格构式钢平台基础Ⅰ计算书.doc

格构式钢平台基础计算书 计算依据： 1、塔式起重机混凝土基础工程技术规程JGJ/T187-2009 2、混凝土结构设计规范GB50010-2010 3、建筑桩基技术规范JGJ94-2008 4、建筑地基基础设计规范GB50007-2011 5、钢结构设计规范GB50017-2003 一、塔机属性塔机型号QTZ63(TC5610)-中联重科塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)40.5塔机独立状态的计算高度H(m)43塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m)1.6 二、塔机荷载 1、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)464.1起重荷载标准值Fqk(kN)47.1竖向荷载标准值Fk(kN)511.2水平荷载标准值Fvk(kN)18.3倾覆力矩标准值Mk(kNm)1335非工作状态竖向荷载标准值Fk(kN)464.1水平荷载标准值Fvk(kN)73.9倾覆力矩标准值Mk(kNm)1552 2、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)1.35Fk11.35464.1626.535起重荷载设计值FQ(kN)1.35Fqk1.3547.163.585竖向荷载设计值F(kN)626.535+63.585690.12水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk1.3518.324.705倾覆力矩设计值M(kNm)1.35Mk1.3513351802.25非工作状态竖向荷载设计值F(kN)1.35Fk1.35464.1626.535水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk1.3573.999.765倾覆力矩设计值M(kNm)1.35Mk1.3515522095.2 三、钢平台计算钢平台底标高(m)1钢平台宽b(m)0.61钢平台板厚t(mm)20塔吊基础节加固杆件截面类型槽钢塔吊基础节加固杆件型号16a号槽钢钢平台总重Gp1(kN)6格构式钢柱总重Gp2(kN)30锚栓孔直径R(mm)36钢平台与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf1(mm)10节点板与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf2(mm)：10钢平台单边节点板个数n12节点板厚t1(mm)16节点板高h1(mm)200节点板宽b1(mm)75钢平台验算方式双向板双向板的支撑形式四边简支钢板抗弯强度设计值f(N/mm2)215钢平台底标高(m)1基础节螺栓螺栓强度等级高强螺栓10.9级螺栓直径d(mm)30螺栓个数n12螺栓有效直径de(mm)27螺栓抗剪强度设计值fvb(N/mm2)310螺栓抗拉强度设计值ftb(N/mm2)500 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.263m 1、钢板强度验算 荷载效应基本组合偏心竖向力作用下： Qmax1=F/n+M/L=626.535/4+2095.2/2.263=1082.484kN Qmin1=F/n-M/L=626.535/4-2095.2/2.263=-769.217kN 简化钢平台板为双向板(断面扣除2个锚栓孔直径)承载计算, 钢板自重：q=1.3578.5t =1.3578.50.02=2.119Kn/m2 板的支撑方式为四边简支，板在两个方向的长度lx=ly=a，查双向板在均布荷载作用下的内力系数表得最大弯矩在跨中，Mx=My，弯矩系数为0.0479 M中1=0.048(qa+Qmax/a)a2=0.048(2.1190.46+1082.484/0.46)0.462=23.861kNm M中2=0.048(qa+Qmin/a)a2=0.048(2.1190.46+(-769.217)/0.46)0.462=-16.939kNm M=23.861kNm hc=(Ac(80+t)+(a-2R)t2/2)/(Ac+(a-2R)t)=(2195(80+20)+(460-236)202/2)/(2195+(460-236)20)=29.844mm W=(a-2R)t3/12+(a-2R)t(hc-t/2)2+Ix+Ac(80+t-hc)2)/max(160+t-hc)，hc)=(460-236)203/12+(460-236)20(29.844-20/2)2+8662000+2195(80+20-29.844)2)/max(160+20-29.844)，29.844)=151708.392mm3 =M/W=23.861106/151708.392=157.282N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ 2、基础节螺栓验算 每个螺栓所受剪力： Nvb=nvd2fvb/4=1302310/4=219.126kN； 螺栓所受剪力：Nv=Fv/n=99.765/12=8.314kN219.126kN 满足要求！ 螺栓抗拉验算： Ntb=de2ftb/4=272500/4=286.278kN 螺栓抗拉验算：Nt=Qmin1/(n/4)=769.217/(12/4)=256.406kN286.278kN 满足要求！ 螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算： (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(8.314/219.126)2+(256.406/286.278)2)0.5=0.896 1 满足要求！ 3、焊缝验算 荷载效应基本组合偏心竖向力作用下： Qmax2=(F+1.35Gp1)/n+M/L=(626.535+1.356)/4+2095.2/2.263=1084.509kN Qmin2=(F+1.35Gp1)/n-M/L=(626.535+1.356)/4-2095.2/2.263=-767.192kN 钢平台与格构柱连接角焊缝：hf1=10mm 焊缝长度lw1=42l =42160=1280mm 节点板与钢平台连接采用双面角焊缝：hf2=10mm 焊缝长度lw2=42n1b1=42275=1200mm 考虑安装焊缝折减系数取0.8 焊缝应力：=Qmin2/(0.80.7(lw1hf1+ lw2hf2)=767.192103/(0.80.7(128010+120010)=55.241N/mm2f=160N/mm2 满足要求！ 节点板与格构柱连接采用双面角焊缝：hf2=10mm 焊缝长度lw3=42n1h1=422200=3200mm 考虑安装焊缝折减系数取0.8 焊缝应力：=N/(0.80.7lw3hf2)=1084.509103/(0.80.7320010)=60.519N/mm2f=160N/mm2 满足要求！ 四、桩顶作用效应计算基础布置桩数n4长向桩心距al(m)1.6宽向桩心距ab(m)1.6桩直径d(m)800 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.263m 1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gp1+Gp2)/n=(464.1+6+30)/4=125.025kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gp1+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/L =(464.1+6+30)/4+(1552+73.95.92)/2.263=1004.263kN Qkmin=(Fk+Gp1+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L =(464.1+6+30)/4-(1552+73.95.92)/2.263=-754.213kN 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+1.35(Gp1+Gp2)/n+(M+Fvh)/L =(626.535+1.35(6+30)/4+(2095.2+99.7655.92)/2.263=1355.755kN Qmin=(F+1.35(Gp1+Gp2)/n-(M+Fvh)/L =(626.535+1.35(6+30)/4-(2095.2+99.7655.92)/2.263=-1018.187kN 五、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)460格构式钢柱长度H0(m)8.9缀板间净距l01(mm)310格构柱伸入灌注桩的锚固长度hr(m)3格构柱分肢参数格构柱分肢材料L160X16分肢材料截面积A0(cm2)49.07分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)3.14格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)1175.08分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)4.55分肢材料屈服强度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42430020格构式钢柱缀件截面积A1x(mm2)6000缀件钢板抗弯强度设计值f(N/mm2)215缀件钢板抗剪强度设计值(N/mm2)125焊缝参数角焊缝焊脚尺寸hf(mm)10焊缝计算长度lf(mm)584焊缝强度设计值ffw(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=41175.08+49.07(46.00/2-4.55)2=71514.523cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=890/(71514.523/(449.07)0.5=46.626 分肢长细比：1=l01/iy0=31.00/3.14=9.873 分肢毛截面积之和：A=4A0=449.07102=19628mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：0 max=(x2+12)0.5=(46.6262+9.8732)0.5=47.66 0max=47.66=150 满足要求！ 2、格构式钢柱分肢的长细比验算 1=9.873min(0.50max，40)=min(0.550，40)=25 满足要求！ 3、格构式钢柱受压稳定性验算 0max(fy/235)0.5=50(235/235)0.5=50 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：=0.856 Qmax/(A)=1355.755103/(0.85619628)=80.692N/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=1962821510-3(235/235)0.5/85=49.647kN 格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+30=31.00+30=61cm 作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=49.6470.61/4=7.571kNm 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.46-20.0455=0.369m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2b1)=49.6470.61/(20.369)=41.036kN = M0/(bh2/6)=7.571106/(203002/6)=25.237N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ =3V0/(2bh)=341.036103/(220300)=10.259N/mm2=125N/mm2 满足要求！ 角焊缝面积：Af=0.7hflf=0.810584=4088mm2 角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7105842/6=397899mm3 垂直于角焊缝长度方向应力：f=M0/Wf=7.571106/397899=19N/mm2 平行于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af=41.036103/4088=10N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(19/1.22)2+102)0.5=19N/mm2ffw=160N/mm2 满足要求！ 根据缀板的构造要求 缀板高度：300mm2/3 b1=2/30.3691000=246mm 满足要求！ 缀板厚度：20mmmax1/40b1，6= max1/400.3691000，6=9mm 满足要求！ 缀板间距：l1=610mm2b1=20.3691000=738mm 满足要求！ 线刚度：缀板/分肢=4203003/(12(460-245.5)/(1175.08104/610)=25.3236 满足要求！ 六、桩承载力验算桩参数桩类型灌注桩桩直径d(mm)800桩混凝土强度等级C40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桩底标高d2(m)-25桩有效长度lt(m)20.1桩间侧阻力折减系数0.8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 2016地基属性地下水位至地表的距离hz(m)0.6自然地面标高d(m)2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)素填土1.847.641500.6-粉土1.5212.823500.72-粉土1.5510.193500.72-粉土2.49526.323500.7-粉土9.41510.033500.72-粉土1.37530.43500.72-粉土2.025131.363500.7-粉土3.24548.433500.72-粉砂3.23208.43500.68-粉土2.22555.923500.7-粘性土2.42531.223000.7-粉土4.44483500.72-软弱下卧层硬持力层厚度t(m)5地基压力扩散角()30修正后的地基承载力特征值fa(kPa)885.92 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=3.140.8=2.513m 桩端面积：Ap=d2/4=3.140.82/4=0.503m2 Ra=uqsiali+qpaAp =0.82.513(0.46526.32+9.41510.03+1.37530.4+2.025131.36+3.24548.43+3.23208.4+0.34555.92)+3500.503=2717.583kN Qk=125.025kNRa=2717.583kN Qkmax=1004.263kN1.2Ra=1.22717.583=3261.1kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-754.213kN0 按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk=754.213kN 桩身位于地下水位以下时，位于地下水位以下的桩自重按桩的浮重度计算， 桩身的重力标准值：Gp=lt(z-10)Ap=20.1(25-10)0.503=151.655kN Ra=uiqsiali+Gp=0.82.513(0.70.46526.32+0.729.41510.03+0.721.37530.4+0.72.025131.36+0.723.24548.43+0.683.23208.4+0.70.34555.92)+151.655=1915.457kN Qk=754.213kNRa=1915.457kN 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=203.142162/4=4021mm2 (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