构柱钢平台式塔吊基础计算书.docx

5塔吊基础计算书书 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QTZ80（浙江建机）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)43.5塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m)1.6 二、塔机荷载塔机竖向荷载简图 1、塔机自身荷载标准值塔身自重G0(kN)315.4起重臂自重G1(kN)56起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)28小车和吊钩自重G2(kN)3.8最大起重荷载Qmax(kN)60最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)13.5最小起重荷载Qmin(kN)10最大吊物幅度RQmin(m)57最大起重力矩M2(kNm)Max6013.5，1057810平衡臂自重G3(kN)38.9平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)6.5平衡块自重G4(kN)130.6平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)11.8 2、风荷载标准值k(kN/m2)工程所在地浙江 杭州市基本风压0(kN/m2)工作状态0.2非工作状态0.45塔帽形状和变幅方式锥形塔帽，小车变幅地面粗糙度B类(田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区)风振系数z工作状态1.59非工作状态1.65风压等效高度变化系数z1.32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0.81.21.591.951.320.20.79非工作状态0.81.21.651.951.320.451.84 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)315.4+56+3.8+38.9+130.6544.7起重荷载标准值Fqk(kN)60竖向荷载标准值Fk(kN)544.7+60604.7水平荷载标准值Fvk(kN)0.790.41.643.521.99倾覆力矩标准值Mk(kNm)5628+3.813.5-38.96.5-130.611.8+0.9(810+0.521.9943.5)984.82非工作状态竖向荷载标准值Fk(kN)Fk1544.7水平荷载标准值Fvk(kN)1.840.41.643.551.23倾覆力矩标准值Mk(kNm)5628-38.96.5-130.611.8+0.551.2343.5888.32 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)1.2Fk11.2544.7653.64起重荷载设计值FQ(kN)1.4FQk1.46084竖向荷载设计值F(kN)653.64+84737.64水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.421.9930.79倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(5628+3.813.5-38.96.5-130.611.8)+1.40.9(810+0.521.9943.5)1413.68非工作状态竖向荷载设计值F(kN)1.2Fk1.2544.7653.64水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk1.451.2371.72倾覆力矩设计值M(kNm)1.2(5628-38.96.5-130.611.8)+1.40.551.2343.51288.84 三、钢平台计算钢平台宽b(m)0.57钢平台板厚t(mm)50钢平台总重Gp1(kN)6格构式钢柱总重Gp2(kN)40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)：8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 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=737.64/4+1413.68/2.263=809.103kN Qmin1=F/n-M/L=737.64/4-1413.68/2.263=-440.283kN 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=78.5t =78.50.05=3.925Kn/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0.0368 M中1=0.0368(q+Qmax/a2)a2=0.0368(3.925+809.103/0.422)0.422=29.8kNm M中2=0.0368(q+Qmin/a2)a2=0.0368(3.925+(-440.283)/0.422)0.422=-16.177kNm M=29.8kNm W=(a-2R)t2/6=(420-236)502/6=145000mm3 =M/W=29.8106/145000=205.517N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ 2、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=(737.64+1.356)/4+1413.68/2.263=811.128kN Qmin2=(F+1.35Gp1)/n-M/L=(737.64+1.356)/4-1413.68/2.263=-438.258kN 钢平台与格构柱连接角焊缝：hf1=10mm 焊缝长度lw1=42l =42100=800mm 节点板与钢平台连接采用双面角焊缝：hf2=8mm 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)=438.258103/(0.80.7(80010+12008)=44.466N/mm2f=160N/mm2 满足要求！ 节点板与格构柱连接采用双面角焊缝：hf2=8mm 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)=811.128103/(0.80.732008)=56.58N/mm2f=160N/mm2 满足要求！ 四、桩顶作用效应计算基础布置桩数n4下承台高度h(m)0.35下承台长l(m)3下承台宽b(m)3下承台长向桩心距al(m)1.6下承台宽向桩心距ab(m)1.6桩直径d(m)0.7下承台参数下承台混凝土等级C35下承台混凝土自重C(kN/m3)25下承台上部覆土厚度h(m)0下承台上部覆土的重度(kN/m3)19下承台混凝土保护层厚度(mm)50 承台及其上土的自重荷载标准值： Gk=bl(hc+h)=33(0.3525+019)=78.75kN 承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.278.75=94.5kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.26m 1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk+Gp1+Gp2)/n=(604.7+78.75+6+40)/4=182.362kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk+Gp1+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/L =(604.7+78.75+6+40)/4+(984.82+21.994.05)/2.26=656.955kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp1+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L =(604.7+78.75+6+40)/4-(984.82+21.994.05)/2.26=-292.23kN 