矩形格构式塔吊基础计算书

1、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TC7052(QTZ400)塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)63塔机独立状态的计算高度H(m)77塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m)2.5 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)2169起重臂自重G1(kN)176.26起重臂重心至塔身中心距离RG1(

2、m)22小车和吊钩自重G2(kN)14.7小车最小工作幅度RG2(m)3.5最大起重荷载Qmax(kN)125最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)35最小起重荷载Qmin(kN)68最大吊物幅度RQmin(m)60最大起重力矩M2(kN·m)Max125×35，68×604375平衡臂自重G3(kN)153.67平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)12平衡块自重G4(kN)260平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)19 2、风荷载标准值k(kN/m2)工程所在地湖北 武汉市基本风压0(kN/m2)工作状态0.2非工作状态0.35塔帽形状和变幅方式锥

3、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1.576非工作状态1.618风压等效高度变化系数z1.525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00.35风荷载标准值k(kN/m2)工作状态0.8×1.2×1.576×1.95×1.525×0.20.9非工作状态0.8×1.2×1.618×1.95×1.525×0.351.617 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

4、(kN)2169+176.26+14.7+153.67+2602773.63起重荷载标准值Fqk(kN)125竖向荷载标准值Fk(kN)2773.63+1252898.63水平荷载标准值Fvk(kN)0.9×0.35×2.5×7760.637倾覆力矩标准值Mk(kN·m)176.26×22+14.7×35-153.67×12-260×19+0.9×(4375+0.5×60.637×77)3646.752非工作状态竖向荷载标准值Fk'(kN)Fk12773.63水平荷载标准值Fv

5、k'(kN)1.617×0.35×2.5×77108.945倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)176.26×22+14.7×3.5-153.67×12-260×19+0.5×108.945×771339.512 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)1.2Fk11.2×2773.633328.356起重荷载设计值FQ(kN)1.4FQk1.4×125175竖向荷载设计值F(kN)3328.356+1753503.356水平荷载设计值Fv(

6、kN)1.4Fvk1.4×60.63784.892倾覆力矩设计值M(kN·m)1.2×(176.26×22+14.7×35-153.67×12-260×19)+1.4×0.9×(4375+0.5×60.637×77)5583.817非工作状态竖向荷载设计值F'(kN)1.2Fk'1.2×2773.633328.356水平荷载设计值Fv'(kN)1.4Fvk'1.4×108.945152.523倾覆力矩设计值M'(kN·

7、;m)1.2×(176.26×22+14.7×3.5-153.67×12-260×19)+1.4×0.5×108.945×772446.291 三、桩顶作用效应计算承台布置桩数n4承台高度h(m)1.6承台长l(m)4.8承台宽b(m)4.8承台长向桩心距al(m)3.3承台宽向桩心距ab(m)3.3桩直径d(m)0.8承台参数承台混凝土等级C30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配置暗梁是格构式钢柱总

8、重Gp2(kN)20基础布置图 承台及其上土的自重荷载标准值： Gk=bl(hc+h'')=4.8×4.8×(1.6×25+0×19)=921.6kN 承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×921.6=1105.92kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(3.32+3.32)0.5=4.667m 1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk+Gp2)/n=(2898.63+921.6+20)/4=960.058kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk+Gp2)/

9、n+(Mk+FVkh)/L =(2898.63+921.6+20)/4+(3646.752+60.637×1.6)/4.667=1762.253kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L =(2898.63+921.6+20)/4-(3646.752+60.637×1.6)/4.667=157.862kN 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×Gp2)/n+(M+Fvh)/L =(3503.356+1105.92+1.35×20)/4+(5583.817+84.892×

10、1.6)/4.667=2384.644kN Qmin=(F+G+1.35×Gp2)/n-(M+Fvh)/L =(3503.356+1105.92+1.35×20)/4-(5583.817+84.892×1.6)/4.667=-66.506kN 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)12.7缀板间净距l01(mm)310格构柱伸入灌注桩的锚固长度(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

11、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424×300×20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)594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=4×

