1. 项目概况
上海嘉定印象城为中国商业地产排名前三名的印力集团投资兴建的集商业、交通及各种配套设施的城市地标建筑, 融合购物、娱乐、餐饮、休闲、大型超市等多种业态, 是全方位提升嘉定商业购物时尚形象的巨型商业航母, 是上海西北区域业态最全、商业设施最新、商业体量最大的独立商业中心。
上海嘉定印象城位于上海市嘉定区南翔镇, 地下三层、地上六层, 总用地面积54254㎡, 地块平面梯形, 南北长约223m、东西宽约312m;总建筑面积321990.18㎡, 其中地上总建筑面积194430.73㎡、地下总建筑面积127559.45㎡, 项目效果图及BIM建模图见图1所示。
2. 塔吊基础选型
本工程基坑总面积约46600㎡、总延长约867m, 基坑普遍开挖深度14.2m, 基坑土方总量约64万m3, 基坑支护采用钻孔灌注桩结合三轴搅拌桩止水帷幕、竖向设置三道内支撑+首道撑设置栈桥方案。
本工程塔吊基础选型是现场关键工作之一, 是应首先考虑的问题。结合主体工程体量及规模庞大, 施工场地狭小、工期紧、任务重、施工难度大、交叉作业多, 地下室三层结构的设计平面尺寸较大的特点, 本工程塔吊数量多、选型大、群塔复杂, ±0.0以下考虑为格构式钢结构+钻孔灌注桩基础型式, 结合工程周边道路通行实际情况, 工程塔吊需在桩基施工达龄期后、土方开挖前安装。
本工程塔吊选型大 (QTZ125T.M、QTZ250T.M) , 塔吊格构式钢结构基础安全性要求高, 需有专项设计与施工方案, 通过专家审核论证, 并严格按论证方案落实具有资质的专业单位及操作人员进行加工制作至现场预埋及安装, 比一般直接在地下室底板上安装塔吊的方案复杂、程序多、周期长、难度大, 需尽快达到落实方案与制作、落实安装的程度, 不可耽误现场塔吊桩施工、格构柱预埋的关键期, 影响前期桩基工程推进。本工程塔吊正负零以下格构式钢结构基础实物见图2所示。
3. 设计依据
上海嘉定印象城项目设计施工图、塔式起重机使用说明书、《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011) 、《钢结构设计规范》 (GB50017-2003) 、《建筑桩基础技术规范》 (JGJ94-2008) 、上海市基坑工程技术规范 (DG/TJ08-61-2010) 、上海市工程建设规范《地基基础设计规范》 (DGJ08-11-2010) 、《建筑起重机械安全监督管理规定》建设部第166号令、《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》 (JGJ196-2010) 、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》 (JGJ/T187-2009) 。
根据工程平面布置及施工综合效率, 为较好解决大面积深基坑工程提早使用塔吊的问题, 选用七台塔式起重机, 分别为QTZ125T.M和QTZ250T.M两种选型, 且塔吊基础选型为格构式钢结构基础, 以提早使用塔吊, 降低劳动强度, 加快工程施工进度。
4. 计算参数
4.1塔吊钢承台下布设4根钢格构柱, 单根钢格构柱采用4根L200×24等边角钢及L16×500×200缀板焊接而成, 格构柱断面形式为540mm×540mm方形, 缀板中心距500mm, 角钢及缀板均选用Q345B钢。格构柱下端锚入钻孔灌注桩4m, 灌注桩顶标高为-15.4m, 格构柱型钢顶标高为-2.2m, 格构柱型钢底标高为-19.4m。
4.2本项目共布置2种型号的塔吊, 按照安装70m臂长进行受力计算, 为简化设计加工工作量, 7台塔吊基础的格构柱和钢平台设计成相同的尺寸, 因此计算按照7台塔吊中的最大型号QTZ250T.M计算。
4.3根据QTZ250T.M说明书知基础在最大独立高度48.7m时受力数据如下表:
4.4格构柱下采用四根混凝土钻孔灌注桩, 桩型为ZHB2, 桩径d=1000mm, 桩间距a=3m, 呈正方形布置, 桩身混凝土设计强度水下C30混凝土, 钢筋笼全长布置, 主筋18C16统长, 桩螺旋箍筋C8@250, 加劲箍C14@1500, 加密区为5d C8@100 (灌注桩在格构柱插入部位的箍筋应加密) 。灌注桩施工严格按照相关技术规程、规范施工, 桩径允许偏差正负50mm, 垂直度允许偏差1%, 桩位允许偏差100mm。
4.5地质状况。具体详见本工程岩土工程勘察报告。
5. 灌注桩承载力验算
本工程塔吊基础采用φ1000钻孔灌注桩, 混凝土设计强度水下C30混凝土, 钻头直径为桩的设计直径, 采用回转钻机成孔, 孔口吊筋法分段吊放焊接钢筋笼, 导管法灌注水下混凝土的工艺成桩方法。混凝土浇筑应适当大于桩顶设计标高 (不小于800mm) , 凿除浮浆后的桩顶混凝土标号必须满足设计要求。
塔吊基础桩:n:桩数量4根/a:桩间距3000mm
抗压力计算公式:
抗拔计算公式是:
公式中:F自:基础钢平台重量50k N
h:基础钢平台高度0.5m
(1) 工作状态:
(2) 非工作状态:
用以上计算的最大值为计算依据, 即:
桩最大抗压力:, 满足设计要求!
