格构柱塔吊计算书

1、塔吊基础计算书本次评审塔吊采用上海市吴淞建筑机械厂生产的QTZ80A（5512）塔机。基础采用4根直径800mm、长30m的钻孔灌注桩。桩中心距为2.4m，灌注桩上为460mmx460mm钢格构柱，钢格构柱顶4000x4000x1350mm混凝土承台。每根钻孔灌注桩内配8根直径22mm的HRB400级钢筋作为主筋，箍筋为加密区8100、非加密区8200。格构柱钢材均采用Q235B，焊条均采用E43系列。（一）参数主要参数如下：灌注桩砼等级水下C30承台砼等级C35保护层厚度50mm矩形承台边长4m承台厚度1.35m承台钢筋级别HRB400灌注桩直径0.8m灌注桩主筋级别HRB400灌注桩箍筋级

2、别HPB300桩间距2.4m桩长30m格构柱外包尺寸460mmx460mm单肢型号4个L140x12缀板尺寸、间距400mmx300mmx12mm700剪刀撑、水平支撑型号L140x12基础自重标准值=4*4*1.35*25=540kN最不利荷载工况：FvFhM1M2Mk5117212420348注：本表格摘自上海市吴淞建筑机械厂QTZ80A自升塔式起重机使用说明书，本计算书应与之配套使用。表中：Fv为垂直力（KN），Fh为水平力（KN），M为倾覆力矩（KN.m），Mk为扭矩（KN.m）。桩顶（格构柱顶）最大反力（非工作状态最不利）：Qmax791KNQmin-265KN表中：Qmax为最大桩

3、顶反力，Qmin为最小桩顶反力（负值为上拔力），单位KN，均根据后续计算结果摘录。本表中数值均为标准值。考虑附加倾覆力矩后的力矩值1242+（1.05+6.6）*72=1793KNm编制依据：1. 钢结构设计规范GB50017-20032. 建筑桩基技术规范JGJ94-20083. 塔式起重机安全规程GB5144-20064. 起重机械安全规程GB6067-20105. 建筑工程安全生产管理条例国务院令 第393号6. 塔式起重机操作使用规程JG/T100-19997. 建筑机械使用安全技术规程JGJ33-20018. 施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-20059. 建筑施工高处作业安全

4、技术规范JGJ80-201110. 起重机械用钢丝绳检验和报废使用规范GB5972-200611. 塔式起重机混凝土基础工程技术规程JGJ/T187-200912. 工程相关土建设计图纸。计算简图:（二）桩顶反力计算一、基本资料： 承台类型： 四桩承台，方桩边长 d 460mm 桩列间距 Sa 4000mm，桩行间距 Sb 4000mm，承台边缘至桩中心距离 Sc 800mm 承台根部高度 H 1350mm，承台端部高度 h 1350mm 承台相对于外荷载坐标轴的旋转角度 45° 柱截面高度 hc 1600mm （X 方向），柱截面宽度 bc 1600mm （Y 方向） 单桩竖向承载

5、力特征值 Ra 1250kN 桩中心最小间距为2.4m，3d （d - 圆桩直径或方桩边长） 混凝土强度等级为 C35， fc 16.72N/mm， ft 1.575N/mm 钢筋强度设计值 fy 360N/mm，纵筋合力点至截面近边的距离 as 110mm 纵筋的最小配筋率 min 0.15% 荷载效应的综合分项系数 z 1.35； 永久荷载的分项系数 G 1.35 基础混凝土的容重 c 25kN/m； 基础顶面以上土的重度 s 18kN/m， 顶面上覆土厚度 ds 0m 承台上的竖向附加荷载标准值 Fk' 0.0kN 设计时执行的规范： 建筑地基基础设计规范（GB 50007201

