塔吊格构柱计算书2

1、塔吊格构式基础计算书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（JGJ942008）、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：QTZ70(JL5613)； 标准节长度b：2.8m；塔吊自重Gt：852.6kN； 最大起重荷载Q：30kN； 塔吊起升高度H：120m； 塔身宽度B: 1.758m； 2、格构柱基本参数格构柱计算长度lo：12

2、.7m； 格构柱缀件类型：缀板；格构柱缀件节间长度a1：0.4m； 格构柱分肢材料类型：L140x14；格构柱基础缀件节间长度a2：0.4m； 格构柱钢板缀件参数:宽360mm，厚14mm；格构柱截面宽度b1：0.4m； 3、基础参数桩中心距a：3.9m； 桩直径d：0.8m；桩入土深度l：22m； 桩型与工艺：泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩；桩混凝土等级：C35； 桩钢筋型号：HRB335；桩钢筋直径：14mm； 承台宽度Bc：5.5m； 承台厚度h：1.4m；承台混凝土等级为：C35； 承台钢筋等级：HRB400；承台钢筋直径：25； 承台保护层厚度:50mm；承台箍筋间距：200mm； 4、塔

3、吊计算状态参数地面粗糙类别：B类 城市郊区； 风荷载高度变化系数：2.38；主弦杆材料：角钢/方钢； 主弦杆宽度c：160mm；非工作状态：所处城市：天津市滨海新区， 基本风压0：0.3 kN/m2；额定起重力矩Me：0kN·m； 基础所受水平力P：80kN；塔吊倾覆力矩M：1930kN·m； 工作状态：所处城市：天津市滨海新区， 基本风压0：0.3 kN/m2，额定起重力矩Me：756kN·m； 基础所受水平力P：50kN；塔吊倾覆力矩M：1720kN·m； 非工作状态下荷载计算一、塔吊受力计算1、塔吊竖向力计算承台自重：Gc=25×Bc&#

4、215;Bc×h=2.5×5.50×5.50×1.40×10=1058.75kN；作用在基础上的垂直力：Fk=Gt+Gc=852.60+1058.75=1911.35kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mkmax=1930.00kN·m；3、塔吊水平力计算挡风系数计算： = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数=0.50；水平力：Vk=×B×H×+P=0.3×1.758×120.00×0.50+80.00=111.644kN；4、每根格构柱的受力计算 作用于

5、承台顶面的作用力：Fk=1911.35kN； Mkmax=1930.00kN·m； Vk=111.644kN；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）格构柱竖向力的计算Nik=(Fk+Gk)/n±Mxkxi/xj2式中：n单桩个数，n=4； Fk作用于桩基承台顶面的竖向力标准值； Gk桩基承台的自重标准值； Mxk承台底面的弯矩标准值； xi单桩相对承台中心轴的X方向距离； Nik单桩桩顶竖向力标准值；经计算得到单桩桩顶竖向力标准值最大压力：Nkmax=Fk/4+(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(

6、a×2-0.5)2)=1911.35/4+(1930×3.90×2-0.5)/(2×(3.90×2-0.5)2)=827.8kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=1911.35/4-(1930×3.90×2-0.5)/(2×(3.90×2-0.5)2)=127.8kN；均受压计算，无抗拔要求。桩基础抗拔满足要求。（2）格构柱顶水平剪力的计算V0=1.2Vk/4=1.2×111.644/4=33.

7、5kN；二、承台验算1、承台弯矩的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008 ）的第5.9.1条。 Mx = Niyi My = Nixi其中 Mx,My计算截面处XY方向的弯矩设计值；偏大 xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离，取(a-B)/2=(3.90-1.758)/2=1.071m； Ni1单桩桩顶竖向力设计值；经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×1.07×827.8×1.2=2125.8kN·m。2、承台截面主筋的计算依据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。 s = M/(1fcbh02) =