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+1.35(Gp1+Gp2)/n+(M+Fvh)/L =(737.64+94.5+1.35(6+40)/4+(1413.68+30.794.05)/2.26=903.427kN Qmin=(F+G+1.35(Gp1+Gp2)/n-(M+Fvh)/L =(737.64+94.5+1.35(6+40)/4-(1413.68+30.794.05)/2.26=-456.307kN 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)420格构式钢柱计算长度H0(m)6缀板间净距l01(mm)300格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)2格构柱分肢参数格构柱分肢材料L100X10分肢材料截面积A0(cm2)19.26分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)1.96格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)179.51分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)2.84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37025010格构式钢柱缀件截面积A1x(mm2)2500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=4179.51+19.26(42.00/2-2.84)2=26124.72cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=600/(26124.72/(419.26)0.5=32.58 分肢长细比：1=l01/iy0=30.00/1.96=15.31 分肢毛截面积之和：A=4A0=419.26102=7704mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：0 max=(x2+12)0.5=(32.582+15.312)0.5=36 0max=36=150 满足要求！ 2、格构式钢柱分肢的长细比验算 1=15.31min(0.50max，40)=min(0.536，40)=18 满足要求！ 3、格构式钢柱受压稳定性验算 0max(fy/235)0.5=36(215/235)0.5=34.43 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：=0.922 Qmax/(A)=903.43103/(0.9227704)=127.19N/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=770421510-3(235/235)0.5/85=19.49kN 格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+25=30.00+25=55cm 作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=19.490.55/4=2.68kNm 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.42-20.0284=0.36m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2b1)=19.490.55/(20.36)=14.75kN 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=2.68106/46667=57N/mm2 垂直于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af=14.75103/1600=9N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(57/1.22)2+92)0.5=48N/mm2ftw=160N/mm2 满足要求！ 根据缀板的构造要求 缀板高度：250mm2/3 b1=2/30.361000=242mm 满足要求！ 缀板厚度：10mmmax1/40b1,6= max1/400.361000,6=9mm 满足要求！ 缀板间距：l1=550mm2b1=20.361000=726mm 满足要求！ 六、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)28桩入土深度lt(m)32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HRB400 1214桩裂缝计算钢筋弹性模量Es(N/mm2)200000法向预应力等于零时钢筋的合力Np0(kN)11最大裂缝宽度lim(mm)0.2普通钢筋相对粘结特性系数V1地基属性是否考虑承台效应是承台效应系数c0.1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)粘质粉土夹粉质粘土41200.7120淤泥质粘土7.36.500.760淤泥质粘土171000.765粉质粘土42700.7210粉质粘土夹碎石13500.65200全风化英安玢岩15000.65240强风化英安玢岩39020000.65700 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=3.140.7=2.2m 桩端面积：Ap=d2/4=3.140.72/4=0.38m2 承载力计算深度：min(b/2,5)=min(3/2,5)=1.5m fak=(1.5120)/1.5=180/1.5=120kPa 承台底净面积：Ac=(bl-nAp)/n=(33-40.38)/4=1.87m2 复合桩基竖向承载力特征值： Ra=uqsiali+qpaAp+cfakAc=0.82.2(5.86.5+1710+427+135+0.250)+00.38+0.11201.87=656.96kN Qk=182.36kNRa=656.96kN Qkmax=656.96kN1.2Ra=1.2656.96=788.35kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-292.23kN0 按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk=292.23kN 桩身的重力标准值：Gp=lwApz=(32-6+2)0.3825=269.39kN Ra=uiqsiali+Gp=0.82.2(0.75.86.5+0.71710+0.7427+0.65135+0.650.250)+269.39=709.64kN Qk=292.23kNRa=709.64kN 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=123.14142/4=1847mm2 (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=903.43kN cfcAp+0.9fyAs=(0.75140.38106 + 0.9(3601847.26)10-3=4792.48kN Q=903.43kNcfcAp+0.9fyAs=4792.48kN 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=456.31kN fyAS=3601847.2610-3=665.01kN Q=456.31kNfyAS=665.01kN 满足要求！ 4、桩身构造配筋计算 As/Ap100%=(1847.26/(0.38106)100%=0.48%0.45% 满足要求！ 5、裂缝控制计算 裂缝控制按三级裂缝控制等级计算。 (1)、纵向受拉钢筋配筋率 有效受拉混凝土截面面积：Ate =d2/4=7002/4=384845mm2 te=(As+Aps)/Ate=(1847.26+0)/384845=0 0.01 取te=0.01 (2)、纵向钢筋等效应力 sk=Qk/As=292.23103/1847.26=158.2N/mm2 (3)、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 =1.1-0.65ftk/(tesk)