12、;1175.08+49.07×(45.00/2-4.55)2=67942.227cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=1270/(67942.227/(4×49.07)0.5=68.261 分肢长细比：1=l01/iy0=31.00/3.14=9.873 分肢毛截面积之和：A=4A0=4×49.07×102=19628mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：0 max=(x2+12)0.5=(68.2612+9.8732)0.5=68.971 0max=68.971=150 满足要求！ 2、格构式钢柱分肢的长细比验算 1=9.87

13、3min(0.50max，40)=min(0.5×68.971，40)=34.486 满足要求！ 3、格构式钢柱受压稳定性验算 0max(fy/235)0.5=68.971×(235/235)0.5=68.971 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：=0.757 Qmax/(A)=2384.644×103/(0.757×19628)=160.491N/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=19628×215×10-3×(2

14、35/235)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=49.647×0.61/4=7.571kN·m 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.45-2×0.0455=0.359m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2·b1)=49.647×0.61/(2×0.359)=42.179kN = M0/(bh2/6)=7.571×106/(20×3002/6)=25.237N/mm2f=215N/mm2

15、满足要求！ =3V0/(2bh)=3×42.179×103/(2×20×300)=10.545N/mm2=125N/mm2 满足要求！ 角焊缝面积：Af=0.7hflf=0.8×10×594=4158mm2 角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×5942/6=411642mm3 垂直于角焊缝长度方向应力：f=M0/Wf=7.571×106/411642=18N/mm2 平行于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af=42.179×103/4158=10N/mm2 (f /1.2

16、2)2+f2)0.5=(18/1.22)2+102)0.5=18N/mm2ftw=160N/mm2 满足要求！ 根据缀板的构造要求 缀板高度：300mm2/3 b1=2/3×0.359×1000=239mm 满足要求！ 缀板厚度：20mmmax1/40b1，6= max1/40×0.359×1000，6=9mm 满足要求！ 缀板间距：l1=610mm2b1=2×0.359×1000=718mm 满足要求！ 线刚度：缀板/分肢=4×20×3003/(12×(450-2×45.5)/(1175.08

17、×104/610)=26.0286 满足要求！ 五、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)35桩入土深度lt(m)32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 1720地基属性地下水位至地表的距离hz(m)0承台埋置深度d(m)1.5是否考虑承台效应是承台效应系数c0.7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)杂填土2051000.7100粘性土20243400.7340素填土101

18、82000.7200 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=3.14×0.8=2.513m 桩端面积：Ap=d2/4=3.14×0.82/4=0.503m2 承载力计算深度：min(b/2,5)=min(4.8/2,5)=2.4m fak=(2.4×100)/2.4=240/2.4=100kPa 承台底净面积：Ac=(bl-nAp)/n=(4.8×4.8-4×0.503)/4=5.257m2 复合桩基竖向承载力特征值： Ra=uqsia·li+qpa·Ap

19、+cfakAc=2.513×(9.6×5+13.5×24)+340×0.503+0.7×100×5.257=1473.855kN Qk=960.058kNRa=1473.855kN Qkmax=1762.253kN1.2Ra=1.2×1473.855=1768.626kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=157.862kN0 不需要进行桩基竖向抗拔承载力计算！ 3、桩身承载力计算 纵向普通钢筋截面面积：As=nd2/4=17×3.142×202/4=5341mm2 (1)、轴心受压桩桩

20、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=2384.644kN cfcAp+0.9fy'As'=(0.75×14×0.503×106 + 0.9×(360×5340.708)×10-3=7313.628kN Q=2384.644kNcfcAp+0.9fy'As'=7313.628kN 满足要求！ (2)、轴心受拔桩桩身承载力 Qkmin=157.862kN0 不需要进行轴心受拔桩桩身承载力计算！ 4、桩身构造配筋计算 As/Ap×100%=(5340.708/(0.503

21、×106)×100%=1.062%0.45% 满足要求！ 六、承台计算承台配筋承台底部长向配筋RRB400 25150承台底部短向配筋RRB400 25150承台顶部长向配筋HRB400 25150承台顶部短向配筋HRB400 25150暗梁配筋承台梁上部配筋HRB400 625承台梁腰筋配筋HRB400 418承台梁底部配筋HRB335 625承台梁箍筋配筋HPB300 14180承台梁箍筋肢数n4暗梁计算宽度l'(m)0.8 1、荷载计算 塔身截面对角线上立杆的荷载设计值： Fmax=F/4+M/(20.5B)=3503.356/4+5583.817/(20.5

