòu)自重；塔機自重g1=694.98/4=173.745kN；活荷載：起重荷載q1=139.995/4=34.999kN；傾覆力q2=±2273.4/2/2=±568.35kN。鋼梁受傾覆力情況如下圖所示：工況二：塔臂垂直于上梁工況二受力情況：恒荷載：結(jié)構(gòu)自重；塔機自重g1=694.98/4=173.745kN；活荷載：起重荷載q1=139.995/4=34.999kN；傾覆力q2=±2273.4/2/2=±568.35kN。鋼梁受傾覆力情況如下圖所示：工況三：塔臂與上梁成45°角恒荷載：結(jié)構(gòu)自重；塔機自重g1=694.98/4=173.745kN；活荷載：起重荷載q1=139.995/4=34.999kN；傾覆力q2=±2273.4/2.828=±803.89kN。鋼梁受傾覆力情況如下圖所示：工況三為最不利狀態(tài)，塔吊伸臂與各邊呈45°。以工況三為計算依據(jù)。三、鋼平臺計算鋼平臺寬b(m)3.56鋼平臺板厚t(mm)80塔吊基礎(chǔ)節(jié)加固桿件截面類型槽鋼塔吊基礎(chǔ)節(jié)加固桿件型號22a號槽鋼鋼平臺總重Gp1(kN)15格構(gòu)式鋼柱總重Gp2(kN)194.215型鋼主梁型號12.6號槽鋼型鋼次梁型號10號槽鋼型鋼邊梁型號10號槽鋼柱托型號L125X12錨栓孔直徑R(mm)36鋼平臺與型鋼梁連接角焊縫焊角尺寸hf1(mm)10型鋼梁與格構(gòu)柱連接角焊縫焊角尺寸hf2(mm)18基礎(chǔ)節(jié)螺栓螺栓強度等級高強螺栓10.9級螺栓直徑d(mm)32螺栓個數(shù)n16螺栓有效直徑de(mm)30螺栓抗剪強度設(shè)計值fvb(N/mm2)310螺栓抗拉強度設(shè)計值ftb(N/mm2)500樁對角線距離：L=(ab2+al2)0.5=(2.42+2.42)0.5=3.394m1、鋼板強度驗算荷載效應基本組合偏心豎向力作用下：Qmax1=F/n+M/L=694.98/4+2376.81/3.394=874.043kNQmin1=F/n-M/L=694.98/4-2376.81/3.394=-526.553kN簡化鋼平臺板為雙向板(斷面扣除2個錨栓孔直徑)承載計算,鋼板自重：q=1.35×78.5×t=1.35×78.5×0.08=8.478Kn/m2板的支撐方式為四邊簡支，板在兩個方向的長度lx=ly=a，查雙向板在均布荷載作用下的內(nèi)力系數(shù)表得最大彎矩在跨中，Mx=My，彎矩系數(shù)為0.0479M中1=0.048(qa+Qmax/a)a2=0.048×(8.478×0.45+874.043/0.45)×0.452=18.877kN·mM中2=0.048(qa+Qmin/a)a2=0.048×(8.478×0.45+(-526.553)/0.45)×0.452=-11.313kN·mM=18.877kN·mhc=(Ac×(110+t)+(a-2R)t2/2)/(Ac+(a-2R)t)=(3183×(110+80)+(450-2×36)×802/2)/(3183+(450-2×36)×80)=54.285mmW=((a-2R)t3/12+(a-2R)t×(hc-t/2)2+Ix+Ac×(110+t-hc)2)/max((220+t-hc)，hc)=((450-2×36)×803/12+(450-2×36)×80×(54.285-80/2)2+23900000+3183×(110+80-54.285)2)/max((220+80-54.285)，54.285)=426612.506mm3σ=M/W=18.877×106/426612.506=44.249N/mm2≤f=215N/mm2滿足要求！2、型鋼主梁強度計算由于塔吊標準節(jié)立桿中心對準鋼平臺下的鋼格構(gòu)柱中心，并且型鋼主梁下傳力給柱托，故型鋼主梁的強度計算簡略。3、基礎(chǔ)節(jié)螺栓驗算每個螺栓所受剪力：Nvb=nvπd2fvb/4=1×π×322×310/4=249.317kN；螺栓所受剪力：Nv=Fv/n=110.295/16=6.893kN≤249.317kN滿足要求！螺栓抗拉驗算：Ntb=πde2ftb/4=π×302×500/4=353.429kN螺栓抗拉驗算：Nt=Qmin1/(n/4)=526.553/(16/4)=131.638kN≤353.429kN滿足要求！螺栓同時受到剪力以及拉力時的驗算：((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((6.893/249.317)2+(131.638/353.429)2)0.5=0.373≤1滿足要求！