8、 1-(1-2s)1/2 s = 1-/2 As = M/(sh0fy)式中：l系数，当混凝土强度不超过C50时， 1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，1取为0.94,期间按线性内插法得1.00 ； fc混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2； ho承台的计算高度ho=1400.00-50.00=1350.00mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=400N/mm2；经过计算得：s=2125.8×106/(1.000×16.700×5.5000×103×(1350.000)2)=0.013； =1-(1-2×0.013)0

9、.5=0.013； s =1-0.013/2=0.994； Asx =Asy=2125.8×106/(0.994×1250.000×400)=4277mm2；由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:1400×5500×0.15%=11550mm2；建议配筋值：HRB400钢筋，25200。承台底面单向根数29根。实际配筋值14228.125mm2。3、承台斜截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2008)的第5.9.10条。桩对矩形承台的最大剪切力为V=827.8×1.2=993.36kN。我们考虑承台配置箍筋的情况，

10、斜截面受剪承载力满足下面公式： Vhsftb0h0其中，b0承台计算截面处的计算宽度，b0=5500.00mm； 计算截面的剪跨比，=a/ho，此处，a=(3900.00-1758.00)/2=1071mm， 当 <0.25时，取=0.25；当 >3时,取=3，得=0.79； hs受剪切承载力截面高度影响系数，当h0800mm时，取h0=800mm，h02000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，hs=(800/1350)1/4=0.877 承台剪切系数，=1.75/(0.79+1)=0.97； ho承台计算截面处的计算高度，ho=1400.00-50.00=1350.

11、00mm；993.36kN0.877×0.97×1.57×5500×1350/1000=9916kN；经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！四、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L140x14A =37.57cm2 i =4.28cm I =688.81cm4 z0 =3.98cm每个格构柱由4根角钢L140x14组成，格构柱力学参数如下：Ix1=I+A×（b1/2z0）2 ×4=688.81+37.57×(40.00/2-3.98)2×4=41323.16cm4；An1=A×4=37.57

12、15;4=150.28cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=41323.16/(40.00/2-3.98)=2579.47cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(41323.16/150.28)0.5=16.58cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=827.8×1.2×103/(150.28×102)=66.10N/mm2<f=215N/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=16-2.55-0.75=12.7m；x1=L0x1×102/ix1=12.7×102/16.58=76.

13、60； 其中 b 缀板厚度，取 b=0.14m。 h 缀板长度，取 h=0.36m。 a1 格构架截面长，取 a1=0.40m。 经过计算得 i1=(0.142+0.362)/48+5×0.402/80.5=0.40m。 1=L1/iv=12.7/0.4=31.75；0x1=(x12+12)0.5=(76.602+31.752)0.5=82.92；查表：x=0.763；Nmax/(xA)=993.36×103/(0.763×150.28×102)=86.63N/mm2<f=215N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x1=82

14、.92<=150 满足；单肢计算长度：l01=a1=40.00cm；单肢回转半径：i1=4.28cm；单肢长细比：1=lo1/i1=40/4.28=9.35<0.7max=0.7×82.92=58.04；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=41323.16(77193.93)cm4 An1=150.28cm2W1=2579.47cm3 ix1=16.58cm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×(b2×102/2-b1

15、15;102/2)2×4=41323.16+150.28×(3.90×102/2-0.40×102/2)2×4=18574592cm4；An2=An1×4=150.28×4=601.12cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=18574592/(3.90×102/2-0.40×102/2)=106140.53cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(18574592/601.12)0.5=175.78cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(x×W)=2293.6&

16、#215;103/(601.12×102)+2702×106/(1.0×106140×103)=58.56N/mm2<f=215N/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=12.7m；x2=L0x2/ix2=12.7×102/175.78=7.22；An2=601.12cm2；Ady2=2×22.80=45.60cm2；0x2=(x22+40×An2/Ady2)0.5=(7.222+40×601.12/45.60)0.5=24.07；查表：x=0.954； NEX&#

17、39; = 2EAn2/1.10x22NEX=191812.98N； 1.2N/(xA) + 1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX) f1.2N/(xA)+1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX)=65.6N/mm2f=215N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x2=24.07<=150 满足；单肢计算长度：l02=a2=40.00cm；单肢回转半径：ix1=16.58cm；单肢长细比：1=l02/ix1=40/16.58=2.41<0.7max=0.7×24.07=16.8因截面无削弱，不必验算截面强度。刚度满足要求。六

