塔吊格构式基础计算书.doc

塔吊格构式基础计算书上虞市建行大厦工程；工程建设地点：市民大道南侧、万和城东侧；属于框剪结构；地上21层；地下2层；建筑高度：95.8m；标准层层高：3.9m ；总建筑面积：30350平方米；总工期：700天。本工程由绍兴嘉利珂置业有限公司投资建设，浙江中和建筑设计有限公司设计，浙江土力工程勘测院地质勘察，绍兴市华康建设监理咨询有限公司监理，浙江梁湖建设有限公司组织施工；由朱坚刚担任项目经理，高东方担任技术负责人。本计算书主要依据本工程地质勘察报告，塔吊使用说明书、钢结构设计规范（GB500172003）、钢结构设计手册（第三版）、建筑结构静力计算手册（第二版）、结构荷载规范（GB50092001）、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）、建筑桩基技术规范（JGJ9494）、建筑地基基础设计规范（GB500072002）等编制。基本参数1、塔吊基本参数塔吊型号：QTZ63； 标准节长度b：2.5m；塔吊自重Gt：450.8kN； 塔吊地脚螺栓性能等级：普通8.8级；最大起重荷载Q：60kN； 塔吊地脚螺栓的直径d：20mm；塔吊起升高度H：101m； 塔吊地脚螺栓数目n：8个；塔身宽度B: 2.5m； 2、格构柱基本参数格构柱计算长度lo：7.65m； 格构柱缀件类型：缀条；格构柱缀件节间长度a1：0.5m； 格构柱分肢材料类型：L90x6；格构柱基础缀件节间长度a2：2m； 格构柱钢板缀件参数:宽800mm，厚300mm；格构柱截面宽度b1：0.5m； 格构柱基础缀件材料类型：L56x5；3、基础参数桩中心距a：3m； 桩直径d：1m；桩入土深度l：10m； 桩型与工艺：泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩；桩混凝土等级：C30； 桩钢筋型号：HRB335；桩钢筋直径：20mm； 钢平台宽度：5m； 钢平台厚度：1m；钢平台的螺栓直径：30mm； 钢平台的螺栓数目：12个；钢平台的螺栓性能等级：高强10.9级； 4、塔吊计算状态参数地面粗糙类别：A类 近海或湖岸区； 风荷载高度变化系数：0.5；主弦杆材料：角钢/方钢； 主弦杆宽度c：250mm；非工作状态：所处城市 浙江杭州市， 基本风压0：0.45 kN/m2；额定起重力矩Me：600kNm； 基础所受水平力P：30kN；塔吊倾覆力矩M：939.9kNm； 工作状态：所处城市 浙江杭州市， 基本风压0：0.45 kN/m2，额定起重力矩Me：600kNm； 基础所受水平力P：30kN；塔吊倾覆力矩M：939.9kNm； 非工作状态下荷载计算一、塔吊受力计算1、塔吊竖向力计算作用在基础上的垂直力：N=Gt=450.80=450.80kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mmax=939.90kNm3、塔吊水平力计算挡风系数计算： = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数=0.72水平力：V=1.2(BH+P)=1.2(0.452.50101.000.72+30.00)=134.66kN4、每根格构柱的受力计算 作用于承台顶面的作用力：N=450.80kN Mmax=939.90kNm V=134.66kN图中x轴的方向是随时变化的，计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。（1）、桩顶竖向力的计算Ni=(F+G)/4Mxyi/yi2Myxi/xi2；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； G桩基承台的自重； Mx,My承台底面的弯矩设计值； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离； Ni单桩桩顶竖向力设计值；经计算得到单桩桩顶竖向力设计值最大压力：Nmax=N/4+(Mmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=450.80/4+(939.903.002-0.5)/(2(3.002-0.5)2)=334.24kN最小压力：Nmin=N/4-(Mmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=450.80/4-(939.903.002-0.5)/(2(3.002-0.5)2)=-108.84kN需要验算桩基础抗拔力。（2）、桩顶剪力的计算V0=V/4=134.66/4=33.67kN二、塔吊与承台连接的螺栓验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nvb=nvd2fvb/4=13.1420.002320/4=100.53kNNv=V/n=134.66/8=16.83kN100.53kN螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4； Nt每一颗螺栓所受的力；Ntb=de2ftb/4=3.1417.652400/4=97.92kNNt=Nmin/n1=108.84/2.00=54.42kN97.92kN螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(16.83/100.53)2+(54.42/97.92)2)0.5=0.58螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。