塔吊基础设计论文（精选9篇）
塔吊基础设计论文 篇1
0 引言
工程施工中，塔吊安全事故常有发生，触发此类安全事故的因素包括违章操作，违规安装、拆卸造成事故，塔机疲劳、使用保养不当造成事故，设计、制造缺陷，超负荷使用造成塔机事故，基础不符合要求引发事故、塔机附着不当等。塔吊基础施工设计引起的事故所占比例虽然不大，但是一个容易被忽视的方面，且常常是因为过于保守、不合理的设计而未显现设计问题。本文仅就塔吊基础施工设计及其安全隐患问题作一阐述。
1 塔吊基础设计
塔吊基础施工方案设计，主要解决基础结构设计，塔吊基础设计对于塔吊施工中的安全十分重要。塔吊基础设计根据不同的地质条件、施工条件、主体结构等情况的不同，设计计算内容不同，主要包括如下情况:天然地基基础设计、桩基设计、利用地下室顶板作塔吊基础设计及塔吊稳定、附着计算等。计算要点分述如下:
1)天然地基塔吊基础设计。
塔基下地基承载力验算，可按现行的《建筑地基基础设计规范》(下称《规范》)，对承载力特征值进行修正(见式(1)，相关符号含义详见《规范》)后，再根据塔吊上部荷载，进行承载力验算。
塔吊上部荷载，应查看塔吊使用说明书，结合使用情况，按照荷载最不利组合确定荷载后，再计算塔吊基础承受的轴力、弯矩值，按内值计算确定塔吊基础底面尺寸。并按式(2)，式(3)计算塔吊基础的基底反力。
不考虑塔身附着时，如图1a)所示，塔吊基础的基底反力可按式(2)进行计算:
当考虑附着时(如图1b)所示)的基底反力按式(3)计算:
验算P，须满足式(4)条件:
基础抵抗冲切的验算及基础抗弯能力验算(配筋)详见《规范》。
2)塔吊桩基础设计。
在天然地基不能满足要求时，或施工条件下采用桩基更方便时，可采用桩基作塔吊基础，桩基设计，结合主体结构桩基形式，或其他施工便利情况，可采用大直径单桩(如人工挖孔桩等)或多桩基础，采用多桩时，可采用多桩承台或十字梁承台的形式，见图2，桩基础设计，应按《建筑桩基技术规范》进行桩承载力及配筋计算、单桩竖向极限承载力验算、承台斜截面抗剪切验算以及受冲切验算，并按《混凝土结构设计规范》进行承台正截面配筋计算。
3)塔吊稳定性计算。
塔吊稳定性验算方法:
有荷载时:
无荷载时:
2 塔吊基础设计的安全隐患
塔吊基础设计主要会出现安全隐患的方面:
1)塔吊地基处理不当，承载力不符合要求;
2)基础形式选择不合理;
3)结构设计强度不够;
4)其他形式基础，如采用地下室顶板时，对主体结构强度产生影响。
以上主要设计安全隐患中，最常见的是第一种。例如，施工方案编制者未经计算，查看地勘报告承载力，承载力小于说明书相应工作状态要求的数值，编制者处理办法，采用增加混凝土等级或加强配筋的办法解决，而不采取增大基础底面积或对地基承载力进行加强等正确措施。塔身施工完成后，地基承载力不满足要求，使用过程中极易出现塔身沉陷、塔身倾斜倾覆等安全事故。这反映了设计人员结构计算能力很弱，根本不适合编制涉及安全的施工方案设计。
某案例，某工程的塔吊基础事故，塔吊在安装使用过程中，出现塔身倾斜，倾斜度超出规范规定。经分析，塔吊基础下地基勘察报告表明，持力层承载厚度较薄，下层为软弱下卧层，土质状况为淤泥质土，承载力为50 k Pa。施工方案编制人员，研究塔吊说明书及地勘报告后，采取的处理办法，扩大承台尺寸和加大承台配筋，加大承台混凝土强度等级，经下卧层验算，承台底面扩大后下卧层承载力并不能满足要求。从分析与调查的情况来看，方案设计与编制人员在处理地基承载力不足的问题时，不经计算确定承台尺寸等措施，其中，增加承台尺寸、打松木桩方法都是有效的，问题是采取这些方案仅仅是定性地采用，不能确定是否满足承载力的要求。增加混凝土强度等级及配筋，对解决承载力问题是无效的，仅提高了基础的自身强度，设计人员增加混凝土等级及配筋量实质超过了因增加底面积带来的强度增加需求，未能达到目的并产生浪费。另外，松木桩的打入，增加了强度，但在不满足承载力的情况下，反而会对下卧层产生扰动，不利于塔吊基础下地基的承载。
以上案例反映的是一个较为普遍的问题，编制设计人员常常参照塔吊说明书，对照勘察报告，地基承载力符合要求时，就按说明书施工，当不符合要求时，个人结构设计能力差，则随意采用如增加基础强度的方式，解决办法有方向性的错误，即使采取了可增加承载力的方案，也不经计算。在这种状况下，必然会经常出现这样的问题:地基承载力不满足时，处理方案随意，或者会出现安全隐患，或者会造成处理浪费。
3 塔吊基础设计的安全隐患的本质原因
塔吊基础设计存在的安全隐患的实质是基础设计错误，本文提出“安全隐患”这个概念，是基于其本质原因，并非设计难度大，而是设计、审核等方面管理存在的问题。
塔吊基础设计，设计的人员通常是施工现场的技术员，现场的技术人员常常是施工经验丰富，但结构设计水平不足。施工设计的审核人员通常是监理人员审核，审核人员常常结构设计水平更低，审核成了虚设。
从以上的分析来看，塔吊基础设计所造成的安全隐患，其根本是设计者结构理论与设计水平低，进一步分析其原因，则是一个设计管理的问题，即设计人员不具备设计的水平，而在管理上如何进行控制管理，对设计者的管理、审核人员的素质要求等，从而使设计方案有多层的有效的把关，从而使此类安全隐患得到有效的避免。
我们提出设计管理这样一个概念，即对设计者资格的管理，审核人员资格的管理，这样的管理，从安全角度可分为一般类的施工方案和复杂类的施工方案。一般类的施工方案，施工单位应具有国家注册的结构工程师，方案设计人员最低应具有一定的专业学历基础，审核人员可明确为施工单位具有注册结构工程师、专门从事施工方案的人员进行审核。复杂的施工方案，包括如高支模、深基坑等情况的施工方案，这类方案经过各种安全事故后，各地区已有所重视，如规定此类方案需要专家组审核，这些是有效的措施，但设计人员的水平对方案的顺利设计与施工，资金的节约等，仍然是相当重要的因素。