6、2） 以下简称 基础规范 混凝土结构设计规范（GB 500102010） 以下简称 混凝土规范 钢筋混凝土承台设计规程（CECS 88：97） 以下简称 承台规程 二、控制内力： Nk - 相应于荷载效应标准组合时，柱底轴向力值（kN）； Fk - 相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面的竖向力值（kN）； Fk Nk + Fk' Vxk 、Vyk - 相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面的剪力值（kN）； Mxk'、Myk'- 相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面的弯矩值（kN·m）； Mxk、Myk - 相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的

7、弯矩值（kN·m）； Mxk (Mxk' - Vyk * H) * Cos + (Myk' + Vxk * H) * Sin Myk (Myk' + Vxk * H) * Cos - (Mxk' - Vyk * H) * Sin F、Mx、My - 相应于荷载效应基本组合时，竖向力、弯矩设计值（kN、kN·m）； F z * Fk、 Mx z * Mxk、 My z * Myk Nk 511； Mxk' 0； Myk' 1793； Vxk 72； Vyk 0 Fk 511； Mxk 1268； Myk 1268 F 639；

8、Mx 1585； My 1585 三、承台自重和承台上土自重标准值 Gk： a 2Sc + Sa 2*800+2400 4000mm b 2Sc + Sb 2*800+2400 4000mm 承台底部底面积 Ab a * b 4*4 16m 承台体积 Vc Ab * H 16*1.35 21.6m 承台自重标准值 Gk" c * Vc 25*21.6 540kN 承台上的土重标准值 Gk' s * (Ab - bc * hc) * ds 18*(25-2*2)*0 0.0kN 承台自重及其上土自重标准值 Gk Gk" + Gk' 540+0 540kN 四、

9、承台验算： 1、承台受弯计算： (1)、单桩桩顶竖向力计算： 在轴心竖向力作用下 Qk (Fk + Gk) / n （基础规范 8.5.3-1） Qk (511+540)/4 263kN Ra 1250kN 在偏心竖向力作用下 Qik (Fk + Gk) / n ± Mxk * Yi / Yi 2 ± Myk * Xi / Xi 2 （基础规范 8.5.3-2） Q1k (Fk + Gk) / n + Mxk * Yi / Yi 2 - Myk * Xi / Xi 2 263+(1268*2.4/2)/(2.42)- (1268*2.4/2)/(2.42) 263kN 1.

10、2Ra 1500kN Q2k (Fk + Gk) / n + Mxk * Yi / Yi 2 + Myk * Xi / Xi 2 263+(1268*2.4/2)/(2.42) + (1268*2.4/2)/(2.42) 791kN 1.2Ra 1500kN Q3k (Fk + Gk) / n - Mxk * Yi / Yi 2 - Myk * Xi / Xi 2 263-(1268*2.4/2)/(2.42)- (1268*2.4/2)/(2.42) -265kN 1.2Ra 1500kN Q4k (Fk + Gk) / n - Mxk * Yi / Yi 2 + Myk * Xi / Xi

11、 2 263-(1268*2.4/2)/(2.42)+ (1268*2.4/2)/(2.42) 263kN 1.2Ra 1500kN 每根单桩所分配的承台自重和承台上土自重标准值 Qgk： Qgk Gk / n 540/4 135kN 扣除承台和其上填土自重后的各桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值： Ni z * (Qik - Qgk) N1 1.35*(263-135) 172.8kN N2 1.35*(791-135) 885.6kN N3 1.35*(-265-135) -540kN N4 1.35*(263-135) 172.8kN (2)、X 轴方向柱边的弯矩设计值：（绕

12、X 轴） 柱上边缘 MxctU (N3 + N4) * (Sb - bc) / 2 (-540+172.8)*(2.4-0.8)/2 -293.8kN·m 柱下边缘 MxctD (N1 + N2) * (Sb - bc) / 2 (172.8+885.6)*(2.4-0.8)/2 846.7kN·m Mxct MaxMxctU, MxctD 846.7kN·m 号筋 Asy 2090mm 0.008 0.05% min 0.15% As,min 8100mm 2620150 （As 8164） (3)、Y 轴方向柱边的弯矩设计值：（绕 Y 轴） 柱左边缘 Myct