三、承台验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nv=V/n=134.66/12=11.22kN；Nvb=nvd2fvb/4=13.1430.002310/(41000)=219.13kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4； Nt每一颗螺栓所受的力；Nt=Nmin/n1=108.84/3.00=36.28kN；Ntb=de2ftb/4=3.1426.722500/(41000)=280.29kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(11.22/219.13)2+(36.28/280.29)2)0.5=0.14；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。四、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L90x6A =10.64cm2 i =2.79cm I =82.77cm4 z0 =2.44cm每个格构柱由4根角钢L90x6组成，格构柱力学参数如下：Ix1=I+A（b1/2z0）2 4=82.77+10.64(50.00/2-2.44)24=21992.15cm4；An1=A4=10.644=42.56cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=21992.15/(50.00/2-2.44)=974.83cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(21992.15/42.56)0.5=22.73cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=334.24103/(42.56102)=78.53N/mm2f=300N/mm2；格构柱平面内整体强度满足要求 。3、格构柱整体稳定性验算L0x1=lo=7.65m；x1=L0x1102/ix1=7.65102/22.73=33.65；An1=42.56cm2；Ady1=480.0030.00=9600.00cm2；0x1=(x12+40An1/Ady1)0.5=(33.652+4042.56/9600.00)0.5=33.66；查表：x=0.92；Nmax/(xA)=334.24103/(0.9242.56102)=85.08N/mm2f=300N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x1=33.66=150 满足；单肢计算长度：l01=a1=50.00cm；单肢回转半径：i1=2.79cm；单肢长细比：1=lo1/i1=50/2.79=17.920.7max=0.733.66=23.56；因截面无削弱，不必验算截面强度。分肢稳定满足要求。五、整体格构柱基础验算1、格构柱基础力学参数单肢格构柱力学参数：Ix1=21992.15cm4 An1=42.56cm2W1=974.83cm3 ix1=22.73cm格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：Ix2=Ix1+An1(b2102/2-b1102/2)24=21992.15+42.56(3.00102/2-0.50102/2)24=2747968.58cm4；An2=An14=42.564=170.24cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=2747968.58/(3.00102/2-0.50102/2)=21983.75cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(2747968.58/170.24)0.5=127.05cm；2、格构柱基础平面内整体强度N/An+Mx/(xW)=450.80103/(170.24102)+939.90106/(1.021983.75103)=69.23N/mm2f=300N/mm2；格构式基础平面内稳定满足要求。3、格构柱基础整体稳定性验算L0x2=lo=7.65m；x2=L0x2/ix2=7.65102/127.05=6.02；An2=170.24cm2；Ady2=25.42=10.84cm2；0x2=(x22+40An2/Ady2)0.5=(6.022+40170.24/10.84)0.5=25.78；查表：x=0.95； NEX = 2EAn2/1.10x22NEX=47356.04N； N/(xA) + mxMx/(Wlx(1-xN/NEX) fN/(xA)+mxMx/(Wlx(1-xN/NEX)=22.54N/mm2f=300N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x2=25.78=150 满足；单肢计算长度：l02=a2=200.00cm；单肢回转半径：ix1=22.73cm；单肢长细比：1=l02/ix1=200/22.73=8.80.7max=0.725.78=18.04；因截面无削弱，不必验算截面强度。刚度满足要求。六、桩承载力验算桩承载力计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-94)的第4.1.1条。根据以上的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值； N=334.24kN；桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 0NfcA其中，o建筑桩基重要性系数，o=1.00； fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2； A桩的截面面积，A=d2/4=0.79 m2；则，1.00334.24=334.24 kN334.24kN，桩的竖向极限承载力满足要求!八、桩基础抗拔验算非整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：Uk=iqsikuili其中： Uk桩基抗拔极限承载力标准值； ui破坏表面周长，取u=d=3.14m； qsik桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值； i抗拔系数，砂土取0.500.70，粘性土、粉土取0.700.80，桩长l与桩径d之比小于20时，取小值； li第i层土层的厚度。