矩形格构式基础计算书

矩形格构式基础计算书 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QTZ80（浙江建机）塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)40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)650起重荷载标准值Fqk(kN)36.2竖向荷载标准值Fk(kN)686.2水平荷载标准值Fvk(kN)25倾覆力矩标准值Mk(kNm)1500非工作状态竖向荷载标准值Fk(kN)650水平荷载标准值Fvk(kN)90倾覆力矩标准值Mk(kNm)2500 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)1.35Fk11.35650877.5起重荷载设计值FQ(kN)1.35FQk1.3536.248.87竖向荷载设计值F(kN)877.5+48.87926.37水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk1.352533.75倾覆力矩设计值M(kNm)1.35Mk1.3515002025非工作状态竖向荷载设计值F(kN)1.35Fk1.35650877.5水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk1.3590121.5倾覆力矩设计值M(kNm)1.35Mk1.3525003375 三、桩顶作用效应计算承台布置桩数n4承台高度h(m)1.25承台长l(m)4承台宽b(m)4承台长向桩心距al(m)2.1承台宽向桩心距ab(m)2.1桩直径d(m)0.8桩间侧阻力折减系数0.8承台参数承台混凝土等级C35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配置暗梁否格构式钢柱总重Gp2(kN)20承台底标高(m)-8.25基础布置图 承台及其上土的自重荷载标准值： Gk=bl(hc+h)=44(1.2525+019)=500kN 承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.35Gk=1.35500=675kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(2.12+2.12)0.5=2.97m 1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk+Gp2)/n=(650+500+20)/4=292.5kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk+Gp2)/n+(Mk+FVk(H0-hr+h/2)/L =(650+500+20)/4+(2500+90(1.25+6.65-3-1.25/2)/2.97=1263.846kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp2)/n-(Mk+FVk(H0-hr+h/2)/L =(650+500+20)/4-(2500+90(1.25+6.65-3-1.25/2)/2.97=-678.846kN 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+1.35Gp2)/n+(M+Fv(H0-hr+h/2)/L =(877.5+675+1.3520)/4+(3375+121.5(1.25+6.65-3-1.25/2)/2.97=1706.192kN Qmin=(F+G+1.35Gp2)/n-(M+Fv(H0-hr+h/2)/L =(877.5+675+1.3520)/4-(3375+121.5(1.25+6.65-3-1.25/2)/2.97=-916.442kN 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)450格构式钢柱长度H0(m)6.65缀板间净距l01(mm)400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42430012格构式钢柱缀件截面积A1x(mm2)3600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)554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(45.00/2-3.90)2=47403.358cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=665/(47403.358/(432.51)0.5=34.83 分肢长细比：1=l01/iy0=40.00/2.77=14.44 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=(34.832+14.442)0.5=37.705 0max=37.705=150 满足要求！ 2、格构式钢柱分肢的长细比验算 1=14.44min(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)=1706.192103/(0.85613004)=153.277N/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=32.892kN 格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+30=40.00+30=70cm 作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=32.8920.7/4=5.756kNm 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.45-20.039=0.372m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2b1)=32.8920.7/(20.372)=30.947kN = M0/(bh2/6)=5.756106/(123002/6)=31.979N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ =3V0/(2bh)=330.947103/(212300)=12.895N/mm2=125N/mm2 满足要求！ 角焊缝面积：Af=0.7hflf=0.810554=3878mm2 角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7105542/6=358069mm3 垂直于角焊缝长度方向应力：f=M0/Wf=5.756106/358069=16N/mm2 平行于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af=30.947103/3878=8N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(16/1.22)2+82)0.5=15N/mm2ftw=160N/mm2 满足要求！ 根据缀板的构造要求 缀板高度：300mm2/3 b1=2/30.3721000=248mm 满足要求！ 