格构柱施工方案

格构柱施工方案（精选4篇）

格构柱施工方案 篇1

4.钢结构安装施工方案 4.1 工程简要

本工程为太仓武钢剪切配送中心主厂房钢结构安装工程,其为单层单跨门式刚架钢结构厂房。工程轴线面积约10674平方米,主体檐高约12米,柱距为9米,跨度约36米,厂房纵向长约279米。

该工程主钢柱采用下部格构柱式而在上部转为普通焊接H型钢柱,钢柱基础采用杯口基础,其中7.17米以下柱间支撑采用桁架支撑,抗风柱基础仍采用常规M24预埋螺栓形式。屋架梁采用普通焊接H型钢,屋架梁同钢柱连接采用座式连接,吊车梁同格构柱肩梁通过高强螺栓连接,屋面檩条系连续檩条,墙面檩条则为简支檩条,檩条材质则为高张力连续热浸镀锌檩条。屋面为单脊双坡折线型彩钢压型板,屋脊设有普通气楼。

4.2 主要工作量

本工程形状规则,纵向设置有伸缝缩缝,厂房内布置4台中级吊车。钢构总重量约840吨、檩条约100吨,其中钢柱为72支、钢梁段为99节、吊车梁为62支。最大钢柱重量约3T,钢梁由三节梁段通过高强螺栓拼装而成,其拼装后一榀钢梁重量约5吨。

4.3 施工安装流程

4.4 构件运输与堆放

构件运输通过生管课调度拟计划采用公路运输,车辆装运的高度不超过4.5米,构件长出车身不得超过2米,并争取平均每天运输约2-4车构件以保证工程进度。

钢结构运抵现场,经过检验后分类、配套按区堆放,堆放高度一般不大于2米,堆放场地地面必须平整坚实,排水良好,以防构件因地面不均匀下沉而造成倾斜或倾倒摔坏。

构件堆放的位置应尽可能在吊机回转半径范围内,同时钢柱应尽量在基础杯口附近,使吊装钢柱时能直接吊起插入杯口而不必走车。钢柱堆放应注意变截面如格构柱的肩梁处,一般宜将该处垫点设在格构柱的肩梁以上,跨肩梁面30-40cm处。钢梁因侧向刚度差,重心较高,在堆放时除两端垫方木外,并须在两侧加设撑木,或将几个构件用

长木杆以8号铅丝绑扎连接在一起,以防倾倒。

构件堆放必须有一定挂钩和绑扎操作的空间,相邻的梁类构件净距不得小于0.2m。若需成垛堆放或叠层堆放构件,应以长方木垫隔开,且各层垫木的位置应紧靠吊环外侧并在同一条垂直线上,堆放高度尽量不宜超过两层。

4.5 钢结构吊装 4.5.1 吊装准备工作

钢结构安装前按照构件明细表核对进场构件,查验质量证明单和设计更改文件,检查验收构件在运输过程中造成的变形情况,并记录在案,发现问题及时进行矫正至合乎规定。

现场构件通过二次驳运移动吊装位置堆放,其钢柱位置应尽量放置在杯口附近,以使吊装时吊车能直接吊起插入杯口而不必走车。

对于基础应先检查复核轴线位置,高低偏差,平整度,标高,然后弹出十字中心线和引测标高,并必须取得基础验收的合格资料。基础弹线时,需在基础杯口的上面、内壁及底面弹出设计钢柱中心线,且杯底弹线应在抹找平层后进行。

由于涉及到钢结构制作与安装两方面,又涉及到土建与钢结构之间的关系,因此它们之间的测量工具必须统一。

4.5.2 吊装分析 4.5.2.1 吊装之执行条件

一、建设方需提供的外部条件: 三通一平,详见实施计划之建设方配合范围。

二、吊装中需要执行之原则条件:(1当气象条件不适合钢构安装吊装要求时(如下雨或雨后4小时及风力超过六级应停止吊装,不得为满足进度而强行吊装,严格执行“十不吊”的规定。

(2吊机支脚点设钢板800*800*16mm,钢板的下面每个支脚点设枕木至少四根。

4.5.2.2 吊装分析

根据本工程施工工期短、工作量大,钢结构连接形式要求高(扭剪型高强螺栓连接等施工特点,故采用现场组装的施工方法,从而满足施工要求。

本工程钢梁采用座接形式同钢柱连接,钢屋梁最大跨度约36米,由三节梁段组成。钢梁组对后最大重量不到5T,安装位置及现场施工情况同时满足情况下,单跨吊装宜选用2台16T汽车吊双机抬吊进行,具体分析如下。

钢柱吊装采用单式吊点旋转回直法吊装,钢梁采用双机四点起板法吊装,四点均用钢丝绳抱屋架梁用卸扣锁住,并用橡皮(或旧布包扎。

(1吊机的选用 吊机选用16T汽吊 最大作业半径:R=22.7m 最大地上扬程:L=26.1m 额定起重量:Q主=Q副=6.5T 支腿跨度:5.34M×5.1m 吊装载荷Q¹ 组装钢梁重:Q=5T 不均匀系数:K 1

=1.1 动载系数:K 2 =1.05 风载系数:K 3 =1.3 双机抬吊起重量降低系数:K=0.8 基本风压:W =17.5Kg/m S:迎风面积 S 钢梁

=1.0×36=36m2(近似估算 结构风载:W 1= K 3 ×W ×S

钢梁

=1.3×17.5×36=819Kg=0.819T 计算载荷:Q 计=Q K 1 K 2 +W 1 =5×1.1×1.05+0.819=6.694T 吊钩重:q 1 =0.25T×2=0.5T 吊索具重:q 2 =0.2T×2=0.4T 吊装载荷:Q¹=Q 计+q 1