13、L (N1 + N3) * (Sa - hc) / 2 (172.8-540)*(2.4-1.6)/2 -146.9kN·m 柱右边缘 MyctR (N2 + N4) * (Sa - hc) / 2 (885.6+172.8)*(2.4-1.6)/2 423.4kN·m Myct MaxMyctL, MyctR 423.4kN·m 号筋 Asx 1045mm 0.008 0.04% min 0.15% As,min 8100mm 2620150 （As 8164） 2、承台受冲切承载力计算： (1)、柱对承台的冲切计算： 扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体

14、上的冲切力设计值： Fl 660150N 柱对承台的冲切，可按下列公式计算： Fl 2 * ox * (bc + aoy) + oy * (hc + aox) * hp * ft * ho （基础规范 8.5.17-1） X 方向上自柱边到最近桩边的水平距离： aox 1350 - 0.5hc - 0.5d 1350-1600/2-460/2 320mm ox aox / ho 320/(1350-110) 0.298 X 方向上冲切系数 ox 0.84 / (ox + 0.2) （基础规范 8.5.17-3） ox 0.84/(0.298+0.2) 1.685 Y 方向上自柱边到最近桩边的水

15、平距离： aoy 1350 - 0.5bc - 0.5d 1350-1600/2-460/2 330mm oy aoy / ho 330/(1350-110) 0.298 Y 方向上冲切系数 oy 0.84 / (oy + 0.2) （基础规范 8.5.17-4） oy 0.84/(0.298+0.2) 1.685 2 * ox * (bc + aoy) + oy * (hc + aox) * hp * ft * ho 2*1.685*(1600+370)+1.685*(1600+370)*0.954*1.575*1240 24742936N Fl 660150N，满足要求。 (2)、角桩对承

16、台的冲切计算： 扣除承台和其上填土自重后的角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值： Nl Nmax 1179072N 承台受角桩冲切的承载力按下列公式计算： Nl 1x * (c2 + a1y / 2) + 1y * (c1 + a1x / 2) * hp * ft * ho （基础规范 8.5.17-5） X 方向上自桩内边缘到最近柱边的水平距离： a1x 1350 - 0.5hc - 0.5d 1350-1600/2-460/2 320mm 1x a1x / ho 320/(1350-110) 0.298 X 方向上角桩冲切系数 1x 0.56 / (1x + 0.2) （基础规范

17、 8.5.17-6） 1x 0.56/(0.298+0.2) 1.124 Y 方向上自桩内边缘到最近柱边的水平距离： a1y 1350 - 0.5bc - 0.5d 1350-1600/2-460/2 320mm 1y a1y / ho 320/(1350-110) 0.298 Y 方向上角桩冲切系数 1y 0.56 / (1y + 0.2) （基础规范 8.5.17-7） 1y 0.56/(0.298+0.2) 1.124 桩内边缘到承台外边缘的水平距离： c1 c2 Sc + 0.5d 700+460/2 930mm 1x * (c2 + a1y / 2) + 1y * (c1 + a1x

18、 / 2) * hp * ft * ho 1.124*(930+320/2)+1.124*(930+320/2)*0.954*1.575*1240 4249421N 1.1Nl 1296979N，满足要求。 3、承台斜截面受剪承载力计算： (1)、X方向斜截面受剪承载力计算： 扣除承台及其上填土自重后 X 方向斜截面的最大剪力设计值： Vx MaxN1 + N2, N3 + N4 1344110N 承台斜截面受剪承载力按下列公式计算： Vx hs * y * ft * bxo * ho （基础规范 8.5.18-1） X 方向上自桩内边缘到最近柱边的水平距离： ay 1350 - 0.5bc