4 结语
为确保安全生产，防止塔吊安全事故，在塔吊基础施工设计阶段，就应当高度重视，确保设计正确合理。
塔吊基础施工设计造成的安全隐患，其本质是设计管理，对设计与审核人员应当有明确的个人资格要求。不管是施工单位还是政府行政部门，在涉及安全的施工方案设计管理时，应当高度重视，从而使工程安全事故大大减少。
摘要：对塔吊基础设计、计算及其设计安全隐患作了阐述,分析了塔吊基础设计安全隐患的本质原因,并从设计管理的角度提出解决方案,以确保设计合理,防止塔吊安全事故。
关键词：塔吊基础,设计,安全,隐患
参考文献
[1]GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[2]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].
塔吊基础设计论文 篇2
锦桦豪庭项目自编号2#塔吊基础模板安装、钢筋加工及安装、砼施工、现浇结构验收均符合设计及规范要求。自评合格，报验至监理公司的资料签署手续齐全、有效，同意进入下道工序施工。
注：此台塔吊为313#塔吊。
广东正升建筑有限公司锦桦豪庭项目2010-7-1
2塔吊基础验收报告
锦桦豪庭项目自编号1#塔吊基础模板安装、钢筋加工及安装、砼施工、现浇结构验收均符合设计及规范要求。自评合格，报验至监理公司的资料签署手续齐全、有效，同意进入下道工序施工。
注：此台塔吊为314#塔吊。
QTZ5012塔吊天然基础计算 篇3
塔吊型号：QTZ5012，自重（包括压重）F1=297.80kN，最大起重荷载F2=50.00kN。
塔吊倾覆力距M=1，035.30kN.m，塔吊起重高度H=30.00m，塔身宽度B=1.60m。
混凝土强度等级：C35，基础埋深D=1.80m，基础最小厚度h=1.40m。
基础最小宽度Bc=5.60m。
2.基础最小尺寸计算
2.1最小厚度计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.7条受冲切承载力计算。
根据塔吊基础对基础的最大压力和最大拔力，按照下式进行抗冲切计算：
F≤（0.7βhft+0.15σpc，m）ημmh0
其中 F─塔吊基础对基脚的最大压力和最大拔力；其它参数参照规范。
计算方案：当F取塔吊基础对基脚的最大压力，将h01从0.8m开始，每增加0.01m，至到满足上式，解出一个h01；当F取塔吊基础对基脚的最大拔力时，同理，解出一个h02，最后h01与h02相加，得到最小厚度H。经过计算得到：
塔吊基础对基脚的最大压力F=250.00kN时，得h01=0.80m；
塔吊基础对基脚的最大拔力F=200.00kN时，得h02=0.80m；
解得最小厚度 Hc=h01+h02+0.05=1.65m；
实际计算取厚度为：Hc=1.40m。
2.2最小宽度计算
建议保证基础的偏心距小于Bc/4，则用下面的公式计算：
Bc≥
其中 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=1.2×347.80=417.36kN；
G─基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=1201.39kN；
M─倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1.4×1035.30=1449.42kN.m。
解得最小宽度 Bc=3.60m，且还应该满足：Bc>=2h+B=4.90m。
实际计算取宽度为 Bc=5.60m。
3.塔吊基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2条承载力计算。
计算简图：
当不考虑附着时的基础设计值计算公式：
Pmax=+ Pmin=-
当考虑附着时的基础设计值计算公式：
P=
当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式：
Pkmax=
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=1.2×347.8=417.36kN；
G─基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc×D）=2671.87kN；
Bc─基础底面的宽度，取Bc=5.60m；
W─基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=29.27m3；
M─倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1.4×1035.30=1449.42kN.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：
a=Bc/2-
a=5.60/2-1449.42/（417.36+2671.87）=2.33m。
经过计算得到：
无附着的最大压力设计值：
Pmax=（417.36+2671.87）/5.602+1449.42/29.27=148.03kPa
无附着的最小压力设计值：
