1#、4#塔吊矩形格构式基础计算书

1#、4#塔吊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)45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)357起重荷载标准值Fqk(kN)36.2竖向荷载标准值Fk(kN)393.2水平荷载标准值Fvk(kN)14.1倾覆力矩标准值Mk(kNm)1029.6非工作状态竖向荷载标准值Fk(kN)357水平荷载标准值Fvk(kN)56.8倾覆力矩标准值Mk(kNm)1193.9 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)1.35Fk11.35357481.95起重荷载设计值FQ(kN)1.35FQk1.3536.248.87竖向荷载设计值F(kN)481.95+48.87530.82水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk1.3514.119.035倾覆力矩设计值M(kNm)1.35Mk1.351029.61389.96非工作状态竖向荷载设计值F(kN)1.35Fk1.35357481.95水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk1.3556.876.68倾覆力矩设计值M(kNm)1.35Mk1.351193.91611.765 三、桩顶作用效应计算承台布置桩数n4承台高度h(m)1.2承台长l(m)4.6承台宽b(m)4.6承台长向桩心距al(m)2.6承台宽向桩心距ab(m)2.6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)-045基础布置图 承台及其上土的自重荷载标准值： Gk=bl(hc+h)=4.64.6(1.225+019)=634.8kN 承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.35Gk=1.35634.8=856.98kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(2.62+2.62)0.5=3.677m 1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk+Gp2)/n=(357+634.8+20)/4=252.95kN 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 =(357+634.8+20)/4+(1193.9+56.8(1.2+9-3-1.2/2)/3.677=679.602kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp2)/n-(Mk+FVk(H0-hr+h/2)/L =(357+634.8+20)/4-(1193.9+56.8(1.2+9-3-1.2/2)/3.677=-173.702kN 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 =(481.95+856.98+1.3520)/4+(1611.765+76.68(1.2+9-3-1.2/2)/3.677=917.463kN Qmin=(F+G+1.35Gp2)/n-(M+Fv(H0-hr+h/2)/L =(481.95+856.98+1.3520)/4-(1611.765+76.68(1.2+9-3-1.2/2)/3.677=-234.498kN 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)400格构式钢柱长度H0(m)9缀板间净距l01(mm)300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38025010格构式钢柱缀件截面积A1x(mm2)2500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)430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(40.00/2-2.84)2=23403.67cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=900/(23403.67/(419.26)0.5=51.637 分肢长细比：1=l01/iy0=30.00/1.96=15.306 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=(51.6372+15.3062)0.5=53.857 0max=53.857=150 满足要求！ 2、格构式钢柱分肢的长细比验算 1=15.306min(0.50max，40)=min(0.553.857，40)=26.929 满足要求！ 3、格构式钢柱受压稳定性验算 0max(fy/235)0.5=53.857(235/235)0.5=53.857 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：=0.838 Qmax/(A)=917.463103/(0.8387704)=142.111N/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=19.487kN 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=19.4870.55/4=2.679kNm 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.4-20.0284=0.343m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2b1)=19.4870.55/(20.343)=15.614kN = M0/(bh2/6)=2.679106/(102502/6)=25.722N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ =3V0/(2bh)=315.614103/(210250)=9.369N/mm2=125N/mm2 满足要求！ 角焊缝面积：Af=0.7hflf=0.810430=3010mm2 角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7104302/6=215717mm3 垂直于角焊缝长度方向应力：f=M0/Wf=2.679106/215717=12N/mm2 平行于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af=15.614103/3010=5N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(12/1.22)2+52)0.5=11N/mm2ftw=160N/mm2 满足要求！ 根据缀板的构造要求 缀板高度：250mm2/3 b1=2/30.3431000=229mm 满足要求！ 缀板厚度：10mmmax1/40b1，6= max1/400.3431000，6=9mm 满足要求！ 缀板间距：l1=550mm2b1=20.3431000=686mm 满足要求！ 线刚度：缀板/分肢=4102503/(12(400-228.4)/(179.51104/550)=46.4976 满足要求！ 