19、- 0.5d 1350-1600/2-460/2 320mm y ay / ho 320/(1350-110) 0.298 当 y < 0.3 时，取 y 0.3 y 1.75 / (y + 1.0) 1.75/(0.3+1.0) 1.346 hs * y * ft * bxo * ho 0.896*1.346*1.575*4000*1240 9422367N Vx 1344110N，满足要求。 (2)、Y方向斜截面受剪承载力计算： 扣除承台及其上填土自重后 Y 方向斜截面的最大剪力设计值： Vy MaxN1 + N3, N2 + N4 1344110N 承台斜截面受剪承载力按下列公式计

20、算： Vy hs * x * ft * byo * ho （基础规范 8.5.18-1） Y 方向上自桩内边缘到最近柱边的水平距离： ax 1350 - 0.5hc - 0.5d 1350-1600/2-480/2 320mm x ax / ho 320/(1350-110) 0.298 当 x < 0.3 时，取 x 0.3 x 1.75 / (x + 1.0) 1.75/(0.3+1.0) 1.346 hs * x * ft * byo * ho 0.896*1.346*1.575*4000*1240 9422367N Vy 1344110N，满足要求。 4、柱下局部受压承载力计算：

21、 局部荷载设计值 F 660150N 混凝土局部受压面积 Al bc * hc 2560000mm 承台在柱下局部受压时的计算底面积按下列公式计算： Ab (bx + 2 * c) * (by + 2 * c) c MinCx, Cy, bx, by Min1200,1200,1600,1600 1200mm Ab (1600+2*1200)*(1600+2*1200) 16000000mm l Sqr(Ab / Al) Sqr(16000000/2560000) 2.5 * l * fcc * Al 1.0*2.5*0.85*16.72*2560000 90956796N F 660150N

22、，满足要求。 5、桩局部受压承载力计算： 局部荷载设计值 F Nmax + g * Qgk 1179.1+1.35*135 1361.3kN 混凝土局部受压面积 Al d 2 211600mm 承台在角桩局部受压时的计算底面积按下列公式计算： Ab (d + 2 * c) 2 c MinCx, Cy, d Min320,320,460 320mm Ab (460+2*320)2 1440000mm l Sqr(Ab / Al) Sqr(1440000/211600) 2.609 * l * fcc * Al 1.0*2.609*0.85*16.72*211600 7845024N F 1361

23、322N，满足要求。 （三）单桩承载力特征值±0.000相当于绝对标高4.300，桩顶标高为相对标高-6.600。主体结构设计采用直径600mm的钻孔灌注桩，桩长：抗压为30m（单桩抗压承载力特征值1250KN），抗拔为25m（单桩抗拔承载力特征值780KN）。为与主体结构桩基匹配，采用直径800mm的钻孔灌注桩，桩长30m，单桩抗压承载力特征值为1250KN，单桩抗拔承载力特征值为780KN。1.2Ra=1500KN，大于最大压力标准值791KN，满足要求。1.2Ra=936KN，大于最大上拔力265KN，满足要求。在受拔工况下，桩内钢筋应力为=265*1.35/(8*380)=1

24、18Mpa<360Mpa，满足要求。（四）桩水平抗剪验算（一） 单桩水平承载力单桩水平承载力设计值 Rh：ZH-1 1、基本资料： 桩类型：桩身配筋率g0.65%的灌注桩 桩顶约束情况：铰接、自由 截面类型：圆形截面 桩身直径 d 800mm 混凝土强度等级 C35 Ft 1.65N/mm Ec 31500N/mm 桩身纵筋 As 3040mm 净保护层厚度 c 50mm 钢筋弹性模量 Es 200000N/mm 桩入土深度 h 21.000m 桩侧土水平抗力系数的比例系数 m 14MN/m4 桩顶容许水平位移 oa 10mm 设计时执行的规范： 建筑桩基技术规范（JGJ 942008）

