矩形格构式基础计算
矩形格构式基础计算书一、塔机属性
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
2、风荷载标准值ω
(kN/m2)
k
3、塔机传递至基础荷载标准值
4、塔机传递至基础荷载设计值
三、桩顶作用效应计算
矩形桩式基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
G
k =bl(hγ
c
+h'γ')=4×4×(1×25+0×19)=400kN
承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2G
k
=1.2×400=480kN
桩对角线距离：L=(a
b 2+a
l
2)0.5=(2.52+2.52)0.5=3.54m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：Q
k =(F
k
+G
k
)/n=(596.08+400)/4=249.02kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Q
kmax =(F
k
+G
k
)/n+(M
k
+F
Vk
h)/L
=(596.08+400)/4+(511.97+19.02×2.25)/3.54=405.93kN
Q
kmin =(F
k
+G
k
)/n-(M
k
+F
Vk
h)/L
=(596.08+400)/4-(511.97+19.02×2.25)/3.54=92.11kN 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)/n+(M+F
v
h)/L
=(727.3+480)/4+(828.37+26.63×2.25)/3.54=553.07kN
Q
min =(F+G)/n-(M+F
v
h)/L
=(727.3+480)/4-(828.37+26.63×2.25)/3.54=50.58kN 四、格构柱计算
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=4[I
0+A
(a/2-Z
)2]=4×[208.90+22.80×(50.00/2-2.91)2]=45338.29cm4
整个构件长细比：λ
x =λ
y
=H
/(I/(4A
))0.5=675/(45338.29/(4×22.80))0.5=30.27
分肢长细比：λ
1=l
01
/i
y0
=25.00/1.95=12.82
分肢毛截面积之和：A=4A
=4×22.80×102=9120mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：λ
0 max =(λ
x
2+λ
1
2)0.5=(30.272+12.822)0.5=32.88
满足要求！
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ
1=12.82≤min(0.5λ
0max
，40)=min(0.5×32.88，40)=16.44
满足要求！
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ
0max (f
y
/235)0.5=32.88×(215/235)0.5=31.45
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=0.932 Q
max
/(φA)=553.07×103/(0.932×9120)=65.07N/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=9120×215×10-3×(235/235)0.5/85=23.07kN
格构柱相邻缀板轴线距离：l
1=l
01
+15=25.00+15=40cm
作用在一侧缀板上的弯矩：M
0=Vl
1
/4=23.07×0.4/4=2.31kN·m
分肢型钢形心轴之间距离：b
1=a-2Z
=0.5-2×0.0291=0.44m
作用在一侧缀板上的剪力：V
0=Vl
1
/(2·b
1
)=23.07×0.4/(2×0.44)=10.44kN
角焊缝面积：A
f =0.8h
f
l
f
=0.8×10×200=1600mm2
角焊缝截面抵抗矩：W
f =0.7h
f
l
f
2/6=0.7×10×2002/6=46667mm3
垂直于角焊缝长度方向应力：σ
f =M
/W
f
=2.31×106/46667=49N/mm2
垂直于角焊缝长度方向剪应力：τ
f =V
/A
f
=10.44×103/1600=7N/mm2
((σ
f /1.22)2+τ
f
2)0.5=((49/1.22)2+72)0.5=41N/mm2≤f
tw
=160N/mm2
满足要求！
五、桩承载力验算
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=πd=3.14×0.8=2.51m
桩端面积：A
p
=πd2/4=3.14×0.82/4=0.5m2
R
a =uΣq
sia
·l
i
+q
pa
·A
p
=2.51×(1.05×12+11×4+2.8×25+3.7×36+2.1×28+8.1×30)+0×0.5=1411.45kN
Q
k =249.02kN≤R
a
=1411.45kN
Q
kmax =405.93kN≤1.2R
a
=1.2×1411.45=1693.75kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Q
kmin
=92.11kN≥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=12×3.14×162/4=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=Q
max
=553.07kN
ψ
c f
c
A
p
+0.9f
y
'A
s
'=(0.75×14×0.5×106 + 0.9×(360×2412.74))×10-3=6259.56kN
Q=553.07kN≤ψ
c f
c
A
p
+0.9f
y
'A
s
'=6259.56kN
满足要求！
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