Pmin=（417.36+2671.87）/5.602-1449.42/29.27=48.99kPa
有附着的压力设计值：P=（417.36+2671.87）/5.602=98.51kPa
偏心距较大时压力设计值：
Pkmax=2×（417.36+2671.87）/（3×5.60×2.33）=157.78kPa
4.地基基础承载力验算
地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB 50
007-2002第5.2.3条。
计算公式如下：
fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）
其中 fa─修正后的地基承载力特征值（kN/m2）；
fak─地基承载力特征值，取280.00kN/m2；
ηb─基础宽度地基承载力修正系数，取0.30；
ηd─基础埋深地基承载力修正系数，取1.60；
γ─基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3；
γm─基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3；
b─基础底面宽度，取5.60m；
d─基础埋深度，取1.80m。
解得地基承载力设计值 fa=337.20kPa
实际计算取的地基承载力设计值为：fa=337.20kPa
地基承载力特征值fa大于最大压力设计值Pmax=148.03kPa，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=157.78kPa，满足要求！
5.受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第8.2.7条。
验算公式如下：
Ft≤0.7βhpftamh0
式中βhp─受冲切承载力截面高度影响系数，取βhp=0.95；
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：
h0─承台的有效高度，取 h0=1.35m；
Pj─最大压力设计值，取 Pj=157.78kPa；
F1─实际冲切承载力：
F1=PjA1
F1=157.78×（5.60+4.40）×0.60/2=473.35kN。
允许冲切力：
0.7×0.95×1.57×3000×1350=4228402.50N=4228.40kN
实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！
6.承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第8.2.7条。
（1）抗弯计算，计算公式如下：
MI=a12[（2l+a'）（Pmax+P-）+（Pmax-p）l]
式中 a1─截面I-I至基底边缘的距离，取 a1=2.00m；
P─截面I-I处的基底反力：
a'─截面I-I在基底的投影长度，取 a'=1.60m。
经过计算得 M=2.002×[（2×5.60+1.60）×（157.78+92.04-2×2671.87/5.602）+（157.78-92.04）×5.60]/12=461.60kN.m。
（2）配筋面积计算，公式如下：
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第7.2条。
式中 α1─系数，当混凝土强度不超过C50时， α1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1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。
经过计算得 αs=461.60×106/（1.00×16.70×5.60×103×13502）=0.003
ξ=1-（1-2×0.003）0.5=0.003
γs=1-0.003/2=0.999
As=461.60×106/（0.999×1350×210.00）=1630.43mm2。
由于最小配筋率为0.15%，所以最小配筋面积为：11760mm2。
自升式附墙塔吊基础设计探讨 篇4
随着我国经济建设的不断发展, 各大中城市高层建筑不断增多, 塔式起重机的应用越来越广泛;塔吊已成为高层建筑施工垂直运输的主动脉。但是, 目前塔吊基础设计尚无规范可依, 各种设计文献介绍塔吊基础设计有关问题的亦不多见, 施工手册[1][2]也未列出塔吊基础设计章节, 本文对塔吊基础类型选择、风荷载、荷载组合和附墙等设计有关问题作比较详细论述, 仅供参考。
1 塔吊基础类型选择
1.1 塔吊基础类型
目前国内自升式附墙塔吊基础类型主要包括砼独立基础和桩基两大类。如果自然地基条件较好, 选择砼独立基础比较合理, 计算比较简单, 费用较低;如果自然地基较差, 包括回填土或淤泥质土较厚, 承载能力较低, 选择桩基比较安全可靠。选择桩基时, 其桩基形式最好与工程桩类型相同, 在施工工程桩时, 一并将塔吊桩基与工程桩一起施工, 节省桩机进退场费用。
1.2 塔吊不均匀沉降影响
在桩基选择型时应考虑基础不均匀沉降塔吊的影响, 因为塔吊对基础不均匀沉降极为敏感, 塔吊安装规范对塔吊倾斜度要求甚高。因此, 塔吊基础计算时应着重考虑沉降计算, 并考虑高压电线与邻近建筑物等阻碍对塔吊使用的影响。
1.3 注意事项
1.3.1 高层深基坑围护结构影响