五、桩承载力验算1#塔吊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桩底标高(m)-33.550桩有效长度lt(m)28.100桩配筋自定义桩身承载力设计值是桩身承载力设计值5210.017地基属性地下水位至地表的距离hz(m)1.33自然地面标高(m)2.5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)素填土1000.6-粘性土11000.7-淤泥1500.7-粘性土1700.7-淤泥质粘土8600.7-粉质粘土153000.75-含砾粉质粘土6326000.7-中风化岩58030000.7- 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(3.86+1530+632+2.580)+30000.503=3246.748kN Qk=252.95kNRa=3246.748kN Qkmax=679.602kN1.2Ra=1.23246.748=3896.098kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-173.702kN0 按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk=173.702kN 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)=27.30.503(25-10)=205.837kN Ra=uiqsiali+Gp=0.82.513(0.73.86+0.751530+0.7632+0.72.580)+205.837=1468.225kN Qk=173.702kNRa=1468.225kN 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=123.142162/4=2413mm2 (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=917.463kN 桩身结构竖向承载力设计值：R=5210.017kN 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=234.498kN fyAS=3602412.74310-3=868.588kN Q=234.498kNfyAS=868.588kN 满足要求！ 4、桩身构造配筋计算 As/Ap100%=(2412.743/(0.503106)100%=0.48%0.45%满足要求！4#塔吊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桩底标高(m)-33.550桩有效长度lt(m)28.100桩配筋自定义桩身承载力设计值是桩身承载力设计值5210.017地基属性地下水位至地表的距离hz(m)1.33自然地面标高(m)2.5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)素填土1000.6-粘性土11000.7-淤泥1500.7-粘性土1700.7-淤泥质粘土8600.7-粉质粘土253000.75-含砾粉质粘土3326000.7-中风化岩38030000.7- 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(3.86+23.530)+00.503=1463.329kN Qk=252.95kNRa=1463.329kN Qkmax=679.602kN1.2Ra=1.21463.329=1755.994kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-173.702kN0 按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk=173.702kN 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)=27.30.503(25-10)=205.837kN Ra=uiqsiali+Gp=0.82.513(0.73.86+0.7523.530)+205.837=1301.042kN Qk=173.702kNRa=1301.042kN 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=123.142162/4=2413mm2 (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=917.463kN 桩身结构竖向承载力设计值：R=5210.017kN 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=234.498kN fyAS=3602412.74310-3=868.588kN Q=234.498kNfyAS=868.588kN 满足要求！ 4、桩身构造配筋计算 As/Ap100%=(2412.743/(0.503106)100%=0.48%0.45% 满足要求！ 六、承台计算承台配筋承台底部长向配筋HRB400 22160承台底部短向配筋HRB400 22160承台顶部长向配筋HRB400 22160承台顶部短向配筋HRB400 22160 1、荷载计算 承台有效高度：h0=1200-50-22/2=1139mm M=(Qmax+Qmin)L/2=(917.463+(-234.498)3.677/2=1255.616kNm X方向：Mx=Mab/L=1255.6162.6/3.677=887.854kNm Y方向：My=Mal/L=1255.6162.6/3.677=887.854kNm 2、受剪切计算 V=F/n+M/L=481.95/4 + 1611.765/3.677=558.83kN 受剪切承载力截面高度影响系数：hs=(800/1139)1/4=0.915 塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(2.6-1.6-0.8)/2=0.1m a1l=(al-B-d)/2=(2.6-1.6-0.8)/2=0.1m 剪跨比：b=a1b/h0=100/1139=0.088，取b=0.25； l= a1l/h0=100/1139=0.088，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=0.9151.41.571034.61.139=10542.675kN hslftlh0=0.9151.41.571034.61.139=10542.675kN V=558.83kNmin(hsbftbh0， hslftlh0)=10542.675kN 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+21.139=3.878m ab=2.6mB+2h0=3.878m，al=2.6mB+2h0=3.878m 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)=887.854106/(1.0316.7460011392)=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)=887.854106/(0.9961139360)=2175mm2 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(2175,0.00246001139)=10479mm2 承台底长向实际配筋：AS1=11309mm2A1=10479mm2 满足要求！ (2)、承台底面短向配筋面积 S2= Mx/(2fcbh02)=887.854106/(1.0316.7460011392)=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)=887.854106/(0.9961139360)=2175mm2 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：A