+ q 2 =6.694+0.5+0.4=7.594T 比较:K(Q主+Q副=0.8×(6.5+6.5=10.4>7.594 结论:10.4T>7.594T 且屋面梁高度较低,故吊装安全(2钢丝绳的选用 16T吊机吊索拉力 P 拉=Q J /Nsin45º Q J =K 动 ×G 钢构

钢丝绳的破断拉力: 其中: P

拉 :吊索拉力 Q J :计算载荷 K 动

:动载荷系数(1.1 G 钢构

:钢构重5T+吊索及吊钩重0.9T N:吊索分支数 P:钢丝绳破断拉力 K:安全系数(8 P 拉=Q J /Nsin45º=1.1×5.9/(4×0.717=2.294 P= P 拉

K=2.294×8=18.352T 钢丝绳公称抗拉强度:170Kg/mm2 查表选6×37 Ф21.5mm(钢梁吊装,Ф13mm(钢柱及次构件吊装其破断拉力为29.6T(10.65T>18.352T 故安全

4.5.2.3 吊装基本路线

该工程高峰时采用4台汽车吊进行吊装,总体按○32轴向○1轴顺序进行吊装。开始构件进场时安排1台16T汽车吊御构件,同时进行现场构件二次驳运,当构件进场到一定程度时(计划第3天开始正式吊装。正式吊装时安排3台汽吊进行吊装,其中2台进行双机抬吊吊装钢屋梁,另一台则在吊装格构柱及辅助御构件。当场内构件数量较多时,则将采用4 吊机进行吊装,这时其中2台进行双机抬吊吊装钢屋梁,1台吊机则专门在后拼装钢梁,前面2台吊机吊装完即行后退吊装该跨大梁,同步原拼装钢梁的吊机继续拼装后面的钢梁以保证双机能及时抬吊钢梁,而剩余的1台吊机则专门吊装格构柱、行车梁及辅助吊御构件。

整个吊装分为4个区域,其中○32轴∽○25轴为Ⅰ区,○24轴∽○18轴为Ⅱ区,○18轴∽○8轴为Ⅲ区,而○8轴∽○1轴则为Ⅳ区。

吊机主要吊装行进区域路线见后附图所示。4.5.3 钢结构吊装

钢柱吊装采用旋转回直法,梁由于跨度大,又是多节组成,故先在地面拼装后再进行分段吊装。先行吊装钢柱,当钢柱吊装到一定程度后再行吊装钢梁。吊装钢梁过程中同时安装一定的次梁作为临时固定,次梁上先行安装部分屋面檩条及ST梁,使之成一个稳定的单元。吊装时先吊装竖向构件,后吊装平面构件,以减少建筑物的纵向长度安装累计误差。

4.5.3.1 钢柱吊装

钢柱安装采用16吨汽车吊在跨内依次进行,校正为2组。

1钢柱安装选用机械和索具:吊装机械选用16吨汽车吊,钢丝绳(或指定产品选用ø13,卸扣选用1.4#。安装前应在地面上把钢梯安装在钢柱上,必要时可同时旁边辅以登高防坠器,供登高作业之用。

2钢柱采用单点吊装,吊装采用旋转回直法,严禁根部拖拉,吊点位置在格构柱肩梁处,为提高吊装效率,在堆放钢柱时应使柱的绑扎点、柱脚中心和基础杯口中心三点共圆弧,该圆弧的圆心为吊机的停点,半径则为停点至绑扎点(格构柱的肩梁处的距

离。

3起吊时吊机将绑扎好的柱子缓缓吊起离地20cm后暂定,检查吊索牢固和吊车稳定,同时打开回转刹车,然后将钢柱下放到离杯口基础上空,这时操作人员应各自站好位置,稳住柱脚并将其插入杯口缓慢送到杯底,刹住车,插入8个楔子。此时指挥人员应目测柱的几个面的垂直度,并通过吊机操作使柱身大致垂直。

4用撬杆撬动或用大锤敲打楔子,使柱身中心线对准杯底中心线。对线时,应先对两个翼缘面,然后平移柱对准腹板面。

5落钩将柱放到杯底,并复查对线。此时应必须注意将柱脚确实落实。否则,架高的柱子在校正时容易倾倒。然后打紧四周楔子,应四人同时在格构柱的两柱底的两侧面打,一人打时转圈分四次或五次逐步打紧,否则楔子对柱产生的推力较大,可能使已对好线的柱脚走动。

6先落吊杆,落到吊索松驰时再落钩,随即用坚硬的石块将柱脚卡死,每边卡两点并要卡到杯底,不可卡在杯口中部。楔子最好用钢楔,斜度与杯口壁应基本一致,柱的临时固定示意图如下:

柱的临时固定

1-柱;2-楔子;3-杯形基础;4-石子 4.5.3.2钢梁吊装

1当某区钢柱吊装及校正完成后,及时要求土建单位对该部分钢柱与杯口的空隙进行灌浆,第一次灌浆至1/2高度左右,同时继续吊装Ⅱ区钢柱。当Ⅰ区钢柱基础第一次灌浆强度达70%以上时才能开始吊装该区钢梁,该区块所有构件吊装校正完后再及时进行基础最后一次二次灌浆,同理其它区块吊装类推。钢梁拼组装在地下进行,钢梁拼装符合要求后,进行高强螺栓连接,然后吊装钢梁段与钢柱连接固定,同时安装一定的ST梁及屋面檩条作为临时固定,使之成一个稳定的单元。

