1#、4#塔吊矩形格构式基础计算书.doc

1、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 F

2、qk(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) 1.35Fk1 1.35357 481.95 起重荷载设计值 FQ(kN) 1.35FQk 1.3536.2 48.87 竖向荷载设计值 F(kN) 481.95+48.87 530.82 水平荷载设计值 Fv(kN) 1.35Fvk 1

3、.3514.1 19.035 倾覆力矩设计值 M(kNm) 1.35Mk 1.351029.6 1389.96 非工作状态 竖向荷载设计值 F(kN) 1.35Fk 1.35357 481.95 水平荷载设计值 Fv(kN) 1.35Fvk 1.3556.8 76.68 倾覆力矩设计值 M(kNm) 1.35Mk 1.351193.9 1611.765 三、桩顶作用效应计算 承台布置 桩数 n 4 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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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=7704

9、mm2 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

10、.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/(102

11、502/6)=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

12、=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 C 0.75 桩混凝土自重 z(kN/

13、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 1 0 0 0.6 - 粘性土 1 10 0 0.7 - 淤泥 1 5 0 0.7 - 粘性土 1 7 0 0.7 - 淤泥质粘土 8 6 0 0.7

14、- 粉质粘土 15 30 0 0.75 - 含砾粉质粘土 6 32 600 0.7 - 中风化岩 5 80 3000 0.7 - 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=uqsial i+qpaA p =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=389

15、6.098kN 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

16、/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

17、混凝土强度等级 C30 桩基成桩工艺系数 C 0.75 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 1 0 0 0.6 - 粘性土 1 10 0 0.7 - 淤泥 1 5 0

18、 0.7 - 粘性土 1 7 0 0.7 - 淤泥质粘土 8 6 0 0.7 - 粉质粘土 25 30 0 0.75 - 含砾粉质粘土 3 32 600 0.7 - 中风化岩 3 80 3000 0.7 - 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=uqsial i+qpaA p =0.82.513(3.86+23.530)+00.503=1463.329kN Qk=252.95kNRa=1463.329kN Qkmax=67

19、9.602kN1.2Ra=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！