城市高层建筑深基坑设有围护结构, 包括挡土墙、砼灌注桩、水泥搅拌桩、锚杆和土钉墙等形式, 由于塔吊基础与离建筑距离受到限制, 塔吊基础往往与围护结构相重叠, 如塔吊两个砼桩基落在水泥搅拌桩中, 另两个在自然土中, 这极易造成塔基不均匀沉降;在设计时应着重考虑这一点, 应尽力加长塔吊桩基长度, 防止不均匀沉降影响。有的深基坑有水平支撑, 当其水平支撑拆除时, 基坑围护桩及顶圈梁将产生很大位移, 这对塔吊基础影响很大, 会导致塔吊瞬时间严重倾斜, 如某工程深基坑钢筋砼水平支撑拆除时, 塔吊桩基承台发生较大水平位移, 其桩基上部 (大约长15m) 与地基产生空隙, 桩基承载能力瞬时急速下降, 塔基平台产生倾斜, 塔吊顶部倾斜值大大超过规范允许值。因此, 塔吊基础设计时应考虑该因素的影响。
1.3.2 利用工程桩作塔吊桩基
由于受到各种条件限制, 可以利用工程桩来作为塔吊桩基 (或利用一部份) , 此时应考虑工程桩承载力是否允许。由于高层建筑主体施工时, 室内地面墙体等装饰未施工, 楼面活荷载也未加上, 故工程桩承载力有一定的富余系数可满足塔吊基础传来荷载, 必要时应与设计单位商讨。我公司施工的哈市联通大厦塔吊利用建筑物大雨蓬处四个工程桩, 在4个桩顶部设置十字交叉砼大梁作为塔吊承台, 施工过程中, 塔吊使用良好, 顺利地完成施工任务。
1.3.3 软弱地基上独立基础设计
我公司施工的哈尔滨一个工程, 设置一台塔吊, 由于各种原因无法采用桩基作塔吊基础, 只能采用砼独立基础, 而其地质条件极差, 持力层是淤泥质土, 承载能力很低。我们采用扩大砼独立基础底面积办法进行设计, 在施工期间使用情况良好, 未发生不均匀沉降现象。通过该实例, 我们认为在砼独立基面设计时, 只要进行沉降计算, 严格控制塔基沉降量, 即使是承载能力很低的淤泥质土, 也可以保证塔吊安全运行。
2 风荷载
2.1 倾覆力矩与风荷载
国内生产的塔吊产品说明书中提供了塔吊自重, 水平力和倾覆力矩等参数, 但其中倾覆力矩是否包括风荷载, 未加以说明, 建议生产厂家的产品说明书应具体注明是否包括风荷载。 (一般限塔机所受最大荷载的工况都应该包括风荷载)
2.2 风荷载计算
根据《建筑结构荷载规范》 (G J9—87) 的有关规定, 风荷载值按下式计算:
式中W k———风荷载标准值, kN/m2;
Βz———z高度处的风振系数;
Μs———风荷载体型系数;
μE———风压高度变化系数;
W o———基本风压。kN/m2。
哈市地区的基本风压值取W o=0.45kN/m2。当塔吊附墙前高度为40m时, 市区高度变化系数W z=1.24。风载体型系数按桁架公式计算。其中桁架的档风系数φ=∑AC/Af·Ac W为珩架投影面积。计算风振系数∮, 先计算塔吊立柱钢构架杆件自振周期T, 当塔吊高取40m时, 根据经验公式T=0.01H=0.01×40=0.4秒。按规范公式βZ=1+ξ·V·φZ/UZ计算风振系数βZ
设塔吊钢两立柱距离为B, 则塔吊立柱线荷载为:W=WK×B
风荷载对塔吊基础产生的力矩为:M风=0.5W×H2
3 荷载分项系数与组合系数
3.1 荷载分项系数
采用建筑结构设计规定, 静荷载取1.2, 活荷载取1.4。
3.2 荷载组合系数
参考建筑结构框架剪力墙计算, 取值如下:静荷载取1.0;塔吊产品说明书中规定倾覆力矩取1.0, 风荷载取0.8～1.0。
4 塔吊基础计算
4.1 砼独立基础
由于塔吊主要荷载为倾覆力矩, 且值较大, 基础必须按下列公式计算。
4.1.1 防基础倾覆, 偏心率e应满足:e=M/ (G 1+G 2) ≤A/3
上式中M包括塔吊产品说明书中列出倾覆力矩、水平力产生弯矩和风荷载组合产生弯矩, G 1与G 2分别表示塔吊自重与砼基础自重, A为基础塔吊边长。
4.1.2 地基容许承载力 (1) 偏心距e≤A/6时, Pm ax= (G 1+G 2) / (A×B) +M/W≤1.2f (2) 偏心距e≤A/6时, Pm ax=2 (G 1+G 2) / (A×B) +M/W≤1.2f
上式中, A与B为独立基础边长。W为独立基础截面系数, f为基础承载力标准值。计算时应分别按塔吊工作与非工作状态考虑, 在塔吊安装与使用过程中几种不同结构形式分别进行计算。一般情况下, 塔吊最为不利情况为塔吊未附墙时, 塔吊实际高度, 非工作状态情况。
4.2 桩基
4.2.1 荷载
(1) 塔吊自重P。 (2) 塔吊基础自重Q。 (3) 塔基力矩M, 包括产品说明书中塔吊倾覆力矩, 塔吊水平力作用产生的力矩和风荷载以及地震荷载产生力矩之和。
若不考虑桩承台复合地基来进行计算, 则桩基竖向承载荷重为
上式中, M X、M Y为X与Y方向总力矩, Xi、Yi为第i桩至X或Y轴距离, n为桩的数量。
4.2.2 桩基竖向承载力按《建筑桩基技术规范》 (JG J94—94) 中公式进行计算桩基竖向承载力R, 桩基荷载效应满足:
roN≤R
roN m ax≤1.2R
塔吊基础设计论文 篇5
在西安北站地下通道及地铁车站施工过程中，当基坑分级放坡开挖以后，现场内施工道路被挖断，塔吊作为主要的工具，在吊装各种材料、机械设备等方面发挥着不可替代的作用。由于西安北站深基坑内为粉细砂层，不符合塔吊厂家要求的主硬岩层深度大于2 m、地基承载力大于200 kPa的要求，为此经过设计计算，塔吊基础采用承台桩基础形式，下部为4根直径1m桩长8m的钻孔灌注桩，上部为5×5 (m) 的承台。
2 确定设计参数