2钢梁拼装应对钢梁的型号、长度、螺栓孔、摩擦面、绕曲等进行预检。3人工用短钢管及方木临时辅助拼装。钢梁翻身就位后需要进行多次试吊并及时重新绑扎吊索,试吊时吊车起吊一定要缓慢上升,做到各吊点位置受力均匀并以钢梁段不变形为最佳状态,达到要求后即进行吊升旋转到设计位置,再由人工在地面拉动预先扣在大梁上的控制绳,转动到位后,即可用板钳来定柱梁孔位,同时用高强螺栓固定。

4因该钢构工程跨度约为36米左右,故第一榀的每一钢梁段应增加6根临时固定揽风绳,后面第二榀的每一钢梁段则用屋面檀条及连系梁加以临时固定(应设五道以上,在固定的同时,用吊锤检查其垂直度,使其符合要求。

5因钢梁段的重量约为5吨,且拼装后的钢梁段较长约36米左右,最好要求设小型钢扁担。梁段(共分三段吊装采用两台16T汽吊进行双机抬吊,同时采用四点起板法吊装,索具选用钢丝绳Ф21.5,卸扣为3.3#。

6屋架梁吊装立面示意图见后。7钢梁的临时固定示意图。

4.5.3.3 钢框架的校正 4.5.3.3.1 钢框架校正流程

4.5.3.3.2 钢框架校正方法 1钢柱的校正

柱子校正有两个内容:平面位置校正和垂直度校正。一般情况下,柱的平面位置校正在插柱时已校正,所以,柱的校正主要是校正垂直度。只有当柱被碰撞而产生位移或柱在校正垂直度中产生位移及插柱时没有对好线时才需对柱进行平面位置校正。

柱的平面位置校正采用校正胎具,胎具离柱子边缘约5mm间隙,校正时用5mm 钢板将缝隙塞紧,柱子往哪个方向倾斜就用10T千顶顶那个方向,符合要求后即用大锤敲打锲子定位之。

钢柱垂直度校正采用敲打楔子法,即敲打杯口的楔子,给柱身施加一水平力,使柱绕柱脚转动而垂直。为减少敲打时楔子的下行阻力,应在楔子与杯形基础之间垫以小楔或钢板。敲打时可稍动对面的楔子,但严禁将楔子取出,并应用坚硬的石块将柱脚卡住,以防柱发生水平位置。

在实际施工时应先校正偏差大的,后校正偏差小的,如两个方向偏差数相近, 则先校正小面后校正大面。校正好一个方向后稍打紧两面相对的四个楔子,再校正另一个方向。柱在两个方向的垂直度都校正好后,应再复查平面位置,如偏差在5mm 以内,则打紧8个楔子,并使松紧基本一致。

校正柱的垂直度需要两台经纬仪观测,上测点应设在钢柱柱顶,经纬仪的架设位置,应使其望远镜视线面与观测面尽量垂直(夹角不应大于75度。

注意在吊装屋架时或安装竖向构件时,还须对钢柱进行复核校正。

2钢梁的校正

一般采用挂线检查及采用葫芦拉钢丝绳缆索辅助进行检正,待大梁完全校正并安装完所有ST梁及檩条后方可松开缆索。对钢梁屋脊线也必须控制,使屋架与柱两端中心线等值偏差,这样各跨钢屋架均在同一中心线上。

钢梁的校正简图

4.6 高强度螺栓的施工 1高强度螺栓施工流程:

2高强度螺栓应按不同的规格,批号分类保管,轻放,轻卸,不得在露天堆放,在存储过程中,应防止受潮生锈。

3高强度螺栓的领取,发放应按当天施工需用量,不得随意多领。施工结束后剩余的高强度螺栓应严格按批号分别妥善保管,不得乱仍混放,沾染污物及损碰螺纹。

4钢结构的连接接头,应经检查合格后方可紧固,其构件的磨擦面应保护干燥清洁,不得在雨中作业。

5该钢构工程钢梁、柱连接采用扭剪型高强螺栓,安装高强螺栓时。拧紧顺序应从节点板中心向边缘施拧,两个连接件的为先主要后次要的顺序,H 型钢构件为上翼缘、下翼缘、复板的顺序,同一节柱上梁、柱节点紧拧顺序为先上梁柱接点再下梁柱节点,最后为中间梁柱节点。

6高强螺栓紧固程度用电动扳手进行控制,并观察尾部梅花头拧掉情况,尾部梅花头被拧掉者视同其终拧扭矩达到合格质量标准,尾部梅花头未被拧掉者可采用转角法检验,其外露丝扣不得小于2扣。

7所有安装螺孔,一般不得采用气割扩孔,当板叠销孔超出允许偏差造成连接螺栓不能穿通时,可适当扩孔并辅助用电动铰刀进行修整,但修整后的最大直径应小于螺栓直径的1.2倍,铰孔时应防止铁屑落入板叠缝隙。

4.7 檩条及支撑系统的安装

檩条及支撑系统应配合钢结构吊装,进行交叉作业,流水施工。

该钢构工程柱距大多为9m,檩条安装可采用以滑轮借力法安装(附图示,安装要求螺孔位置对准,拧紧程度合理。根据檩条规格和使用部位,采用人工借力悬拉至屋面或墙立面相应位置安装。

支撑应按规定要求及时安装,要求安装位置准确,达到设计要求,确保钢结构整体刚度和稳定性。

吊装完成后马上要再调整构件间之垂直度及水平度,为确保连续构件间的正确准线,需及时安装柱间支撑及水平支撑及调整这些支撑。调整柱撑应使一边柱撑锁紧另一边放松,当柱已达到垂直度时,则柱撑应该最后锁紧到“拉紧”状况,但不要把斜撑锁太紧而损害构件。从屋檐到屋脊系利用屋脊点为中心点调整水平支撑,并对齐屋顶梁就能保持屋顶垂直。总之只有待调整所有构件垂直度方正后方可锁紧斜撑。