缀板厚度：12mmmax1/40b1，6= max1/400.3721000，6=9mm 满足要求！ 缀板间距：l1=700mm2b1=20.3721000=744mm 满足要求！ 线刚度：缀板/分肢=4123003/(12(450-239)/(603.68104/700)=33.6646 满足要求！ 五、桩承载力验算桩参数桩混凝土强度等级C25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(m)-29.7桩有效长度lt(m)16.175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 1218地基属性地下水位至地表的距离hz(m)2自然地面标高(m)0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4.341600.760淤泥质粘土6.9800.720粘土4.22900.780粉质粘土2.61600.730粉砂12700.650砾砂3.54500.60圆砾55000.60强风化泥质粉砂岩1.24500.60中风化泥质粉砂岩190350013500 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 承载力计算深度：min(b/2,5)=min(4/2,5)=2m fak=(20)/2=0/2=0kPa 承台底净面积：Ac=(bl-nAp)/n=(44-40.503)/4=3.497m2 复合桩基竖向承载力特征值： Ra=uqsiali+qpaAp+cfakAc=0.82.513(4.16529+2.616+127+3.545+550+1.245+0.9690)+35000.503+0.103.497=3241.691kN Qk=292.5kNRa=3241.691kN Qkmax=1263.846kN1.2Ra=1.23241.691=3890.03kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-678.846kN0 按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk=678.846kN 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=ltAp(z-10)=16.1750.503(25-10)=121.957kN Ra=uiqsiali+Gp=0.82.513(0.784.16529+0.732.616+0.65127+0.63.545+0.64.9150)+121.957=893.894kN Qk=678.846kNRa=893.894kN 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=123.142182/4=3054mm2 (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=1706.192kN cfcAp+0.9fyAs=(0.75120.503106 + 0.9(3603053.628)10-3=5585.5kN Q=1706.192kNcfcAp+0.9fyAs=5585.5kN 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=916.442kN fyAS=3603053.62810-3=1099.306kN Q=916.442kNfyAS=1099.306kN 满足要求！ 4、桩身构造配筋计算 As/Ap100%=(3053.628/(0.503106)100%=0.607%0.45% 满足要求！ 六、承台计算承台配筋承台底部长向配筋HRB400 22150承台底部短向配筋HRB400 22150承台顶部长向配筋HRB400 22150承台顶部短向配筋HRB400 22150 1、荷载计算 承台有效高度：h0=1250-50-22/2=1189mm M=(Qmax+Qmin)L/2=(1706.192+(-916.442)2.97/2=1172.719kNm X方向：Mx=Mab/L=1172.7192.1/2.97=829.237kNm Y方向：My=Mal/L=1172.7192.1/2.97=829.237kNm 2、受剪切计算 V=F/n+M/L=877.5/4 + 3375/2.97=1355.797kN 受剪切承载力截面高度影响系数：hs=(800/1189)1/4=0.906 塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(2.1-1.6-0.8)/2=-0.15m a1l=(al-B-d)/2=(2.1-1.6-0.8)/2=-0.15m 剪跨比：b=a1b/h0=-150/1189=-0.126，取b=0.25； l= a1l/h0=-150/1189=-0.126，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=0.9061.41.5710341.189=9467.745kN hslftlh0=0.9061.41.5710341.189=9467.745kN V=1355.797kNmin(hsbftbh0， hslftlh0)=9467.745kN 满足要求！ 3、受冲切计算 塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.6+21.189=3.978m ab=2.1mB+2h0=3.978m，al=2.1mB+2h0=3.978m 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)=829.237106/(1.0316.7400011892)=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)=829.237106/(0.9961189360)=1946mm2 最小配筋率：=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,451.57/360)=max(0.2,0.196)=0.2% 梁底需要配筋：A1=max(AS1, bh0)=max(1946,0.00240001189)=9513mm2 承台底长向实际配筋：AS1=10518mm2A1=9513mm2 满足要求！ (2)、承台底面短向配筋面积 S2= Mx/(2fcbh02)=829.237106/(1.0316.7400011892)=0.009 2=1-(1-2S2)0.5=1-(1-20.009)0.5=0.009 S2=1-2/2=1-0.009/2=0.996 AS2=Mx/(S2h0fy1)=829.237106/(0.9961189360)=1946mm2 最小配筋率：=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,451.57/360)=max(0.2,0.196)=0.2% 梁底需要配筋：A2=max(1946, lh0)=max(1946,0.00240001189)=9513mm2 承台底短向实际配筋：AS2=10518mm2A2=9513mm2 满足要求！ (3)、承台顶面长向配筋面积 承台顶长向实际配筋：AS3=10518mm20.5AS1=0.510518=5259mm2 满足要求！ (4)、承台顶面短向配筋面