塔吊型号:QTZ63型塔式起重机，自重 (包括压重) F1=513 kN，最大起重荷载F2=60 kN，最大起重力矩630 kN·M;塔吊倾覆力矩:1 796.0 kN;塔吊无附墙起重最大高度H=40 m，塔身宽度B=1.6 m;承台基础混凝土强度:C35，厚度Hc=1.5 m，承台长度Lc或宽度Bc=5 m;承台钢筋级别:Ⅱ级，箍筋间距S=200 mm，保护层厚度:50mm;承台选用4根φ1.0 m钻孔桩，桩长8 m，单桩竖向承载力计算如下:
所以每根桩的承载力特征值为1830 kN;参考塔吊说明书可知:塔吊处于工作状态时:最大弯矩Mmax=1 335 kN·m，最大压力Pmax=511.2 kN;塔吊处于非工作状态时:最大弯矩Mmax=1 796 kN·m，最大压力Pmax=464.1 kN。
3 对塔吊基础抗倾覆弯矩的验算
取塔吊最大倾覆力矩，Mmax=1 796 kN·m，塔吊基础布置如图1。
3.1 x、y向，受力简图如图2
以塔吊中心O点为基点计算:
3.2 z向，受力简图如图3
以塔吊中心O点为基点计算:
4 承台桩基础计算
4.1 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
计算简图如图4。
图4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《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的第5.1.1条) 。
式中n—单桩个数，n=4;
F—作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，等同于前面塔吊说明书中的P;
G—桩基承台的自重;G=25×Bc×Bc×Hc=25×52×1.5=937.5 kN;
Mx, My—承台底面的弯矩设计值 (KN·m) ;
xi, yi—单桩相对承台中心轴的X、Y方向距离 (m) ;
Ni—单桩桩顶竖向力设计值 (KN) 。
经计算可得到单桩桩顶竖向力设计值最大压力:
现场实际施工中，承台桩选用4根长8 m的φ1.0 m桩，单根桩的承载力特征值为1830 kN (>785.4kN) 。
(2) 矩形承台弯矩的计算 (依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的第5.9.1条) 。
式中MX1, My1—计算截面处X、Y方向的弯矩设计值 (kN·m) ;
xi, yi—单桩相对承台中心轴的X、Y方向距离 (m) ;
Ni1—扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值 (kN) ，
Ni1=Ni-G/n。
经过计算得到弯矩设计值:
4.2 求矩形承台截面受力主筋
设计时针对现场实际情况进行钢筋验算，依据《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 第7.5条受弯构件承载力计算。
式中M—计算截面处的弯矩设计值 (kN·m) ;
K—安全系数，取1.4;
h0—承台计算截面处的计算高度, h0=1200 mm;
fy—钢筋受拉强度设计值, fy=300N/mm2。
X向弯矩设计值Mx1=2338.2 kN·m，配筋面积为:
选择26Φ20 (@200，实供A=8168.1mm2)
Y向弯矩设计值My1=2338.2 kN·m
配筋面积Asx=1.4×2338.2×106/ (0.9×1400×300) =8660 mm2
选择26Φ20 (@200，实供A=8168.1 mm2)
4.3 矩形承台截面抗剪切的验算
依据《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) 的第5.9.10条和第5.9.12条。根据前面计算方案可以得到X、Y方向桩对矩形承台的最大剪切力，考虑对称性，记为V=785.4KN，考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力应满足下面公式:
式中γ0—建筑桩基重要性系数，取1.0;
β—剪切系数，β=0.05;
fc—混凝土轴心抗压强度设计值, fc=16.70N/mm2;
b0—承台计算截面处的计算宽度，b0=5000 mm;
h0—承台计算截面处的计算高度，h0=1450 mm;
fy—钢筋受拉强度设计值, fy=300.00 N/mm2;
S—箍筋的间距，S=200 mm。
实际计算:
经过计算承台完全可以满足抗剪要求。
5 结束语
在西安北站地下通道及地铁车站施工中，选用了型号为QTZ63塔吊 (塔身截面2×2 m) ，起重臂长50 m，臂端最大吊重为2 t, 4绳时最大起重量为5 t，自由 (最大) 高度40 m，施工现场共布设了9台，工程施工全过程安全无事故。
摘要：在西安北站地下通道及地铁车站的施工中, 当深基坑分级放坡开挖全面展开施工以后, 现场内施工道路被挖断, 而塔吊作为主要的运输工具, 在吊装各种材料、机械设备等方面发挥着不可替代的作用。考虑到该地区的地质情况, 经过设计并进行受力计算后, 塔吊基础采用承台桩基础形式, 下部为4根直径1 m桩长8 m的钻孔灌注桩, 上部为5×5 (m) 的承台。同时选用型号为QTZ63塔吊, 起重臂长50 m, 臂端最大吊重为2 t, 4绳时最大起重量为5t, 自由高度40 m, 施工现场共布设了9台, 工程施工全过程安全无事故。
关键词：深基坑,粉细砂,塔吊基础,设计计算
参考文献
[1]JG J94-2008, 建筑桩基技术规范[S].