经过计算得到：Uk=iqsikuili1210.14kN；整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：Ugk=（uliqsikli）/3= 2054.40kNul 桩群外围周长，ul = 4（3+1)=16.00m；桩基抗拔承载力公式：0N Ugk/2+Ggp0N Uuk/2+Gp其中 N - 桩基上拔力设计值，Nk=108.84kN； Ggp - 群桩基础所包围体积的桩土总自重设计值除以总桩数，Ggp =800.00kN； Gp - 基桩自重设计值，Gp =196.35kN；Ugk/2+Ggp=2054.4/2+800=1827.2kN 1.0108.837kN；Uuk/2+Gp=1210.141/2+196.35=801.42kN 1.0108.837kN；桩抗拔满足要求。九、桩配筋计算1、桩构造配筋计算按照构造要求配筋。As=d2/40.65%=3.1410002/40.65%=5105mm22、桩抗压钢筋计算经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！3、桩受拉钢筋计算经过计算得到桩抗拔满足要求，只需构造配筋！建议配筋值：HRB335钢筋，1720。实际配筋值5341.4 mm2。依据建筑桩基设计规范(JGJ94-94)，箍筋采用68200-300mm，宜采用螺旋式箍筋；受水平荷载较大的桩基和抗震桩基，桩顶3-5d范围内箍筋应适当加密；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m左右设一道12-18焊接加劲箍筋。桩锚入承台30倍主筋直径，伸入桩身长度不小于10倍桩身直径，且不小于承台下软弱土层层底深度。工作状态下荷载计算一、塔吊受力计算1、塔吊竖向力计算作用在基础上的垂直力：N=1.2(Gt+Q)=1.2(450.80+60.00)=612.96kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mmax=939.90kNm3、塔吊水平力计算挡风系数计算： = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数=0.72水平力：V=1.2(BH+P)=1.2(0.452.50101.000.72+30.00)=134.66kN4、每根格构柱的受力计算 作用于承台顶面的作用力：N=612.96kN Mmax=939.90kNm V=134.66kN图中x轴的方向是随时变化的，计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。（1）、桩顶竖向力的计算Ni=(F+G)/4Mxyi/yi2Myxi/xi2；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； G桩基承台的自重； Mx,My承台底面的弯矩设计值； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离； Ni单桩桩顶竖向力设计值；经计算得到单桩桩顶竖向力设计值最大压力：Nmax=N/4+(Mmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=612.96/4+(939.903.002-0.5)/(2(3.002-0.5)2)=374.78kN最小压力：Nmin=N/4-(Mmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=612.96/4-(939.903.002-0.5)/(2(3.002-0.5)2)=-68.30kN需要验算桩基础抗拔力。（2）、桩顶剪力的计算V0=V/4=134.66/4=33.67kN二、塔吊与承台连接的螺栓验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nvb=nvd2fvb/4=13.1420.002320/4=100.53kNNv=V/n=134.66/8=16.83kN100.53kN螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4； Nt每一颗螺栓所受的力；Ntb=de2ftb/4=3.1417.652400/4=97.92kNNt=Nmin/n1=68.30/2.00=34.15kN97.92kN螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(16.83/100.53)2+(34.15/97.92)2)0.5=0.39螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。三、承台验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nv=V/n=134.66/12=11.22kN；Nvb=nvd2fvb/4=13.1430.002310/(41000)=219.13kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4； Nt每一颗螺栓所受的力；Nt=Nmin/n1=68.30/3.00=22.77kN；Ntb=de2ftb/4=3.1426.722500/(41000)=280.29kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(11.22/219.13)2+(22.77/280.29)2)0.5=0.1；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。