桩最大抗拔力:, 满足设计要求!
6. 格构柱验算
6.1 格构柱的整体稳定性计算
格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式:
根据换算长细比, 满足设计要求!
查《钢结构设计规范》得到
经过计算得到X方向的强度值:
不大于设计强度215N/mm2, 满足要求!
同理:Y方向的强度值为36.84N/mm2, 不大于设计强度215N/mm2, 满足要求!
6.2 格构分肢的长细比验算
分肢选取20号角钢b×d×r=200×24×18mm, 其回转半径i=6.07cm。
且小于等于40, 满足设计要求!
6.3 斜腹杆的整体稳定承载力验算
塔吊旋转时对其基础产生的最大作用力:
满足要求!
7. 钢平台强度验算
7.1 强度验算
整体验算:
抗弯强度
满足设计要求!
因钢梁垂直方向受剪力较大, 受力较大的部分为塔吊支腿中心至相邻格构柱中心部分, 需对其局部添加筋板, 具体添加筋板如下:
塔吊支腿位置与格构柱位置, 对钢梁内布置横向筋板, 筋板厚度20mm。
图3、图4所示截面积:
局部压力力部分已布置加劲肋, 满足设计规范要求。
8. 施工体会
8.1由于塔吊钢立柱定位要求较高, 现场采用定位架定位, 将用定位的四个点引测至型托梁上, 垂直方向用两台经纬仪进行位置控制, 标好位置, 同时报请监理人员根据引测记录再次进行复核, 在钢筋笼入孔后, 格格柱位置安装定位导向架, 架高1500mm, 架体为16槽钢对拼焊接, 导向架中部定位孔每边与格构柱大50mm, 便于螺柱连接和柱位调整, 格构柱顶至导向架设置与格构柱同规格导柱, 导柱与下部格构柱四边通过螺栓连接, 格构柱在下落过程中用靠尺进行检测, 最终保证格构柱中心及方位符合设计要求, 并上紧螺杆固定, 防止位移, 然后在格构柱内下串桶浇筑混凝土。
8.2现场通过测量和多次复核, 报监理审批多道审查, 保证钢平台的位置和标高准确无误。保证格构柱的长度, 确保格构柱封口板的标高及水平。格构柱顶板与L200角钢焊缝高度不小于20mm, 满焊。格构柱顶板与主角钢之间每面设置3件12mm筋板, 筋板焊缝高度为12mm, 满焊。钢平台与格构柱顶板之间焊缝高度不小于25mm, 正反两面均需焊接。钢平台吊装完成后, 应对整个钢平台涂刷防锈漆, 特别是焊缝部位。
8.3焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《钢结构焊接规范 (GB50661-2011) 的规定。焊工必须经考试合格并取得合格证书。持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。焊接采用电弧焊, 为防止空气侵入焊接区域而产生裂纹或气孔, 应采用短弧焊。焊接过程中, 热影响区在高温停留时间不宜过长, 以免晶粒过大。焊缝表面焊波应均匀, 不得有裂纹、未融合、夹渣、焊瘤、咬边、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷, 焊接区不得有飞溅物。焊缝的尺寸和高度要符合设计和规范要求。
8.4采用格构式塔吊基础, 大大提高了基础施工效率, 施工过程中项目部指定专门技术人员进行监督旁站, 项目部质检员严格按照规范要求控制施工, 加强过程控制, 保证了施工质量和施工周期。
摘要：上海嘉定印象城项目体量及规模庞大, 施工场地狭小、工期紧、任务重、施工难度大、交叉作业多, 地下室三层结构的设计平面尺寸较大的特点, 本工程塔吊数量多、选型大、群塔复杂, ±0.0以下考虑为格构式钢结构+钻孔灌注桩基础型式。塔吊格构式钢结构基础安全性要求高, 需有专项设计与施工方案, 通过专家审核论证, 并严格按论证方案落实具有资质的专业单位及操作人员进行加工制作至现场预埋及安装, 加强过程控制, 保证了工程质量和施工周期。
关键词：塔吊基础选型,格构式钢结构基础,设计与施工
参考文献
[1] 扬嗣信, 高层建筑施工手册 (第二版) , 中国建筑工业出版社2001.
[2] 塔式起重机设计规范.
[3] 建筑地基基础设计规范.
[4] 建筑结构荷载规范.