矩形格构式塔吊基础计算书

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

塔机竖向荷载简图1、塔机自身荷载标准值

k

基础布置图

承台及其上土的自重荷载标准值：

G k=bl(hγc+h'γ')=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=1.2G k=1.2×921.6=1105.92kN

桩对角线距离：L=(a b2+a l2)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：Q k=(F k+G k+G p2)/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：

Q kmax=(F k+G k+G p2)/n+(M k+F Vk h)/L

=(2898.63+921.6+20)/4+(3646.752+60.637×1.6)/4.667=1762.253kN

Q kmin=(F k+G k+G p2)/n-(M k+F Vk h)/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：

Q max=(F+G+1.35×G p2)/n+(M+F v h)/L

=(3503.356+1105.92+1.35×20)/4+(5583.817+84.892×1.6)/4.667=2384.644kN Q min=(F+G+1.35×G p2)/n-(M+F v h)/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

整个格构柱截面对X、Y轴惯性矩：

I=4[I0+A0(a/2-Z0)2]=4×[1175.08+49.07×(45.00/2-4.55)2]=67942.227cm4

整个构件长细比：λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=1270/(67942.227/(4×49.07))0.5=68.261

分肢长细比：λ1=l01/i y0=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：λ0

=(λx2+λ12)0.5=(68.2612+9.8732)0.5=68.971

max

λ0max=68.971≤[λ]=150

满足要求！

2、格构式钢柱分肢的长细比验算

λ1=9.873≤min(0.5λ0max，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

λ0max(f y/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：φ=0.757

Q max/(φA)=2384.644×103/(0.757×19628)=160.491N/mm2≤f=215N/mm2

满足要求！

4、缀件验算

缀件所受剪力：V=Af(f y/235)0.5/85=19628×215×10-3×(235/235)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

σ= M0/(bh2/6)=7.571×106/(20×3002/6)=25.237N/mm2≤f=215N/mm2

满足要求！

τ=3V0/(2bh)=3×42.179×103/(2×20×300)=10.545N/mm2≤τ=125N/mm2

满足要求！

角焊缝面积：A f=0.7h f l f=0.8×10×594=4158mm2

角焊缝截面抵抗矩：W f=0.7h f l f2/6=0.7×10×5942/6=411642mm3

垂直于角焊缝长度方向应力：σf=M0/W f=7.571×106/411642=18N/mm2

平行于角焊缝长度方向剪应力：τf=V0/A f=42.179×103/4158=10N/mm2

((σf /1.22)2+τf2)0.5=((18/1.22)2+102)0.5=18N/mm2≤f tw=160N/mm2

满足要求！

根据缀板的构造要求

缀板高度：300mm≥2/3 b1=2/3×0.359×1000=239mm

满足要求！

缀板厚度：20mm≥max[1/40b1，6]= max[1/40×0.359×1000，6]=9mm

满足要求！

缀板间距：l1=610mm≤2b1=2×0.359×1000=718mm

满足要求！

线刚度：∑缀板/分肢=4×20×3003/(12×(450-2×45.5))/(1175.08×104/610)=26.028≥6满足要求！

五、桩承载力验算

1、桩基竖向抗压承载力计算

桩身周长：u=πd=3.14×0.8=2.513m

桩端面积：A p=πd2/4=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

f ak=(2.4×100)/2.4=240/2.4=100kPa

承台底净面积：A c=(bl-nA p)/n=(4.8×4.8-4×0.503)/4=5.257m2

复合桩基竖向承载力特征值：

R a=uΣq sia·l i+q pa·A p+ηc f ak A c=2.513×(9.6×5+13.5×24)+340×0.503+0.7×100×5.257=1473. 855kN

Q k=960.058kN≤R a=1473.855kN

Q kmax=1762.253kN≤1.2R a=1.2×1473.855=1768.626kN

满足要求！

2、桩基竖向抗拔承载力计算

Q kmin=157.862kN≥0

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：A s=nπd2/4=17×3.142×202/4=5341mm2

(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=Q max=2384.644kN

ψc f c A p+0.9f y'A s'=(0.75×14×0.503×106 + 0.9×(360×5340.708))×10-3=7313.628kN Q=2384.644kN≤ψc f c A p+0.9f y'A s'=7313.628kN

满足要求！

(2)、轴心受拔桩桩身承载力

Q kmin=157.862kN≥0

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

A s/A p×100%=(5340.708/(0.503×106))×100%=1.062%≥0.45%

满足要求！

六、承台计算

塔身截面对角线上立杆的荷载设计值：

F max=F/4+M/(20.5B)=3503.356/4+5583.817/(20.5×2.5)=2455.181kN

F min=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)