25、 以下简称 桩基规范 2、单桩水平承载力设计值计算： (1)、桩身配筋率 g： g As / ( * d 2 / 4) 30340/(*8002/4) 0.76% (2)、桩身换算截面受拉边缘的表面模量 Wo： 扣除保护层的桩直径 do d - 2 * c 800-2*50 700mm 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值 E Es / Ec 200000/31500 6.349 Wo * d / 32 * d 2 + 2 * (E - 1) * g * do 2 *0.800/32*0.8002+2*(6.349-1)*0.76%*0.7002 0.053m (3)、桩身抗弯刚度 EI： 桩身

26、换算截面惯性距 Io Wo * d / 2 0.053*0.800/2 0.0214m4 对于钢筋混凝土桩，EI 0.85 * Ec * Io EI 0.85*31500*1000*0.0214 571678.951kN/m (4)、桩的水平变形系数 按下式确定： (m * bo / EI) 1 / 5 （桩基规范5.4.5） 对于圆形桩，当直径 d 1m 时，bo 0.9 * (1.5 * d + 0.5) bo 0.8*(1.5*0.800+0.5) 1.530m (14000*1.530/571678.951)1/5 0.5185（1/m） (5)、桩顶水平位移系数 x： 桩的换算埋深

27、h 0.5185*22.000 11.407 查桩基规范表5.4.2得：x 2.441 (7)、单桩水平承载力设计值 Rh： 对于桩身配筋率g0.65%的灌注桩，可按下列公式计算单桩水平承载力设计值 Rh： Rh 3 * E * I / x * oa （桩基规范5.4.2-2） 0.5183*571678.951/2.441*0.010 326.4kN（二） 剪力值桩顶最大水平剪力=348/（4*1.2*1.414）72/4=70KN<326.4KN，满足要求。（五）格构柱验算（依据钢结构设计规范GB50017-2003）1.格构柱截面的力学特性参数（1）格构柱的截面参数：格构柱截面尺寸

28、为0.46mx0.46m，a1=b1=460mm格构柱的主肢选用：4根14号角钢bxd=140x12mm缀板选用400x 300x12钢板700格构柱中心距2.4m柱间采用L40x12等边角钢作为水平支撑和斜撑。（2）主肢的截面力学特性参数：截面面积Ao=3251mm2中和轴距离zo=39mm截面惯性矩:Ixo=Iyo=6037000mm4, ,i1=27.7mm（对1-1轴回转半径）。（3）格构柱长细比计算Ix=Iy=nIxo+Ao(a1/2-zo)2=4x6037000+3251x(460/2-39)2= 498546924mm4，组合截面回转半径 ix=iy=（I/A）0.5=（4985

29、46924/3251/4）0.5=195.8mm格构柱净高为6.3mx=y=（6300+700+2500）/195.8=48.5缀板间净距=700-300=400mm1=400/27.7=14.4则换算长细比ox=oy=(x2+12)0.5=(48.52+14.42)0.5=50.62.按轴心受压格构柱验算整体稳定=N/(A)<=f其中N=1.35x791=1068KN，f=215MPa四肢格构柱属于b类截面，（fy/235）0.5=50.6，查表C-2得：=0.828=N/(A)= 1068000/（0.828x4x3251）=100MPa<f格构柱整体稳定安全。3.格构柱局部稳定验算 b/t=140/12=11.7 (10+0.1)（235/fy）0.5=(10+0.1x50.6)（235/235）0.5=15.06>10局部稳定安全4.格构柱受剪验算由前述计算，桩顶承受最大水平力70KN。格构柱也承担了相同的剪力。根据规范5.1.6条，格构柱构造应可承受：V=Af（fy/235）0.5/85=4x3251x215x（235/235）0.5/85=33KN的剪力，不起控制作用。剪应力=70000*1.35/（4x3251）=7.3MPa与轴向压应力的折算应力为=(1002+3x7.32)0.5=100.8MPa<