4、柱托焊縫驗算荷載效應基本組合偏心豎向力作用下：Qmax2=(F'+1.35Gp1)/n+M'/L=(694.98+1.35×15)/4+2376.81/3.394=879.105kNQmin2=(F'+1.35Gp1)/n-M'/L=(694.98+1.35×15)/4-2376.81/3.394=-521.49kN型鋼梁與格構(gòu)柱連接角焊縫：hf2=18mm焊縫長度lw2=4×(126+125)=1004mm考慮安裝焊縫折減系數(shù)取0.8焊縫應力：σ=N/(0.8×0.7×lw2×hf2))=879.105×103/(0.8×0.7×1004×18)=86.865N/mm2≤f=160N/mm2滿足要求！四、樁頂作用效應計算基礎(chǔ)布置樁數(shù)n4長向樁心距al(m)2.4寬向樁心距ab(m)2.4樁直徑d(m)900樁對角線距離：L=(ab2+al2)0.5=(2.42+2.42)0.5=3.394m1、荷載效應標準組合軸心豎向力作用下：Qk=(Fk'+Gp1+Gp2)/n=(514.8+15+194.215)/4=181.004kN荷載效應標準組合偏心豎向力作用下：Qkmax=(Fk'+Gp1+Gp2)/n+(Mk'+FVk'h)/L=(514.8+15+194.215)/4+(1760.6+81.7×19.53)/3.394=1169.834kNQkmin=(Fk'+Gp1+Gp2)/n-(Mk'+FVk'h)/L=(514.8+15+194.215)/4-(1760.6+81.7×19.53)/3.394=-807.826kN2、荷載效應基本組合荷載效應基本組合偏心豎向力作用下：Qmax=(F'+1.35×(Gp1+Gp2))/n+(M'+Fv'h)/L=(694.98+1.35×(15+194.215))/4+(2376.81+110.295×19.53)/3.394=1579.276kNQmin=(F'+1.35×(Gp1+Gp2))/n-(M'+Fv'h)/L=(694.98+1.35×(15+194.215))/4-(2376.81+110.295×19.53)/3.394=-1090.566kN五、格構(gòu)柱計算格構(gòu)柱參數(shù)格構(gòu)柱綴件形式綴板格構(gòu)式鋼柱的截面邊長a(mm)450格構(gòu)式鋼柱長度H(m)22.45綴件間凈距l(xiāng)01(mm)400格構(gòu)柱伸入灌注樁的錨固長度hr(m)3格構(gòu)柱分肢參數(shù)格構(gòu)柱分肢材料L160X16分肢材料截面積A0(cm2)49.07分肢對最小剛度軸的回轉(zhuǎn)半徑iy0(cm)3.14格構(gòu)柱分肢平行于對稱軸慣性矩I0(cm4)1175.08分肢形心軸距分肢外邊緣距離Z0(cm)4.55分肢材料屈服強度fy(N/mm2)235分肢材料抗拉、壓強度設(shè)計值f(N/mm2)215格構(gòu)柱綴件參數(shù)格構(gòu)式鋼柱綴件材料400×300×12格構(gòu)式鋼柱綴件截面積A1x'(mm2)3600綴件鋼板抗彎強度設(shè)計值f(N/mm2)215綴件鋼板抗剪強度設(shè)計值τ(N/mm2)125焊縫參數(shù)角焊縫焊腳尺寸hf(mm)10焊縫計算長度lf(mm)570焊縫強度設(shè)計值ffw(N/mm2)1601、格構(gòu)式鋼柱換算長細比驗算整個格構(gòu)柱截面對X、Y軸慣性矩：I=4[I0+A0(a/2-Z0)2]=4×[1175.08+49.07×(45.00/2-4.55)2]=67942.227cm4整個構(gòu)件長細比：λx=λy=(H-hr+2)/(I/(4A0))0.5=(22.45-3+2)×100/(67942.227/(4×49.07))0.5=115.291分肢長細比：λ1=l01/iy0=40.00/3.14=12.739分肢毛截面積之和：A=4A0=4×49.07×102=19628mm2格構(gòu)式鋼柱繞兩主軸的換算長細比：λ0max=(λx2+λ12)0.5=(115.2912+12.7392)0.5=115.993λ0max=115.993≤[λ]=120滿足要求！2、格構(gòu)式鋼柱分肢的長細比驗算λ1=12.739≤min(0.5λ0max，40εk)=min(0.5×115.993，40×(235/fy)0.5)=40滿足要求！3、格構(gòu)式鋼柱受壓穩(wěn)定性驗算λ0max/εk=λ0max/(235/fy)0.5=λ0max(fy/235)0.5=115.993×(235/235)0.5=115.993格構(gòu)柱最大受力:Nmax=(F'+1.35×(Gp1+Gp2))/n+M'/L=(694.98+1.35×(15+194.215))/4+2376.81/3.394=944.629kN查表《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》GB50017-2017附錄D：b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)：φ=0.458Nmax/(φAf)=944.629×103/(0.458×19628×215)=0.489≤1滿足要求！