四、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L90x6A =10.64cm2 i =2.79cm I =82.77cm4 z0 =2.44cm每个格构柱由4根角钢L90x6组成，格构柱力学参数如下：Ix1=I+A（b1/2z0）2 4=82.77+10.64(50.00/2-2.44)24=21992.15cm4；An1=A4=10.644=42.56cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=21992.15/(50.00/2-2.44)=974.83cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(21992.15/42.56)0.5=22.73cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=374.78103/(42.56102)=88.06N/mm2f=300N/mm2；格构柱平面内整体强度满足要求 。3、格构柱整体稳定性验算L0x1=lo=7.65m；x1=L0x1102/ix1=7.65102/22.73=33.65；An1=42.56cm2；Ady1=480.0030.00=9600.00cm2；0x1=(x12+40An1/Ady1)0.5=(33.652+4042.56/9600.00)0.5=33.66；查表：x=0.92；Nmax/(xA)=374.78103/(0.9242.56102)=95.40N/mm2f=300N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x1=33.66=150 满足；单肢计算长度：l01=a1=50.00cm；单肢回转半径：i1=2.79cm；单肢长细比：1=lo1/i1=50/2.79=17.920.7max=0.733.66=23.56；因截面无削弱，不必验算截面强度。分肢稳定满足要求。五、整体格构柱基础验算1、格构柱基础力学参数单肢格构柱力学参数：Ix1=21992.15cm4 An1=42.56cm2W1=974.83cm3 ix1=22.73cm格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：Ix2=Ix1+An1(b2102/2-b1102/2)24=21992.15+42.56(3.00102/2-0.50102/2)24=2747968.58cm4；An2=An14=42.564=170.24cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=2747968.58/(3.00102/2-0.50102/2)=21983.75cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(2747968.58/170.24)0.5=127.05cm；2、格构柱基础平面内整体强度N/An+Mx/(xW)=612.96103/(170.24102)+939.90106/(1.021983.75103)=78.76N/mm2f=300N/mm2格构式基础平面内稳定满足要求。3、格构柱基础整体稳定性验算L0x2=lo=7.65m；x2=L0x2/ix2=7.65102/127.05=6.02；An2=170.24cm2；Ady2=25.42=10.84cm2；0x2=(x22+40An2/Ady2)0.5=(6.022+40170.24/10.84)0.5=25.78；查表：x=0.95； NEX = 2EAn2/1.10x22NEX=47356.04N； N/(xA) + mxMx/(Wlx(1-xN/NEX) fN/(xA)+mxMx/(Wlx(1-xN/NEX)=34.09N/mm2f=300N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x2=25.78=150 满足；单肢计算长度：l02=a2=200.00cm；单肢回转半径：ix1=22.73cm；单肢长细比：1=l02/ix1=200/22.73=8.80.7max=0.725.78=18.04；因截面无削弱，不必验算截面强度。刚度满足要求。六、桩承载力验算桩承载力计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-94)的第4.1.1条。根据以上的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值； N=374.78kN；桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 0NfcA其中，o建筑桩基重要性系数，o=1.00； fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2； A桩的截面面积，A=d2/4=0.79 m2；则，1.00374.78=374.78 kN374.78kN，桩的竖向极限承载力满足要求!八、桩基础抗拔验算非整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：Uk=iqsikuili其中： Uk桩基抗拔极限承载力标准值； ui破坏表面周长，取u=d=3.14m； qsik桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值； i抗拔系数，砂土取0.500.70，粘性土、粉土取0.700.80，桩长l与桩径d之比小于20时，取小值； li第i层土层的厚度。经过计算得到Uk=iqsikuili1210.14kN；整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：Ugk=（uliqsikli）/3= 2054.40kNul 桩群外围周长，ul = 4（3+1)=16.00m