一般梁隅撑均是在地上连结至屋顶梁上,吊装后才使用螺栓连结到屋面檩条上。

屋面、墙面系杆及拉杆安装时要及时调整檩条的水平度,并纠正檩条因运输或堆放

中造成的弯曲变形等。滑轮借力法安装

格构柱施工方案 篇2

1 工程概况

昆山九方城市花园A6地块二期商业用房工程总建筑面积268598.66m2,基坑面积45000m2,总造价7.322亿,是由2层地下室、5层商业裙房、一栋26层(94.50m)公寓和一栋21层(92.18m)酒店组成的一个大型综合体工程。该工程由湖南省第六工程有限公司承建,其中1,2,3号塔吊采用了钢格构柱塔吊基础。钢格构柱主肢选用14号角钢,尺寸为140mm×140mm×14mm;缀板选用400mm×300mm×10mm的钢板,间距为700mm。灌注桩的直径为800mm,桩长45m,间距为2.5m,混凝土强度等级为C30,钢格构柱及支撑全部采用Q345B级钢,支撑选用[20a。塔吊基础承台采用钢筋混凝土结构,长和宽均为4m,高度为1.3m。

2 钢格构柱塔吊基础的施工工艺流程

2.1 钻孔灌注桩施工

(1)钻孔灌注桩的定位。施工前,应根据施工图纸和塔吊布置图确定钢格构柱塔吊基础中灌注桩的坐标,在复核现场导线控制点后,用高精度全站仪将桩位放样出来并做好标记。若其他施工工艺会使标记偏移,则应采取措施保护好已测设的桩点。

(2)护筒埋设。根据桩位标志开挖护筒孔,护筒直径比设计孔径大100cm,护筒高度不小于1.8m,放入护筒后,护筒孔坑内再次精放桩位点,并用吊线锤校验垂直度,校正护筒位置和垂直度后将护筒固定,护筒与孔壁之间用粘性土夯实,确保护筒位置的持久准确及稳定。

(3)钻孔。钻孔时应低锤密击,如表土为软弱土层,可加粘土块夹小片石反复冲击造壁,孔内泥浆面应保持稳定。在各种不同的土层岩层中钻进时,其冲程按其参数进行。钻进的过程中每进2m检查一次孔洞的垂直度,如发现成孔偏斜应停止施工,采取措施进行纠偏。

(4)清孔。清孔的目的是调换孔内泥浆,消除钻渣和沉淀。清孔分两次进行,第一次清孔在钻孔孔完毕后立即进行;第二次清孔是在钢筋笼与钢格构柱连接好并吊放完毕后进行。

(5)钢筋笼的吊放。将制作好并验收合格的钢筋笼吊放,当钢筋笼顶部距孔孔口3m时(即在孔口露出3m钢筋笼),在孔口用型钢将钢筋笼固定好,等待与钢格构柱的焊接。

(6)钢格构柱与钢筋笼的焊接(详见本文2.2中第二条)。

(7)灌注水下混凝土。钢格构柱与钢筋笼焊接后再整体吊放至孔低,清孔结束后,施工人员应会同监理人员对孔低沉渣等情况进行检查,检查完毕后及时填写成孔验收单并在半个小时内灌注水下混凝土,混凝土应浇筑至钢筋笼顶部。

(8)砂土回填。由于钢格构柱与钻孔灌注桩孔壁存在一定的空隙,为保证后期施工安全,需要用中砂将空隙部分填好。

2.2 钢格构柱施工

(1)钢格构柱的制作。钢格构柱可在钢结构加工厂加工制作,在条件允许下也可以在现场制作。制作前应对钢格构柱原材料的质量合格证明文件及原材料的外观进行检查,检查合格后方能制作。制作完成后,应据GB50205—2001《钢结构工程施工验收规范》及设计要求对钢格构柱进行验收,验收合格后才能吊装。

(2)钢格构柱与钻孔桩中钢筋笼的焊接及吊放。钢格构柱制作完成后用起重机进行吊装就位,吊装时吊点应布置合理,防止吊装过程中钢格构柱变形过大或发生破坏。钢格构柱吊装到钢筋笼上部指定位置后再与钢筋笼连接,连接方法:钢格构柱4个面分别采用两根长1.0m、Φ20的钢筋与钢筋笼主筋斜向焊接,焊接长度100mm,钢筋具有一定的长度形成柔性连接,以便能使格构柱作微量调整,钢筋笼顶部3m箍筋均应加密。焊接过程中,钢格构柱的重力仍由起重机承担避免其受力。钢格构柱和钢筋笼连接好后再整体吊装入孔,整个吊装过程中,通过全站仪观测来控制其垂直度,钢格构柱垂直度偏差不大于1/300,中心位置偏差控制在±5 mm以内。

2.3 承台施工

钻孔灌注桩及钢格构柱施工完毕后,便可进行钢格构柱塔吊基础承台施工。承台施工可分为三个步骤:(1),承台标高控制及部分土方开挖;(2),承台钢筋绑扎;(3),承台混凝土浇筑。