塔吊基础设计论文 篇6
关键词：石化建筑,高桩承台,塔吊基础,设计和施工,桩计算
1 工程概况
某石化建筑工程位于广州市, 场地东侧为9至11层民房, 南侧为文明路, 西侧是文德路, 北侧为6层民房, 施工场地狭小。本工程地下4层, 地上5层裙楼, 塔楼分为5栋, 地上建筑层数分别为:A栋25层 (99m) , B1栋29层 (99m) , B2、C1、C2栋为35层 (119m) 。总建筑面积16.4万㎡, 其中地上建筑面积12.3万㎡, 地下建筑面积4.1万㎡, 建筑基底面积约6000㎡。是一座超高层商业办公住宅综合大楼。
2 工程地质情况
(1) 杂填土层, 层厚1.50~3.80m, 层底埋深3.80m。 (2) 淤泥质土, 厚1.20~3.40m, 处在稳定水位中, 层底埋深2.40~8.60m。 (3) 粉质粘土, 厚1.30~10.00m, 其中有几层夹层从上至下分为可塑、硬塑、坚硬层等, 处在稳定水位中, 层底埋深11.60~28.10m。 (4) 全风化细砂岩, 厚2.30~4.70m, 处在稳定水位中, 岩底埋深10.60~19.80m。 (5) 强风化细砂岩, 厚2.1~8.00m, 处在稳定水位中, 岩底埋深20.70~27.40m。
3 塔吊基础验算
1#塔吊采用广西建筑机械厂生产的QTZ5515型号, 塔吊基础采用冲孔桩, 每个塔吊基础4条桩, 与塔吊承台及加强平台板组成小框架, 比较塔吊基础的工作状态和非工作状态的受力情况, 塔吊基础按非工作状态计算。塔吊与承台的连接方式为预埋螺栓式, 螺栓规格按厂家要求。
3.1 按最不利受力工况设计塔吊基础承台计算
工作状态基础承台所受垂直力最大, F Z.M A X=573.00K N, 取为塔吊自重, 即F1=573.00KN;
由使用说明书得:最大起重荷载F2=60.00K N;取非工作状态最大塔吊基座承台倾覆力矩进行抗倾覆验算, 即:M1=M Y.M A X=1726.00K N.m;非工作状态基础承承受的水平力最大, 取最大水平力F=H0=1.2×71=85.2K N计算塔吊桩抗拔力及高桩承台抗倾覆验算;塔吊起重高度H=140.00m, 塔身宽底B=1.8m;混凝土强度:承台C35, 桩身C30;钢筋级别:II级, 承台长度Lc或宽度Bc=4.6m;塔吊桩直径d=0.80m, 桩间距a=3.00m;塔基承台厚度HC=1.30m, 承台箍筋间距S=200mm, 保护层厚度:50mm;塔基承台上覆土厚度:D=0.00m;承台顶面设计标高:1#塔吊为-2.70m;塔基桩与开挖基坑地面接触处临界面标高-18.1m;高桩承台临空高度:1#塔机为L0=15.40m。
3.2 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
塔吊自重 (包括压重) F1=573.00KN;塔吊最大起重荷载F2=60.00 KN;作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=633.00KN;塔身传给基座的倾覆力矩M=1.4×1726.00=2416.40k N.m;塔吊承台高桩所受最大总倾覆力矩;M倾总=3728.5+85.2×Ym.max。
3.3 塔吊高桩承台位移和桩身最大内力计算
按照m法计算桩身最大弯矩:
计算依据《建筑桩基础技术规范》 (JGJ94-2008) 的第5.7.5条, 并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。为安全和简化计算, 本计算不考虑高桩承台框架空间整体共同作用这一有利因素。⑴经计算得到桩的水平变形系数:0.818/m。⑵计算最大弯矩位置:⑶桩底面地基土竖向抗力系数C0:C0=m0h=123×10.9=1340.7MN/m3=1340700K N/m 3。。⑷嵌岩桩:
3.4 矩形承台弯矩计算
压力产生的承台弯矩为M x 1=My1=958.73KN.m, 拔力产生的承台弯矩为Mx2=-87.07KN.m。
3.5 矩形承台截面主筋计算
承台底面配筋A s x=A s y=2609m m2, 承台顶面配筋A s x=A s y=2 3 6.0 5 m m 2。承台截面实配底筋为2 3 D 1 8@2 0 0, A s x=A s y=5824m m2>2609m m2;面筋实配23D16@200, Asx=Asy=4623mm2>2609mm2, 满足安全要求。
3.6 矩形承台截面抗剪切计算
根据3.5计算可得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力V=1931.7KN, 经过计算承台已满足抗剪要求, 只需构造配箍筋。
3.7 承台角桩抗冲切验算。
计算:2315.2K N>N1=576.6K N, 满足要求。
3.8 桩抗压承载力计算
根据3.5计算得到桩的轴向压力设计值, 取其中取大值N=965.85K N, 单桩竖向极限承载力标准值按以下公式计算:Quk=Qsk+Qpk=n∑qskli+qpkli。计算得单桩最大极限承载力标准值Q u k=2606.4K N。单桩竖向承载力特征值R a=2606.4/2=1303.2K N>965.85K N, 满足要求。