22、×2.5)=2455.181kN Fmin=F/4-M/(20.5B)=3503.356/4-5583.817/(20.5×2.5)=-703.503kN 剪力图(kN) 弯矩图(kN·m) Vmax=2072.782kN，Mmax=181.424kN·m，Mmin=-1171.122kN·m 2、受剪切计算 截面有效高度：h0=h-c-D/2=1600-50-25/2=1538mm 受剪切承载力截面高度影响系数：hs=(800/1538)1/4=0.849 塔吊边至桩边的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(3.3-2.5-0.8)/2=

23、0m a1l=(al-B-d)/2=(3.3-2.5-0.8)/2=0m 计算截面剪跨比：b'=a1b/h0=0/1.538=0，取b=0.25； l'= a1l/h0=0/1.538=0，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 Vmax=2072.782kNhsbftl'h0=0.849×1.4×1430×0.8×1.538=2091.914kN Vmax=2072.782kNhslftl'h0=0.849

24、×1.4×1430×0.8×1.538=2091.914kN 满足要求！ 3、受冲切计算 钢格构柱顶部基础承台底有角钢托板，所以无需对混凝土承台进行抗冲切验算 4、承台配筋计算 (1)、承台梁底部配筋 S1= Mmin/(1fcl'h02)=1171.122×106/(1.04×14.3×800×15382)=0.042 1=1-(1-2S1)0.5=1-(1-2×0.042)0.5=0.043 S1=1-1/2=1-0.043/2=0.979 AS1=Mmin/(S1h0fy1)=1171.12

25、2×106/(0.979×1538×300)=2594mm2 最小配筋率：=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.43/300)=max(0.2,0.214)=0.214% 梁底需要配筋：A1=max(AS1, lh0)=max(2594,0.0021×800×1538)=2640mm2 梁底部实际配筋：AS1'=2946mm2AS1=2640mm2 满足要求！ (2)、承台梁上部配筋 S2= Mmax/(2fcl'h02)=181.424×106/(1.04×14.3

26、15;800×15382)=0.006 2=1-(1-2S2)0.5=1-(1-2×0.006)0.5=0.006 S2=1-2/2=1-0.006/2=0.997 AS1=Mmax/(S2h0fy2)=181.424×106/(0.997×1538×360)=395mm2 最小配筋率：=max(0.2,45ft/fy2)=max(0.2,45×1.43/360)=max(0.2,0.179)=0.2% 梁上部需要配筋：A2=max(AS2, l'h0)=max(395,0.002×800×1538)=24

27、61mm2 梁上部实际配筋：AS2'=2946mm2AS2=2461mm2 满足要求！ (3)、梁腰筋配筋 梁腰筋按照构造配筋418 (4)、承台梁箍筋计算 箍筋抗剪 计算截面剪跨比：'=(L-20.5B)/(2h0)=(4.8-20.5×2.5)/(2×1.538)=0.411 取=1.5 混凝土受剪承载力：1.75ft l'h0/(+1)=1.75×1.43×0.8×1.538/(1.5+1)=1.232kN Vmax=2072.782kN>1.75ft l'h0/(+1)=1.232kN nAsv1/

28、s=4×(3.142×142/4)/180=3.421 V=2072.782kN0.7ft lh0+1.25fyvh0(nAsv1/s)= 0.7×1.43×800×1538+1.25×270×1538×3.421=3007.306 kN 满足要求！ 配箍率验算 sv=nAsv1/( l's)=4×(3.142×142/4)/(800×180)=0.428%psv，min=0.24ft/fyv=0.24×1.43/270=0.127% 满足要求！ (5)、板底面长向配筋面积 板底需要配筋：AS1=bh0=0.002×4800×1538=14765mm2 承台底长向实际配筋：AS1'=16199mm2AS1=14765mm2 满足要求！ (6)、板底面短向配筋面积 板底需要配筋：AS2=lh0=0.002×4800×