18、、桩竖向极限承载力验算单桩竖向承载力标准值按下面的公式计算： Quk=Qsk+Qpk = uqsikli+qpkAp u桩身的周长，u=2.513m； Ap桩端面积,Ap=0.503m2；各土层厚度及阻力标准值如下表:选勘察报告11#点竖状图 序号土层名称土层标高土厚度土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)14粉质粘土-10.853.8m34/2粉质粘土4.5m43/31粉土3.6m58/42粉质粘土4.0m55/5粉质粘土1.9m54/61粉质粘土2.9m56/72粉土3.6m628008累计深度24米/灌注桩桩顶标高-12.4米，灌注桩计划长度22米。 由于桩的入土深度为22m,

19、所以桩端是在第7层土层。单桩竖向承载力验算: Quk=2.513×1137.7+800×0.503=3259.7kN；单桩竖向承载力特征值：R=Ra= Quk/2=3259.7/2=1629.8kN；Nk=827.8kN1.2R=1.2×1629.8=1955.76kN；桩基竖向承载力满足要求！七、桩配筋计算1、桩构造配筋计算按照构造要求配筋。As=d2/4×0.65%=3.14×8002/4×0.65%=3267mm22、桩抗压钢筋计算经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋！3、桩受拉钢筋计算桩不受拉力，不计算这部

20、分配筋，只需构造配筋！建议配筋值：HRB335钢筋，14根14。实际配筋值2154.04 mm2。依据建筑桩基设计规范(JGJ94-2008)，箍筋采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200300mm；受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内箍筋应加密；间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010的有关规定；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。工作状态下荷载计算一、塔吊受力计算1、塔吊竖向力计算承

21、台自重：Gc=25×Bc×Bc×h=25×5.50×5.50×1.40=1058.75kN；作用在基础上的垂直力：Fk=Gt+Gc+Q=852.60+1058.75+30.00=1941.35kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mkmax=1720kN·m；3、塔吊水平力计算挡风系数计算： = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数=0.50；水平力：Vk=×B×H×+P=0.3×1.758×120.00×0.50+50.00=81.644kN4、每

22、根格构柱的受力计算 作用于承台顶面的作用力：Fk=1941.35kN； Mkmax=1720kN·m； Vk=81.64kN；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Nik=(F+G)/n±Myyi/yj2；式中：n单桩个数，n=4； F作用于桩基承台顶面的竖向力标准值； G桩基承台的自重标准值； My承台底面的弯矩标准值； yj单桩相对承台中心轴的Y方向距离； Nik单桩桩顶竖向力标准值；经计算得到单桩桩顶竖向力标准值最大压力：Nkmax=Fk/4+(Mkmax×a×2-0.5)/(2

23、5;(a×2-0.5)2)=1941.35/4+(1720×3.90×2-0.5)/(2×(3.90×2-0.5)2)=797.24kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=1745.10/4-(1039.00×3.00×2-0.5)/(2×(3.00×2-0.5)2)=173.44kN；桩基础抗拔满足要求。（2）、桩顶剪力的计算V0=1.2V/4=1.2×81.64/4=24.5kN；三、承台验算

24、1、承台弯矩的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008 ）的第5.9.1条。 Mx = Niyi My = Nixi其中 Mx,My计算截面处XY方向的弯矩设计值； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离，取(a-B)/2=(3.90-1.758)/2=1.071m； Ni1单桩桩顶竖向力设计值；经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×1.071×797.24×1.2=2049（803.12）kN·m。2、承台截面主筋的计算依据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。 s = M/(1fcbh02) = 1-(

25、1-2s)1/2 s = 1-/2 As = M/(sh0fy)式中：l系数，当混凝土强度不超过C50时， 1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，1取为0.94,期间按线性内插法得1.00 ； fc混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2； ho承台的计算高度ho=1400.00-50.00=1350.00mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=400N/mm2；经过计算得：s=2049×106/(1.0×16.7×5500×13502)=0.012； =1-(1-2×0.012)0.5=0.012； s =1-0.012/2=0.98