3.9 桩抗拔承载力验算
依据《建筑桩基础技术规范》 (J G J94-2008) , 承受拔力的桩基应按以下公式验算群桩基础呈整体和非整体破坏时基桩的抗拔承载力:Nk≤Tgk/2+Ggp, Nk≤Tuk/2+Gp。根据塔吊桩身埋入土层地质情况, 取抗拔系数为0.6。经计算, Nk=354KN
3.1 0 高桩承台桩身强度验算
(1) 桩身偏心受压正截面强度验算
基本资料:轴向压力设计值N=670.5k N, 桩身最大弯矩:Mmax.x=164.25k N.m, Mmax.y=164.25k N.m。桩顶弹性铰接、桩式框架柱计算长度Lox==10950mm, Loy=Lox=10950mm。结构构件的重要性系数go=1.1。圆形桩截面的直径d=800m m。混凝土强度等级为C30, fy=14.33N/mm2。钢筋抗拉强度设计值fy=300N/mm2。全部纵向钢筋的截面面积As由下列公式求得:
(2) 全部纵向钢筋的截面面积As由公式N≤1/ (1/Nuo+eo/Mu) 求得。As=4029mm2。
综上所述, 本工程塔吊采用QTZ5515时, 采用桩径D=800, 桩中心距为3m, 桩身埋入土层为10.9m, 桩身上端高出基坑底面15.4m, 高桩承台基础能满足塔吊安全使用要求。
格构式钢柱塔吊基础施工 篇7
随着工程建设的发展,地下室深度及规模越来越大,为了施工需要,有些塔吊必须安装于地下室部位。考虑塔吊需要尽早使用,同时减少塔吊基础施工时的开挖深度及难度,塔吊基础可以采用格构式钢柱塔吊基础。采用格构式钢柱塔吊基础可以在基坑开挖前及时安装使用,其受力明确、安全适用、施工方便。
与埋于地下室筏板下的塔吊基础相比,可不必先为塔吊基础施工进行土方开挖、临时支护及降水。
1 工法特点
1)格构式塔吊基础施工以及塔吊安装工作在基坑土方开挖之前完成,使之在土方及基坑施工阶段就可投入使用,缩短了工期,提高了工效。2)塔吊设置在地下室部位,加大了塔吊回转范围内对工作面的覆盖面积,减少了塔吊的覆盖盲区,提高了塔吊的工作效率。3)当地下水位较高时,采用格构式钢柱塔吊基础减少了塔吊基础施工时的降水工作。4)格构式钢柱穿过基础底板的位置加设了止水环和加强钢筋,保证了底板防水能力,减小了对结构基础底板的受力影响。5)适用范围广,可适用于软土、较厚填土层、较高地下承压水位等不良地质条件下的塔吊布置。
2 适用范围
塔吊需安装在地下室基坑内,地下室基础底标高较深,尤其是地下水位较高的工程。
3 工艺原理
格构式钢柱塔吊基础由承台基础、格构式钢柱、钢筋混凝土灌注桩等三部分组成,在土方开挖前施工完,待承台基础、灌注桩混凝土强度达到要求后,安装塔吊,验收后即可使用(见图1)。土方开挖过程中随挖土深度按分段逐段焊接水平支撑、斜撑。
4 施工工艺流程和操作要点
4.1 施工工艺流程
塔吊基础施工流程图见图2。
4.2 塔吊基础设计
4.2.1 塔吊基础位置设计
1)灌注桩、格构柱的位置应避开后浇带、地梁、工程桩等位置。
2)承台基础的投影位置应避开顶部的框梁,避免框梁断开。
3)承台基础的底标高应控制在地下水位以上。
4.2.2 塔吊基础计算
当塔身沿塔基对角线方向倾覆时:
承台基础、格构式钢柱所承受的风荷载标准值(ωk)按下式计算:
其中,ωk为风荷载标准值,k N/m2;βz为风振系数;μs为风荷载体型系数;μz为风压等效高度变化系数;ω0为基本风压,k N/m2。
承台基础、格构式钢柱所承受的风荷载对格构式钢柱产生的弯矩为:
其中,M风为承台基础、格构式钢柱所承受的风荷载对格构式钢柱产生的弯矩,k N·m;h台为承台基础的高度,m;a台为承台基础的边长,m;H格为格构式钢柱净高度,m;4为格构式钢柱的根数;a格为格构式钢柱的边长,m。
当塔身沿塔基对角线方向倾覆时,格构式钢柱底部、灌注桩顶部所承受的荷载:
其中,F1,2为当塔身沿塔基对角线方向倾覆时,格构式钢柱底部、灌注桩顶部所承受的荷载,k N;V为塔吊非工作工况时,对承台基础产生的垂直力,k N;G台为承台基础的自重,k N;G格为4根格构式钢柱的自重,k N;M为塔吊非工作工况时,对承台基础产生的弯矩,k N·m;H为塔吊非工作工况时,对承台基础产生的水平力,k N;l为格构柱的中心距离,m。
格构式钢柱受压整体稳定性应符合下列要求:
其中,Nmax为格构式钢柱单柱最大轴心受压力设计值,即当塔身沿塔基对角线方向倾覆时,格构式钢柱底部、灌注桩顶部所承受的荷载;A为格构式钢柱毛截面面积,即分肢毛截面面积之和;φ为格构式钢柱轴心受压稳定系数;f为钢材的抗压、抗拉强度设计值。
钢筋混凝土灌注桩单桩竖向极限承载力特征值应符合下列要求:
其中,Ra为单桩竖向极限承载力特征值;K为安全系数,取K=2;Quk为单桩竖向极限承载力标准值;Qsk,Qpk分别为总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值;u为桩身周长;qsik为用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力;li为桩周第i层土的厚度;α为桩端阻力修正系数;psk为桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值(平均值);Ap为桩端面积。
4.3 施工要点
1)当灌注桩在水下浇筑时,应提高一个强度等级。2)当工程基础筏板混凝土为抗渗混凝土时,应在格构柱分肢四周焊接止水钢板;当格构柱内混凝土不能剔凿清除时,在格构柱分肢四周满焊缀板,待格构柱拆除后,顶部加焊钢板(按降水井封井处理)。3)承台基础下的土方开挖应待承台基础混凝土强度达到100%后方可进行;格构钢柱下的斜撑应随挖土随焊接,严禁超挖。4)承台基础的厚度应大于塔吊地脚螺栓的长度。格构柱锚入承台基础内的长度不应小于承台基础高度的一半,且不应小于600 mm。5)塔机安装应在基础验收后进行,一次性安装高度不宜超高《塔机使用说明书》规定的最大独立高度的一半,宜分次升高至所需的最大独立高度。6)塔吊的附墙高度应从格构钢柱底部算起。7)塔吊基础的防雷接地应通过格构钢柱分肢接入大地,确保防雷接地安全。
5 安全措施
1)塔机安装完毕后,应按要求进行验收、备案,取得准用证后方可使用。2)土方开挖时应分层开挖,每层的挖土深度同水平支撑、斜撑的间距,每层土开挖后,待水平支撑、斜撑焊接完毕验收合格后,方可进行下一层土方开挖。3)塔吊安装后、每步土方开挖前后,钢支撑焊接前,应进行塔吊垂直度、位移检测。
摘要：针对格构式塔吊基础的工法特点,介绍了该工法的适用范围及工艺原理,阐明了塔吊基础的设计方法,总结了其施工工艺流程与施工要点,以满足地下室大规模施工的需要。
关键词：塔吊基础,特点,原理,要点
参考文献
钢格构柱塔吊基础的施工与计算 篇8
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].
塔吊基础设计论文 篇9
(一) 塔吊基础的定位
塔吊基础的定位包含水平和垂直两个方向的定位。水平方向的定位是指塔吊基础在施工现场的位置, 垂直定位是指塔吊基础的标高。
1. 水平定位应注意的问题
(1) 应充分发挥塔吊的作用, 尽可能使起重臂覆盖整个在建建筑物和作业现场。
(2) 应使吊臂的覆盖范围尽可能避开高压线, 满足JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》所规定的安全距离。如果小于安全距离, 一定要用毛竹或木杆搭设防护架, 防止塔吊的吊索或吊物碰到高压线, 同时在防护架一侧用钢筋网、设接地进行屏蔽。
(3) 在作业范围内, 应尽可能减少障碍物, 提高工作效率, 例如施工临时用电架空线离混凝土搅拌机较近, 妨碍混凝土的吊运, 可考虑使用电缆埋地敷设。
(4) 考虑与建筑物的最佳距离, 保证塔身不阻碍外脚手架的搭设和在降塔时司机室、走台、起重臂、平衡臂等部位不与外挑的阳台、雨篷等相碰。
(5) 塔吊基础应与建筑物基础保持一定距离, 避免相互影响。
(6) 自由高度超过说明书规定需要安装附墙时, 还要考虑建筑物结构有无安装附墙的合适位置。
(7) 保证组拆装时必要的作业场地。
2. 垂直定位应注意的问题
(1) 根据地质勘察报告, 如果地基承接能力不能满足基础图要求时, 应重新设计塔吊基础, 扩大基础的边长, 在保证基础抗冲切强度和地脚螺栓预埋深度的前提下, 尽量降低基础的高度。
(2) 塔吊基础表层土的承接力较差时可考虑用砂石层换土的方法进行处理。
(二) 基础施工过程中应注意的问题
1. 基础用机械开挖后, 应进行人工修整, 使其达到基础图要求。
曾经有一个工地的塔吊把基础挖成了锅底状, 这样基础对土壤的压力会产生一个沿圆弧方向的切向分力, 使塔吊产生一个转动的趋势, 不利于塔吊的稳定性, 这样易发生倾覆事故。
2. 应在基础下面做100mm厚的砂石垫层, 用打夯机夯实。
因为砂石垫层的透水性大, 软弱土层受压后, 垫层可作为良好的排水面, 使基础下面的孔隙水压力迅速消散, 加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度, 避免地基土塑性破坏。
3. 基础地脚螺栓的摆放是基础施工的一个关键工序。
施工单位应保证地脚螺栓位置和伸出长度的准确性。地脚螺栓在基础中的埋置深度以螺栓直径的25~30倍为宜, 并保证螺栓尾端露出十字梁压板螺母2~3牙以上。为保证螺栓与基础连接的可靠性, 可在地脚螺栓下端的钩中穿一根横向圆钢。为防止在在浇筑混凝土时地脚螺栓产生移位, 可采用焊接的方法把地脚螺栓固定在基础钢筋上, 但焊接会产生局部应力集中, 因此对地脚螺栓只能点焊, 起到固定作用即可。
4. 基础混凝土达到一定强度后, 可用高标号砂浆对基础表面找平, 其误差不得超过1‰。
5. 为防止基础积水, 基础表面高于周围地面为宜。
如基础表面低于周围地面, 应采取排水措施, 及时排除基础积水。
6. 混凝土强度不低于C35, 浇筑时应留置试块, 塔机安装时的基础混凝土强度应达到设计强度的80%以上。