塔吊基础计算稿.doc

矩形格构式基础计算书一、塔机属性塔机型号ST60/15塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)38.8塔机独立状态的计算高度H(m)41.8塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m)2二、塔机荷载塔机竖向荷载简图 1、塔机自身荷载标准值塔身自重G0(kN)358.3起重臂自重G1(kN)60起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)25小车和吊钩自重G2(kN)40最大起重荷载Qmax(kN)100最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)20最大起重力矩M2(kN.m)2176平衡臂自重G3(kN)64.8平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)6.3平衡块自重G4(kN)200平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)14.4 2、风荷载标准值k(kN/m2)工程所在地上海 上海基本风压0(kN/m2)工作状态0.2非工作状态0.55塔帽形状和变幅方式锥形塔帽，小车变幅地面粗糙度C类(有密集建筑群的城市市区)风振系数z工作状态1.77非工作状态1.87风压等效高度变化系数z0.93风荷载体型系数s工作状态1.95非工作状态1.95风向系数1.2塔身前后片桁架的平均充实率00.4风荷载标准值k(kN/m2)工作状态0.81.21.771.950.930.20.62非工作状态0.81.21.871.950.930.551.8 3、塔机传递至基础荷载标准值工作状态塔机自重标准值Fk1(kN)358.3+60+40+64.8+200723.1起重荷载标准值Fqk(kN)100竖向荷载标准值Fk(kN)723.1+100823.1水平荷载标准值Fvk(kN)0.620.4241.820.73倾覆力矩标准值Mk(kNm)6025+4020-64.86.3-20014.4+0.9(2176+0.520.7341.8)1360.09非工作状态竖向荷载标准值Fk(kN)Fk1723.1水平荷载标准值Fvk(kN)1.80.4241.860.19倾覆力矩标准值Mk(kNm)6025-64.86.3-20014.4+0.560.1941.8530.27 4、塔机传递至基础荷载设计值工作状态塔机自重设计值F1(kN)1.2Fk11.2723.1867.72起重荷载设计值FQ(kN)1.4FQk1.4100140竖向荷载设计值F(kN)867.72+1401007.72水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.420.7329.02倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(6025+4020-64.86.3-20014.4)+1.40.9(2176+0.520.7341.8)2101.78非工作状态竖向荷载设计值F(kN)1.2Fk1.2723.1867.72水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.460.1984.27倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(6025-64.86.3-20014.4)+1.40.560.1941.8-384.73三、桩顶作用效应计算承台布置桩数n4承台高度h(m)1.5承台长l(m)4.5承台宽b(m)4.5承台长向桩心距al(m)2.5承台宽向桩心距ab(m)2.5桩直径d(m)0.85承台参数承台混凝土等级C30承台混凝土自重C(kN/m3)25承台上部覆土厚度h(m)0承台上部覆土的重度(kN/m3)19承台混凝土保护层厚度(mm)50配置暗梁否矩形桩式基础布置图 承台及其上土的自重荷载标准值： Gk=bl(hc+h)=4.54.5(1.525+019)=759.38kN 承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2759.38=911.25kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(2.52+2.52)0.5=3.54m 1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(823.1+759.38)/4=395.62kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L =(823.1+759.38)/4+(1360.09+20.738.25)/3.54=828.68kN Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L =(823.1+759.38)/4-(1360.09+20.738.25)/3.54=-37.45kN 2、荷载效应基本组合 荷载效应基本组合偏心竖向力作用下： Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)/L =(1007.72+911.25)/4+(2101.78+29.028.25)/3.54=1141.94kN Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L =(1007.72+911.25)/4-(2101.78+29.028.25)/3.54=-182.45kN四、格构柱计算格构柱参数格构柱缀件形式缀板格构式钢柱的截面边长a(mm)480格构式钢柱计算长度H0(m)10.5缀板间净距l01(mm)700格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)3格构柱分肢参数格构柱分肢材料L140X12分肢材料截面积A0(cm2)32.51分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)2.77格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)603.68分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)3.9分肢材料强度设计值fy(N/mm2)235分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm2)215格构柱缀件参数格构式钢柱缀件材料42020012格构式钢柱缀件截面积A1x(mm2)2400焊缝参数角焊缝焊脚尺寸hf(mm)10焊缝计算长度lf(mm)200焊缝强度设计值ftw(N/mm2)160 1、格构式钢柱换算长细比验算 整个格构柱截面对X、Y轴惯性矩： I=4I0+A0(a/2-Z0)2=4603.68+32.51(48.00/2-3.90)2=54952.18cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=1050/(54952.18/(432.51)0.5=51.08 分肢长细比：1=l01/iy0=70.00/2.77=25.27 分肢毛截面积之和：A=4A0=432.51102=13004mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：0 max=(x2+12)0.5=(51.082+25.272)0.5=56.99 满足要求！ 2、格构式钢柱分肢的长细比验算 1=25.27min(0.50max，40)=min(0.556.99，40)=28.49 满足要求！ 