4、綴件驗算綴件所受剪力：V=Af(fy/235)0.5/85=19628×215×10-3×(235/235)0.5/85=49.647kN格構(gòu)柱相鄰綴板軸線距離：l1=l01+30=40.00+30=70cm作用在一側(cè)綴板上的彎矩：M0=Vl1/4=49.647×0.7/4=8.688kN·m分肢型鋼形心軸之間距離：b1=a-2Z0=0.45-2×0.0455=0.359m作用在一側(cè)綴板上的剪力：V0=Vl1/(2·b1)=49.647×0.7/(2×0.359)=48.403kNσ=M0/(bh2/6)=8.688×106/(12×3002/6)=48.268N/mm2≤f=215N/mm2滿足要求！τ=3V0/(2bh)=3×48.403×103/(2×12×300)=20.168N/mm2≤τ=125N/mm2滿足要求！角焊縫面積：Af=0.7hflf=0.7×10×570=3990mm2角焊縫截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×5702/6=379050mm3垂直于角焊縫長度方向應力：σf=M0/Wf=8.688×106/379050=23N/mm2平行于角焊縫長度方向剪應力：τf=V0/Af=48.403×103/3990=12N/mm2((σf/1.22)2+τf2)0.5=((23/1.22)2+122)0.5=22N/mm2≤ffw=160N/mm2滿足要求！根據(jù)綴板的構(gòu)造要求綴板高度：300mm≥2/3b1=2/3×0.359×1000=239mm滿足要求！綴板厚度：12mm≥max[1/40b1，8]=max[1/40×0.359×1000，8]=9mm滿足要求！綴板間距：l1=700mm≤2b1=2×0.359×1000=718mm滿足要求！線剛度：∑綴板/分肢=4×12×3003/(12×(450-2×45.5))/(1175.08×104/700)=17.921≥6滿足要求！六、樁承載力驗算樁參數(shù)樁類型灌注樁樁直徑d(mm)900樁混凝土強度等級C30樁基成樁工藝系數(shù)ψC0.75樁混凝土自重γz(kN/m3)25樁混凝土保護層厚度б(mm)50樁底標高d2(m)-58樁有效長度lt(m)44.75樁間側(cè)阻力折減系數(shù)ψ0.8樁配筋自定義樁身承載力設(shè)計值否樁混凝土類型鋼筋混凝土樁身普通鋼筋配筋HRB40016Φ25樁裂縫計算鋼筋彈性模量Es(N/mm2)200000最大裂縫寬度ωlim(mm)0.2普通鋼筋相對粘結(jié)特性系數(shù)V1地基屬性地下水位至地表的距離hz(m)1.74自然地面標高d(m)5.2土名稱土層厚度li(m)側(cè)阻力特征值qsia(kPa)端阻力特征值qpa(kPa)抗拔系數(shù)承載力特征值fak(kPa)素填土1.4000.1-粉砂11.21400.5-粉砂8.7234500.5-淤泥質(zhì)土6.7111500.7-粉砂14.1368000.5-中砂12.84010000.5-強風化巖1.6708000.55-中風化巖8.1809000.6-考慮基坑開挖后，格構(gòu)柱段外露，不存在側(cè)阻力，此時為最不利狀態(tài)1、樁基豎向抗壓承載力計算樁身周長：u=πd=3.14×0.9=2.827m樁端面積：Ap=πd2/4=3.14×0.92/4=0.636m2Ra=ψuΣqsia·li+qpa·Ap=0.8×2.827×(2.85×23+6.7×11+14.1×36+12.8×40+1.6×70+6.7×80)+900×0.636=4659.398kNQk=181.004kN≤Ra=4659.398kNQkmax=1169.834kN≤1.2Ra=1.2×4659.398=5591.278kN滿足要求！2、樁基豎向抗拔承載力計算Qkmin=-807.826kN<0按荷載效應標準組合計算的樁基拔力：Qk'=807.826kN樁身位于地下水位以下時，位于地下水位以下的樁自重按樁的浮重度計算，樁身的重力標準值：Gp=lt(γz-10)Ap=44.75×(25-10)×0.636=426.915kNRa'=ψuΣλiqsiali+Gp=0.8×2.827×(0.5×2.85×23+0.7×6.7×11+0.5×14.1×36+0.5×12.8×40+0.55×1.6×70+0.6×6.7×80)+426.915=2637.663kNQk'=807.826kN≤Ra'=2637.663kN滿足要求！3、樁身承載力計算縱向普通鋼筋截面面積：As=nπd2/4=16×3.142×252/4=7854mm2(1)、軸心受壓樁樁身承載力荷載效應基本組合下的樁頂軸向壓力設(shè)計值：Q=Qmax=1579.276kNψcfcAp+0.9fy'As'=(0.75×14.3×0.636×106+0.9×(360×7853.982))×10-3