26、7； Asx =Asy=2049×106/(0.987×1350.000×400)=3844mm2；由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:1400×5500×0.15%=11550mm2；建议配筋值：HRB400钢筋，25200。承台底面单向根数29根。实际配筋值14228.125mm2。3、承台斜截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2008)的第5.9.10条。桩对矩形承台的最大剪切力为V=956.7kN。我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式： Vhsftb0h0其中，b0承台计算截面处的计算宽度，b0

27、=5500.00mm； 计算截面的剪跨比，=a/ho，此处，a=(3900.00-1758.00)/2=1071mm， 当 <0.25时，取=0.25；当 >3时,取=3，得=0.79； hs受剪切承载力截面高度影响系数，当h0800mm时，取h0=800mm，h02000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，hs=(800/1350)1/4=0.877； 承台剪切系数，=1.75/(0.79+1)=0.97； ho承台计算截面处的计算高度，ho=1400.00-50.00=1350.00mm；956.7kN0.877×0.97×1.57×5

28、500×1350/1000=9916kN；经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！四、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L14 0x14A =37.57cm2 i =4.28cm I =688.81cm4 z0 =3.98cm每个格构柱由4根角钢L140x14组成，格构柱力学参数如下：Ix1=I+A×（b1/2z0）2 ×4=688.81+37.57×(40.00/2-3.98)2×4=41323.16cm4；An1=A×4=37.57×4=150.28cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=41323.16/(40

29、.00/2-3.98)=2579.47cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(41323.16/150.28)0.5=16.58cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=956.7×103/(150.28×102)=63.66N/mm2<f=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=12.7m；x1=L0x1×102/ix1=12.7×102/16.58=76.60；1=L1/iv=31.75；0x1=(x12+12)0.5=(76.602+31.752)0.5=82.92；查表：x=0.7

30、63；Nmax/(xA)=956.7×103/(0.763×150.28×102)=79.58N/mm2<f=215N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x1=82.92<=150 满足；单肢计算长度：l01=a1=40.00cm；单肢回转半径：i1=4.28cm；单肢长细比：1=lo1/i1=40/4.28=9.35<0.7max=0.7×82.92=58.04；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=41323.16cm4 An1

31、=150.28cm2W1=2579.47cm3 ix1=16.58cm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×(b2×102/2-b1×102/2)2×4=41323.16+150.28×(3.90×102/2-0.40×102/2)2×4=18574592cm4；An2=An1×4=150.28×4=601.12cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=18574592/(3.90×102/2-0.40×102/2)=10614

32、0cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(18574592/601.12)0.5=175.78cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(x×W)=2329.60×103/(601.12×102)+2408×106/(1.0×106140.53×103)=61.44N/mm2<f=215N/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=12.7m；x2=L0x2/ix2=12.7×102/175.78=7.22；An2=601.12cm2；Ady2=2×

33、;22.80=45.60cm2；0x2=(x22+40×An2/Ady2)0.5=(7.222+40×601.12/45.60)0.5=24.07；查表：x=0.95； NEX' = 2EAn2/1.10x22NEX=191812.98N； 1.2N/(xA) + 1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX) f1.2N/(xA)+1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX)=68.7N/mm2f=300N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x2=24.07<=150 满足；单肢计算长度：l02=a2=40.00cm；单肢回转半径：ix1=16.58cm；单肢长细比：1=l02/ix1=40/16.58=2.41<0.7max=0.7×24.07=16.8因截面无削弱，不必验算截面强度。刚度满足要求。六、桩竖向极限承载力验算单桩竖向承载力标准值按下面的公式计算： Quk=Qsk+Qpk = uqsikli+qpkAp u桩身的周长，u=2.513m； Ap桩端面积,Ap=0.503m2；各土层厚度及阻力标准值如下表: 选勘察报告11#点竖状图序号土层名称土层标高土厚度土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)14粉质粘土-10.853.8m3