2.4 塔吊安装

待承台混凝土强度达到设计强度后,由相应专业单位对塔吊进行安装、检测并投入使用。

2.5 土方开挖及钢格构柱间加撑

塔吊基础钢格构柱间土方应对称开挖,土方开挖过程中严禁挖土机械碰撞钢立柱,塔吊钢立柱附近30cm以内必须采用人工挖。土方应分阶段开挖,边开挖边在钢格构柱间加钢支撑,钢支撑选用[20a,钢支撑类型有水平撑、斜撑及剪刀撑。上层加固完成后方可继续开挖下层土方,以免造成结构失稳。

3 未加撑钢格构柱塔吊基础的理论计算

3.1 塔吊基础承台以上部分荷载计算

(1)塔吊竖向力计算

塔吊作用在基础上的垂直力:Fk=Gc+Gt,其中Gc为承台自重,Gt为塔吊自重,故:

Fk=25×4.00×4.00×1.30+650=1170.0kN。

(2)塔吊风荷载计算

塔吊风荷载标准值由公式ω1=βzusuzω0计算,设计值在标准值基础上乘以分项系数0.7,故:

ω=0.7×1.00×1.90×1.13×0.45=0.68kN/m2

3)塔吊水平力计算

塔吊水平力由塔吊基础水平力及风荷载两部份构成:

Vk=ω×B×H×φ×P=0.68×1.8×40×0.82+16.2=42.81kN

4)塔吊弯矩计算

塔吊弯矩由三部分组成:第一,塔吊额定力矩;第二,塔吊基础水平力产生弯矩;第三,风荷载产生的弯矩。

所以,Mmax=1.4×(Me+Mw+P×h)=2215.88kN·m。其中,风荷载对塔吊基础产生的弯矩:Mw=l/2ωφBH2=799.82kN·m。

3.2 承台验算

(1)承台弯矩计算

矩形承台弯矩计算截面取在柱边,可按下列公式计算:

经过计算得到弯矩设计值:Mx=My=2×0.35×789.25×1.2=662.97kN·m

(2)承台截面主筋计算

承台正截面受弯承载力应满足:

经过计算得:Asx=As=1477.9mm2,由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:1300×4000×0.15%=7800mm2。配20@150,承台底面单向根数25根。

3)承台斜截面抗剪计算

代入本工程数据,计算入如下:

V=1.2Nkmax=1103.09kN<0.89×1.367×1.57×4000×1250/1000=9599.37kN

经过计算该承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋。

3.3 未加撑钢格构柱塔吊基础最大应力计算

3.3.1 钢格构柱顶荷载计算

在承台以上荷载作用下,钢格构柱顶部受到两个力的作用[3]:

(1)竖向力:

(2)水平力:

经计算钢格构柱顶中最大竖向力919.25kN,水平力为10.7kN。

3.3.2 钢格构柱强度计算

钢格构柱在柱顶水平力和竖向力作用下属于压弯构件,其强度按下式计算:

代入数值得σmax=122.97MPa<310MPa

故钢格构柱满足强度要求。

3.3.3 钢格构柱稳定性计算

代入数值得:σ=163.66MPa

因为,σmax=163.66MPa≤310MPa,故稳定性满足要求。

综上,未加撑钢格构柱塔吊基础在上部荷载作用下不会发生破坏。

4 未加撑钢格构柱塔吊基础的有限元分析

4.1 有限元分析的必要性

钢格构柱塔吊基础的使用贯穿整个项目施工过程,这部分结构的安全与否除了对工程本身有重大影响外,还直接关系到施工人员的人身安全,尤其是操作塔吊的司机生命安全,而钢格构柱塔吊基础在没有加撑时是整个使用过程的最不利时期,因此保持其在未加撑时的安全性尤为重要。本文虽用理论方法验证了未加撑钢格构柱塔吊基础在实际最不利荷载作用下不会发生破坏,但为了更具说服力,有必要用有限元法再次对其进行分析。

4.2 建立模型

根据钢格构柱塔吊基础的几何尺寸,采用自低向上建模方法在ANSYS中建立实体模型。本文钢格构柱角钢选用beam189单元,缀板选用shel193单元,承台选用solid65单元。承台与钢格构柱的采用MPC约束连接起来,钢格构柱中角钢和缀板的连接不需采用任何特殊方法和单元。钢材弹性模量为2.06×1011N/m2,泊松比为0.3,密度为7850kg/m3,壳单元的实常数为0.01。

4.3 最大应力分析

在完成几何建模之后,需对模型进行网格划分,本模型采用自由网格划分法,网格尺寸为0.05。完成网格划分后在模型上施加竖向力Fk=650kN、弯矩M=2215.88kN·m、水平力V=42.8kN。经运算,钢格构柱塔吊基础最大应力出现在钢格构柱底部,其值为112MPa,小于许用应力310MPa。因此,未加撑钢格构柱塔吊基础在实际最不利荷载作用下不会发生破坏。

5 结束语

本文以工程实例为背景,介绍了钢格构柱塔吊基础的施工工艺流程,其相关经验可供类似工程参考。在厘清了钢格构柱塔吊基础的受力边界条件后,笔者采用了两种方法对未加撑钢格构柱塔吊基础进行了受力计算,第一种方法是根据国家现行规范总结出的理论公式计算法,第二种方法是采用大型通用有限元软件ANSYS对其进行仿真模拟,两种方法计算所得的最大应力分别为163.66MPa和112MPa,均小于许用应力310MPa,故未加撑钢格构柱塔吊基础在实际最不利荷载作用下不会发生破坏,可以投入使用。

参考文献

[1]刘伟南.高桩承台塔吊基础的分析研究[D].天津:天津大学,2012

[2]房朝君.钢格构柱塔吊的基础设计及施工[J].浙江建,2011,28(8):32—35.

[3]JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].

[4]GB50017—2003钢结构设计规范[S].