Q
kmin
=92.11kN≥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%=(2412.74/(0.5×106))×100%=0.48%≥0.45%
满足要求！六、承台计算
1、荷载计算
塔身截面对角线上立杆的荷载设计值：
=F/n+M/(20.5B)=727.3/4+828.37/(20.5×1.6)=547.92kN F
max
F
=F/n-M/(20.5B)=727.3/4-828.37/(20.5×1.6)=-184.27kN min
剪力图(kN)
弯矩图(kN·m)
V
max =415.55kN，M
max
=33.21kN·m，M
min
=-265.95kN·m
2、受剪切计算
截面有效高度：h
0=h-δ
c
-D/2=1000-50-18/2=941mm
受剪切承载力截面高度影响系数：β
hs
=(800/941)1/4=0.96
塔吊边至桩边的水平距离：a
1b =(a
b
-B-d)/2=(2.5-1.6-0.8)/2=0.05m
a
1l =(a
l
-B-d)/2=(2.5-1.6-0.8)/2=0.05m
计算截面剪跨比：λ
b '=a
1b
/h
=0.05/0.94=0.05，取λ
b
=0.25；
λ
l '= a
1l
/h
=0.05/0.94=0.05，取λ
l
=0.25；
承台剪切系数：α
b =1.75/(λ
b
+1)=1.75/(0.25+1)=1.4
α
l =1.75/(λ
l
+1)=1.75/(0.25+1)=1.4
V
max =415.55kN≤β
hs
α
b
f
t
l'h
=0.96×1.4×1270×0.8×0.94=1285.25kN
V
max =415.55kN≤β
hs
α
l
f
t
l'h
=0.96×1.4×1270×0.8×0.94=1285.25kN
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
α
S1= M
min
/(α
1
f
c
l'h
2)=265.95×106/(1.05×11.9×800×9412)=0.03
ζ
1=1-(1-2α
S1
)0.5=1-(1-2×0.03)0.5=0.031
γ
S1=1-ζ
1
/2=1-0.031/2=0.985
A
S1=M
min
/(γ
S1
h
f
y1
)=265.95×106/(0.985×941×360)=798mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45f
t /f
y1
)=max(0.2,45×1.27/360)=max(0.2,0.16)=0.2%
梁底需要配筋：A
1=max(A
S1
, ρlh
)=max(798,0.002×800×941)=1506mm2
梁底部实际配筋：A
S1'=2281mm2≥A
S1
=1506mm2
满足要求！
(2)、承台梁上部配筋
α
S2= M
max
/(α
2
f
c
l'h
2)=33.21×106/(1.05×11.9×800×9412)=0.004
ζ
2=1-(1-2α
S2
)0.5=1-(1-2×0.004)0.5=0.004
γ
S2=1-ζ
2
/2=1-0.004/2=0.998
A
S1=M
max
/(γ
S2
h
f
y2
)=33.21×106/(0.998×941×360)=99mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45f
t /f
y2
)=max(0.2,45×1.27/360)=max(0.2,0.16)=0.2%
梁上部需要配筋：A
2=max(A
S2
, ρl'h
)=max(99,0.002×800×941)=1506mm2
梁上部实际配筋：A
S2'=2281mm2≥A
S2
=1506mm2
满足要求！
(3)、梁腰筋配筋
梁腰筋按照构造配筋4Φ14
(4)、承台梁箍筋计算
箍筋抗剪
计算截面剪跨比：λ'=(L-20.5B)/(2h
)=(4-20.5×1.6)/(2×0.94)=0.92 取λ=1.5
混凝土受剪承载力：1.75f
t l'h
/(λ+1)=1.75×1.27×0.8×0.94/(1.5+1)=0.67kN
V
max =415.55kN>1.75f
t
l'h
/(λ+1)=0.67kN
nA
sv1
/s=4×(3.14×82/4)/200=1.01
(V-0.7f
t l'h
)/(1.25f
yv
h
)
=(415.55×103-0.7×1.27×800×941)/(1.25×360×941)=-0.6mm2/mm
nA
sv1/s≥(V-0.7f
t
lh
)/(1.25f
yv
h
)
满足要求！配箍率验算
ρ
sv =nA
sv1
/( l's)=4×(3.14×82/4)/(800×200)
=0.13%≥p
sv，min =0.24f
t
/f
yv
=0.24×1.27/360=0.08%
满足要求！
(5)、板底面长向配筋面积
梁底需要配筋：A
S1=ρbh
=0.0015×4000×941=5646mm2
承台底长向实际配筋：A
S1'=5910mm2≥A
S1
=5646mm2
满足要求！
(6)、板底面短向配筋面积
梁底需要配筋：A
S2=ρlh
=0.0015×4000×941=5646mm2
承台底短向实际配筋：A
S2'=5910mm2≥A
S2
=5646mm2
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'=4223mm2≥0.5A
S1
'=0.5×5910=2955mm2
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'=4223mm2≥0.5A
S2
'=0.5×5910=2955mm2
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、示意图
矩形桩式承台配筋图
矩形桩式暗梁配筋图
矩形桩式桩配筋图
矩形桩式钻孔灌注桩详图
矩形桩式格构柱与承台连接详图
矩形桩式格构柱详图
矩形桩式格构柱逆作法加固图
矩形桩式格构柱截面图
矩形桩式格构柱止水片详图
矩形桩式柱肢安装接头详图
矩形桩式水平剪刀撑布置图
矩形桩式水平剪刀撑连接详图