3、格构式钢柱受压稳定性验算 0max(fy/235)0.5=56.99(215/235)0.5=54.51 查表钢结构设计规范GB50017附录C：b类截面轴心受压构件的稳定系数：=0.833 Qmax/(A)=1141.94103/(0.83313004)=105.42N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ 4、缀件验算 缀件所受剪力：V=Af(fy/235)0.5/85=1300421510-3(235/235)0.5/85=32.89kN 格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+20=70.00+20=90cm 作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=32.890.9/4=7.4kNm 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.48-20.039=0.4m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2b1)=32.890.9/(20.4)=36.82kN 角焊缝面积：Af=0.8hflf=0.810200=1600mm2 角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7102002/6=46667mm3 垂直于角焊缝长度方向应力：f=M0/Wf=7.4106/46667=159N/mm2 垂直于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af=36.82103/1600=23N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(159/1.22)2+232)0.5=132N/mm2ftw=160N/mm2 满足要求！五、桩承载力验算桩参数桩混凝土强度等级C30桩基成桩工艺系数C0.75桩混凝土自重z(kN/m3)25桩混凝土保护层厚度(mm)35桩入土深度lt(m)25桩配筋自定义桩身承载力设计值否桩混凝土类型钢筋混凝土桩身普通钢筋配筋HRB335 1822地基属性是否考虑承台效应否土名称土层厚度li(m)侧阻力特征值qsia(kPa)端阻力特征值qpa(kPa)抗拔系数承载力特征值fak(kPa)杂填土1.87.5150.75-粉质土1.710150.75-淤泥质粉质土0.712150.75-粉质粘土213150.75-淤泥质粉质粘土4.520200.75-淤泥质粘土622.5160.75-灰色粘土445200.75-灰色粉质粘土750320.75-灰色粉质粘土960450.75-灰色粘质粉土370550.75-灰色粉质粘土14.560500.75- 考虑基坑开挖后，格构柱段外露，不存在侧阻力，此时为最不利状态 1、桩基竖向抗压承载力计算 桩身周长：u=d=3.140.85=2.67m 桩端面积：Ap=d2/4=3.140.852/4=0.57m2 Ra=uqsiali+qpaAp =2.67(2.4520+622.5+445+5.850)+320.57=1764.57kN Qk=395.62kNRa=1764.57kN Qkmax=828.68kN1.2Ra=1.21764.57=2117.48kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-37.45kN0 按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk=37.45kN 桩身的重力标准值：Gp=ltApz=250.5725=354.66kN Ra=uiqsiali+Gp=2.67(0.752.4520+0.75622.5+0.75445+0.755.850)+354.66=1664.46kN Qk=37.45kNRa=1664.46kN 满足要求！ 3、桩身承载力计算 纵向普通钢筋截面面积：As=nd2/4=183.14222/4=6842mm2 (1)、轴心受压桩桩身承载力 荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=1141.94kN cfcAp+0.9fyAs=(0.75140.57106 + 0.9(3006842.39)10-3=8138.62kN Q=1141.94kNcfcAp+0.9fyAs=8138.62kN 满足要求！ (2)、轴心受拔桩桩身承载力 荷载效应基本组合下的桩顶轴向拉力设计值：Q=-Qmin=182.45kN fyAS=3006842.3910-3=2052.72kN Q=182.45kNfyAS=2052.72kN 满足要求！ 4、桩身构造配筋计算 As/Ap100%=(6842.39/(0.57106)100%=1.21%0.45% 满足要求！六、承台计算承台配筋承台底部长向配筋HRB400 28200承台底部短向配筋HRB400 28200承台顶部长向配筋HRB400 20200承台顶部短向配筋HRB400 20200 1、荷载计算 承台有效高度：h0=1500-50-28/2=1436mm M=(Qmax+Qmin)L/2=(1141.94+(-182.45)3.54/2=1696.15kNm X方向：Mx=Mab/L=1696.152.5/3.54=1199.36kNm Y方向：My=Mal/L=1696.152.5/3.54=1199.36kNm 2、受剪切计算 V=F/n+M/L=1007.72/4 + 2101.78/3.54=846.4kN 受剪切承载力截面高度影响系数：hs=(800/1436)1/4=0.86 塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(2.5-2-0.85)/2=-0.18m a1l=(al-B-d)/2=(2.5-2-0.85)/2=-0.18m 剪跨比：b=a1b/h0=-175/1436=-0.12，取b=0.25； l= a1l/h0=-175/1436=-0.12，取l=0.25； 承台剪切系数：b=1.75/(b+1)=1.75/(0.25+1)=1.4 l=1.75/(l+1)=1.75/(0.25+1)=1.4 hsbftbh0=0.861.41.431034.51.44=11176.73kN hslftlh0=0.861.41.431034.51.44=11176.73kN V=846.4kNmin(hsbftbh0， hslftlh0)=11176.73kN 满足要求！ 3、受冲切计算 塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=2+21.44=4.87m ab=2.5mB+2h0=4.87m，al=2.5mB+2h0=4.87m 角桩位于冲切椎体以内，可不进行角桩冲切的承载力验算！ 4、承台配筋计算 (1)、承台底面长向配筋面积 S1= My/(1fcbh02)=1199.36106/(1.0414.3450014362)=0.009 1=1-(1-2S1)0.5=1-(1-20.009)0.5=0.009 S1=1-1/2=1-0.009/2=0.996 AS1=My/(S1h0fy1)=1199.36106/(0.9961436360)=2331mm2 最小配筋率：=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,451.43/360)=max(0.2,0.18)=0.2% 梁底需要配筋：A1=max(AS1, bh0)=max(2331,0.00245001436)=12925mm2 承台底长向实际配筋：AS1=14471mm2A1=12925mm2 满足要求！ (2)、承台底面短向配筋面积 S2