格构柱施工方案 篇3

本工程塔吊采用浙江虎霸建设机械有限公司生产的QTZ63C自升塔吊起重机。在塔吊未采用附着装置前，对基础产生的荷载值

塔吊型号吊钩高度砼基础承受荷载

工作状态非工作状态

630kn.m40mH1M1M3PH1M1P

22.512116753166.21628452

注：H1为基础所受的水平力；M1为基础倾覆力矩；M3为基础扭矩；P为基础所受的垂直力；

2、桩基计算

A800钻孔灌注桩4根，内插钢构柱，基础承台为4000×4000×400，单根格构钢柱由4∠140×16加-8×400×200缀板组成，柱截面尺寸420×420，长9m，锚入钻孔灌注桩4.5m（满足DB33/T1053-2008，第5.3.2条规定），图：

根据DB33/T1053-2008《固定式塔吊起重机基础技术规程》4.3.2规定，塔机基础设计应按“非工作状态”下作用在结构上的荷载效应组合进行设计，即H1=66.2kn，M1=1628kn.m，P=452kn

基础承台：G=（0.4×4×4）×25.5=163.2KN

单桩承载能力(标准值)计算：

非工况P+G=615.2KN

L140×1633.4kg/m

缀板0.4×0.2××0.008×7.8×1000÷0.6= 8.32 kg/m

共计 41.71kg/m

格构柱重 41.71×4×9=1501kg≈15KN

对角线计算时力最大

倾覆力矩产生的拉（压）应力：

R非=（M1+N1H1）/（1.62+1.62）1/2=(1628+66.2×4)/2.262=836.7KN

塔吊、承台、钢格构对桩的压力：

N非=（P+G）/4+15=（485+163.2）/4+15=168.8KN

单桩所受拉力：

F非拉= R- N=836.7-168.8=667.98KN

单桩所受压力：

F非压= R+N=836.78+168.8=1005.58KN

综合知单桩 F压max=1005.58N(非工作状况)

F拉max=667.98N(非工作状况)

本工程地质勘察报告提供的厚度及侧阻力标准值如下：

序号土层厚度侧阻力标准值端阻力标准值土的名称

10.711/粘土

27.16/粘土

35.8401600淤泥质粉质粘土

458045007-3中等风化

按桩入土深度14计取，即进入7-3中等风化40cm；由于本工程塔吊桩的间距不满足DB33/T1053-2008《固定式塔吊起重机基础技术规程》5.2.4第一条，即1.6m﹤dmin=2.5d=2.5×0.8=2m,所以需考虑桩间侧阻力的折减，这里暂按0.9考虑。

最大压力验算:Ra=0.9up∑qsiaLi+qpaAp=0.9×2.513×(0.7×11+7.1×6+5.8×40+0.4×40)+4500×0.503=2938.36kN﹥F压max=1005.58N，满足要求。

最大拉力验验收：Ra=0.9 up∑qsiaLi=0.9×2.513×（0.7×11+7.1×6+5.8×40+0.4×40）=674.66kn﹥F拉max=667.98N，满足要求。

3、钢构柱计算

格构柱计算：依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。

L140×16,A0=42.539cm2,Ix0=770.24 cm4,Z0=4.06cm

由《规范》5.3.3式可知I=IX =IY=4[Ix0+ A0(a/2-Z0)2]=51909.54cm2

ix=√Ix/A=√51909.54/4×42.539=17.47cm,Wx=Ix/y

=51590.54/21=2471.88cm3

长细比验收由5.3.5可知Hz=4.4×2=8.8m。则λ=λx=λy=Hz/√I/4Ao= 8800/√51909.54/442.539=50.37﹤[λ]=150

单根角钢长细比λ1=（60-20）/2.74=14.6<40且λ1<0.5λx=0.5×50.37=25.185满足要求

构件换算长细比，则λox=λoy=√λx2+λ12=√50.372+14.62=52.44,查《钢结构设计规范》附表c-2，b类截面受压构件的稳定系数Φx=0.844

钢构柱水平位移：s=Vh/4k=66.2×1000×（8800）3/4×6×206000×51909.54×10000=17.57mm﹤Hz/500=17.6mm,满足要求。

4、强度计算（钢构柱）

a．水平力H1=66.2kn，悬臂计算每根格构柱弯矩M=66.2×4.4/4=72.82kn,由《钢规》5.2.1式:

N/An+Mx/rx.Wnx=1002.58×1000/4×4253.9+72.86×106/2471880=58.92+29.46=88.38＜215mpa.

整体稳定性验收

b.整体稳定性计算

NEX=π2EA/λx2=π2×206000×4×4253.9/1.1×50.372=12383322.9N

W1X=51909.54/17.47=2971cm3=2971000mm3

σ=1002.58×1000/0.844×(4253.9×4)＋72820000/[2971000(1-0.844×1002.58×1000/12383322.9)]= 69.81+26.3=96.12<235N/mm2

分肢稳定性计算λ=（60-20）/2.74=14.6﹤40且λ1﹤0.5λx 故可不验收分肢稳定性。

5、承台抗冲切验算：

塔吊塔节四个角点基本与钢构柱一一对应，可不考虑承台的抗弯强度，只计承台冲切力，虽然基础底板也有400mm厚可作为承台的一部分，但在基础挖土阶段时，基础底板还未浇筑，为保险起见，暂不考虑底板的作用效应，同时4个格构柱作为一个整体考虑，则桩轴线至格构柱相应的计算截面距离几乎可以忽略不计，所以承台钢筋只需按最小配筋率计算即可0.15%，则As=4000×400×0.15%=2400㎜2，上下双向C18@250。