V max=2072.782kN，M max=181.424kN·m，M min=-1171.122kN·m

2、受剪切计算

截面有效高度：h0=h-δc-D/2=1600-50-25/2=1538mm

受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1538)1/4=0.849

塔吊边至桩边的水平距离：a1b=(a b-B-d)/2=(3.3-2.5-0.8)/2=0m

a1l=(a l-B-d)/2=(3.3-2.5-0.8)/2=0m

计算截面剪跨比：λb'=a1b/h0=0/1.538=0，取λb=0.25；

λl'= a1l/h0=0/1.538=0，取λl=0.25；

承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.25+1)=1.4

αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.25+1)=1.4

V max=2072.782kN≤βhsαb f t l'h0=0.849×1.4×1430×0.8×1.538=2091.914kN

V max=2072.782kN≤βhsαl f t l'h0=0.849×1.4×1430×0.8×1.538=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

αS1= M min/(α1f c l'h02)=1171.122×106/(1.04×14.3×800×15382)=0.042

ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.042)0.5=0.043

γS1=1-ζ1/2=1-0.043/2=0.979

A S1=M min/(γS1h0f y1)=1171.122×106/(0.979×1538×300)=2594mm2

最小配筋率：ρ=max(0.2,45f t/f y1)=max(0.2,45×1.43/300)=max(0.2,0.214)=0.214% 梁底需要配筋：A1=max(A S1, ρlh0)=max(2594,0.0021×800×1538)=2640mm2

梁底部实际配筋：A S1'=2946mm2≥A S1=2640mm2

满足要求！

(2)、承台梁上部配筋

αS2= M max/(α2f c l'h02)=181.424×106/(1.04×14.3×800×15382)=0.006

ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.006)0.5=0.006

γS2=1-ζ2/2=1-0.006/2=0.997

A S1=M max/(γS2h0f y2)=181.424×106/(0.997×1538×360)=395mm2

最小配筋率：ρ=max(0.2,45f t/f y2)=max(0.2,45×1.43/360)=max(0.2,0.179)=0.2% 梁上部需要配筋：A2=max(A S2, ρl'h0)=max(395,0.002×800×1538)=2461mm2

梁上部实际配筋：A S2'=2946mm2≥A S2=2461mm2

满足要求！

(3)、梁腰筋配筋

梁腰筋按照构造配筋4Φ18

(4)、承台梁箍筋计算

箍筋抗剪

计算截面剪跨比：λ'=(L-20.5B)/(2h0)=(4.8-20.5×2.5)/(2×1.538)=0.411

取λ=1.5

混凝土受剪承载力：1.75f t l'h0/(λ+1)=1.75×1.43×0.8×1.538/(1.5+1)=1.232kN

V max=2072.782kN>1.75f t l'h0/(λ+1)=1.232kN

nA sv1/s=4×(3.142×142/4)/180=3.421

V=2072.782kN≤0.7f t l’h0+1.25f yv h0(nA sv1/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

ρsv=nA sv1/( l's)=4×(3.142×142/4)/(800×180)

=0.428%≥p sv，min=0.24f t/f yv=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：A S1=ρbh0=0.002×4800×1538=14765mm2

承台底长向实际配筋：A S1'=16199mm2≥A S1=14765mm2

满足要求！

(6)、板底面短向配筋面积

板底需要配筋：A S2=ρlh0=0.002×4800×1538=14765mm2

承台底短向实际配筋：A S2'=16199mm2≥A S2=14765mm2

满足要求！

(7)、板顶面长向配筋面积

承台顶长向实际配筋：A S3'=16199mm2≥0.5A S1'=0.5×16199=8100mm2 满足要求！

(8)、板顶面短向配筋面积

承台顶长向实际配筋：A S4'=16199mm2≥0.5A S2'=0.5×16199=8100mm2 满足要求！

(9)、承台竖向连接筋配筋面积

承台竖向连接筋为双向Φ10@500。

七、下承台计算

板底需要配筋：A S1=ρbh0=0.0015×4500×1476=9963mm2

承台底长向实际配筋：A S1'=11536mm2≥A S1=9963mm2

满足要求！

(2)、板底面短向配筋面积

板底需要配筋：A S2=ρlh0=0.0015×4500×1476=9963mm2

承台底短向实际配筋：A S2'=11536mm2≥A S2=9963mm2

满足要求！

(3)、板顶面长向配筋面积

承台顶长向实际配筋：A S3'=7383mm2≥0.5A S1'=0.5×11536=5768mm2 满足要求！

(4)、板顶面短向配筋面积

承台顶短向实际配筋：A S4'=7383mm2≥0.5A S2'=0.5×11536=5768mm2 满足要求！

八、示意图

上承台配筋图

暗梁配筋图

桩配筋图

钻孔灌注桩详图

格构柱与承台连接详图

格构柱详图

格构柱逆作法加固图

格构柱截面图

格构柱止水片详图

柱肢安装接头详图