抗冲切验收:F1=0.7Bhp×ft×um×ho=0.7×1.0×1.57×1×0.35×3.28×106=1261.6kn>1002.58kn。满足要求！

6、缀材计算

V=Af/85√fy/235=4×42.539×100×215/85×1=43kn;

则缀板所受剪力按T=VL1/2a=43×0.6/2×0.42=30.71kn;

每一块缀材所受剪力T1=T/4=7.68kn，则fv=T1/A1=7680/395×8=2.43mpa＜125mpa;

M1=VL1/4=43×0.6/4=6.45kn.m,按其對称性M11=6.45/2=3.225kn.m，

则f=M/W=3.225×106/1÷6×3952×8=15.5＜215mpa,满足。

斜缀条按N1=v/2cosa=43/2×0.73=29.45kn,共有4根，则每根斜缀条所受的压力N11=29.45/4=7.36kn,按规范斜缀条的截面积不能小于格构柱一个主肢的截面积，则取25c号槽钢A=4491㎜2

λ=lo/i=2.19×1000/2.21×10=99,查表得∮=0.561

f=N/∮A=7363N/0.561×4491=3＜215mpa满足

取焊缝hf=8mm计算（满焊），长度L=100mm，则Lw=L-2hf=84

T=N/helw=7363/5.6×2×84=7.8＜ffw=160mpa;

7格构柱抗扭计算

按DB33/T1053-2008,4.3.1条可知，塔吊基础设计应按非工作状态下作用在结构上的荷载的荷载效应组合进行設计，但由于格构柱的自由高度较高，为保险考虑，需作抗扭验收，只有在工作状态时，对基础产生扭矩作用，Md=67kn.m，根据陈绍蕃《钢结构设计原理》第三册，第445页谈到可此类型的格构柱的桁架看做闭口的箱型断面，按近似公式计算，此时，扭矩产生的剪力

V=2M/b=2×67/1.6=87.35kn,则ó=V/A`=87.35×1000/4491=18.64﹤f=215mpa满足要求；

可以肯定，水平支撑在整个格构柱起了减小上弦杆在桁架平面外计算长度的作用，加强水平支撑大大提高体系抵抗扭矩的能力，改善了整个体系的性能，故在挖土逆作法施工时，第一步的首要工作即把水平支撑焊牢固。

对格构柱顶板的焊接计算这里不再讲述，通过笔者长期的实践及计算，以下的做法在目前来讲较为安全，即：

8、施工注意事项

a)钻孔桩浇筑在放置钢格柱时，要做好定位措施，派专人看管，确保钢格柱位置的正确性，以利于水平、斜撑的焊接；

b)做好塔吊的避雷连接和地下室底板处的止水带焊接；

c)在塔吊基础部位，挖机挖土时，要注意保护钢格柱，这一点要引起注意，在施工现场常有遇到没人指挥导致挖机无意碰到钢格柱，产生钢柱的偏位、头部扭曲，对塔吊的运行埋下隐患；

d)塔吊基础部位，要分层开挖，钢格柱之间的缀条必须跟随挖土深度进行焊接，特别是水平支撑。

参考文献

[1]陈绍蕃《钢结构设计原理》第三册

格构柱施工方案 篇4

1 工程概况

某商务写字楼位于福州市台江区,框架剪力墙结构,总建筑面积为184944.44m2,其中上部建筑面积为146054.54m2,地下室建筑面积为38889.9m2。写字楼主楼地上27层、裙房5层,地下三层,负一层层高4.8m,负二、三层层高3.6m。基坑总体开挖深度从室外原始地坪算起约为13m。

2 塔吊基础方案选择

本工程地下室基坑占地面积大,约为23000m2,开挖深度达13m;围护结构及地下室结构所需的各种材料用量大,运输距离长。综合考虑以下因素:(1)基坑四周施工空间狭小不具备塔吊安装条件;(2)群塔布置既要最大限度减少平面交叉,又要尽可能减少盲区,使其发挥最大使用效率;(3)便于安装附墙等。本工程计划安装四台QTZ63塔式起重机,安装位置全部设置在基坑范围内。根据施工组织安排,塔吊必须在围护结构及地下室结构施工前安装到位。

针对塔吊基础施工,项目部集思广益,提出了三种方案:(1)普通型塔吊基础:钢筋混凝土承台支承在设计地下室底板上,开挖深度约为13m。该方案可行性差:①施工成本高:由于开挖深度深,土质差,地下水位高,土方开挖量约为总工程量的1/10,效率低;②塔吊基础周边必须采取降排水措施和临时边坡支护,临时边坡支护后期又需挖除,增加了工期和成本;③塔吊位于基坑中间,土方开挖过程中需考虑对塔吊的保护,影响基坑土方的大面积开挖;(2)混凝土桩式塔吊基础:钢筋混凝土承台下设四根冲孔混凝土灌注桩作为支撑,承台底标高为-7.4m。具体做法:在各承台底部对称设置4根Φ900水下冲孔混凝土桩,桩身钢筋锚入承台。该方案有也不可行:①作为支撑的灌注桩共有16根,材料用量多,桩身在塔吊拆除后无法利用,需要凿除,产生大量建筑垃圾;②灌注桩混凝土强度未达到设计强度时,无法进行塔吊基础的施工;③塔吊使用过程中灌注桩桩身长时间裸露在外,不易保护;(3)格构柱式塔吊基础:钢筋混凝土承台下设格构柱加混凝土灌注桩作为支撑,承台底标高为-7.4m。具体做法:基础桩在地下室底板以下部分由四根灌注桩构成,灌注桩与承台之间用格构柱连接,格构柱分别锚入承台和混凝土桩。该方案施工较为简便,钢格构柱可以提前制作,不影响工期,相对工期较短;质量安全有保证;格构柱材料可回收。经分析比较,确定采用第三种方案。

经过设计及验算,塔吊基础做法如下:(1)基础桩:基础桩采用四根冲孔灌注桩。桩径Φ900,桩长约32m,持力层、配筋及混凝土等级同设计桩基。施工时混凝土泛浆高度为2.5米,此段混凝土在支架焊制横撑、斜撑时逐段凿除。桩顶标高定位误差在20mm以内;(2)格构柱:每根格构柱均由分布于四角的四根角钢(L180×16)和连接在相邻两根角钢之间的缀板(70×8横条及L70×8缀条)焊接而成,柱截面尺寸550×550,长8.5m,下部锚入灌注桩3m,顶部伸入钢筋混凝土承台600mm。四根格构柱之间还连接有支撑杆;(3)承台:采用钢筋混凝土承台,尺寸规格等详见塔吊说明书;(4)承台与格构桩连接构造措施。格构柱锚入承台内,上口保持水平,用钢板封口,塔吊底座直接放在四根格构柱上,与格构柱焊牢。格构柱锚入承台600mm,锚入承台的格构柱四周焊接12支Φ22钢筋进行加强。

施工技术要点:(1)格构柱制作:格构柱在施工现场进行预制。制作前,应清除飞边、毛刺、焊接飞溅物。同一格构柱的各柱顶高度偏差为5mm,结构整体平面弯曲偏差为L/1500;(2)桩基及格构柱吊装施工:①桩基施工过程按照相关标准进行控制,在此不详述。要点:根据选定的塔吊平面位置进行测量放线,定出4根桩基的中心位置,要确保位置准确;②格构柱吊装前应清除其表面上的油污、泥砂和灰土等杂物;将制作好的格构柱同桩基钢筋笼焊接固定一起放入孔内,复核格构柱位置和标高,下柱时采用经纬仪对垂直度纠偏,用水准仪控制格构柱顶标高。柱及桩垂直度要符合≤L/1000规范要求,保证柱及桩体垂直受荷。格构柱的位置、方向、标高核对无误后,按要求进行二次清孔并浇筑混凝土;(3)承台施工:土方开挖分层进行;开挖至承台设计标高时对承台基底进行夯实平整,承台底可采用混凝土垫层或木模,安放钢筋笼并进行格构柱加强筋的焊接,然后进行混凝土的浇捣。施工要点:要保证格构柱的位置准确和锚入承台的长度;(4)格构柱的加强:后续土方开挖过程中,每开挖到横撑节点立即进行该撑段格构柱之间的水平和斜撑杆件的焊接,横撑和斜撑采用L140×14角钢,上下间距2000mm。

3 技术、安全控制措施

(1)格构柱制作:①格构柱材质应该等同塔吊标准节的材质,且格构柱的强度和稳定性必须大于塔身标准节。材料进场时按照《钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001)》进行验收,并形成资料;②严格控制格构柱加工焊接质量,焊接人员持证上岗;(2)格构柱吊装就位,混凝土浇筑过程:格构柱吊装就位时应进行监测,确保格构柱的定位和标高偏差值在允许范围内。应保证格构柱与桩基搭接长度,将格构柱与钢筋笼焊接固定,混凝土浇筑时确保不移位;(3)土方开挖:土方开挖时应分层对称开挖,保证格构柱四周受力平衡。在格构柱周边开挖时挖机严禁碰撞格构柱。格构柱之间的缀条跟随挖土深度同步进行施工。当土方挖至地下室底板设计标高后,必须立即做好坑底砼板,以加强四根灌注桩的整体稳定;(4)格构柱及塔吊穿砼结构预留洞施工:因格构柱和塔吊塔身直接贯穿地下室结构,需在贯穿部位预留洞口。本工程采用在预留洞口周边加焊止水片,止水片焊接在结构板的1/2处。待塔吊拆除后,对该预留洞口按后浇带做法进行处理封闭;(5)塔吊安装使用要求:施工过程中,建筑起重机械一体化企业应对塔吊基础施工过程进行技术指导并参与验收;(6)塔吊加节要求:塔吊加节时需考虑独立高度的安全系数,对使用说明书规定的独立高度H,再乘以0.8的安全系数。施工过程应对塔吊垂直度和格构柱的强度、刚度、稳定性应进行必要的监测和检查,保证施工的正常运行;(7)塔吊的沉降、垂直度测定及偏差校正:①在塔吊标准节上设)沉降观测点,土方开挖期间,塔吊基础沉降观测每天一次,垂直度在塔吊自由高度时每天一次测定,当架设附墙后,每周一次(在安装附墙时必测);②当塔吊基础沉降,塔身轴心线对支承面垂直度偏差超高2‰规定范围时,必须进行偏差校正,在标准节之间加钢片校正。

4 结语

随着建筑业的发展,冲孔灌注桩桩插入格构柱塔吊基础这种作法在深大基坑工程中的运用也会越来越普遍。这种做法不仅解决了基坑围护支撑体系结构施工和土方开挖阶段的运输问题,还在一定程度上加快了工程的施工进度。采用冲孔灌注桩插入钢格构柱式塔吊基础,与普通承台式的塔吊基础相比,特别是在深大基坑中可减少塔吊基础施工时的难度,从而降低施工成本,加快施工进度,确保地下室工程的顺利进行。

参考文献

[1]《建筑施工手册》(第四版)编写组.建筑施工手册(第4版)缩印本[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[2]GB50017-2003钢结构设计规范[S].