塔吊格构式基础计算书316Word格式文档下载.docx

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塔吊地脚螺栓的直径d：

20mm；

塔吊起升高度H：

40m；

塔吊地脚螺栓数目n：

12个；

塔身宽度B:

1.6m；

2、格构柱基本参数

格构柱计算长度lo：

4.75m；

格构柱缀件类型：

缀条；

格构柱缀件节间长度a1：

0.3m；

格构柱分肢材料类型：

L110x10；

格构柱基础缀件节间长度a2：

1.6m；

格构柱钢板缀件参数:

宽400mm，厚8mm；

格构柱截面宽度b1：

0.46m；

格构柱基础缀件材料类型：

3、基础参数

桩中心距a：

桩直径d：

0.8m；

桩入土深度l：

23m；

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：

16mm；

承台宽度Bc：

5m；

承台厚度h：

0.6m；

承台混凝土等级为：

承台钢筋等级：

承台钢筋直径：

16；

承台保护层厚度:

50mm；

承台箍筋间距：

150mm；

4、塔吊计算状态参数

地面粗糙类别：

C类有密集建筑群的城市郊区；

风荷载高度变化系数：

1.13；

主弦杆材料：

角钢/方钢；

主弦杆宽度c：

130mm；

非工作状态：

所处城市浙江杭州市，基本风压ω0：

0.45kN/m2；

额定起重力矩Me：

400kN·

m；

基础所受水平力P：

30kN；

塔吊倾覆力矩M：

838.46kN·

工作状态：

0.45kN/m2，

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×

h×

1.2=25×

5.00×

0.60×

1.2=450.00kN

作用在基础上的垂直力：

N=1.2×

（Gt+Gc）=1.2×

（280.40+450.00）=876.48kN

2、塔吊风荷载计算

地处浙江杭州市，基本风压ω0=0.45kN/m2

挡风系数计算：

φ=（3B+2b+（4B2+b2）1/2c/Bb）

挡风系数Φ=0.45

体型系数μs=2.05

查表得：

荷载高度变化系数μz=1.13

高度z处的风振系数取：

βz=1.0

所以风荷载设计值为：

ω=0.7×

βz×

μs×

μz×

ω0=0.7×

1.00×

2.05×

1.13×

0.45=0.73kN/m2

3、塔吊弯矩计算

风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：

Mω=ω×

Φ×

B×

H×

0.5=0.73×

0.45×

1.60×

40.00×

0.5=420.46kN·

m

总的最大弯矩值：

Mmax=1.4×

（Me+Mω+P×

h）=1.4×

（400.00+420.46+30.00×

0.60）=838.46kN·

4、塔吊水平力计算

水平力：

V=1.2×

（ω×

Φ+P）=1.2×

（0.45×

0.45+30.00）=51.57kN

5、每根格构柱的受力计算

作用于承台顶面的作用力：

N=876.48kN

Mmax=838.46kN·

V=51.57kN

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

Ni=（F+G）/4±

Mxyi/Σyi2±

Myxi/Σxi2；

式中：

N－单桩个数，n=4；

F－作用于桩基承台顶面的竖向力设计值；

G－桩基承台的自重；

Mx,My－承台底面的弯矩设计值；

xi,yi－单桩相对承台中心轴的XY方向距离；

Ni－单桩桩顶竖向力设计值；

经计算得到单桩桩顶竖向力设计值

最大压力：

Nmax=N/4+（Mmax×

a×

2-0.5）/（2×

（a×

2-0.5）2）=876.48/4+（838.46×

（1.60×

2-0.5）2）=589.67kN

最小压力：

Nmin=N/4-（Mmax×

2-0.5）2）=876.48/4-（838.46×

2-0.5）2）=-151.43kN

（2）、桩顶剪力的计算

V0=V/4=51.57/4=12.89kN

二、塔吊与承台连接的螺栓验算

1、螺栓抗剪验算

每个螺栓所受剪力：

Nvb=nvπd2fvb/4=1×

3.14×

20.002×

320/4=100.53kN

Nv=V/n=51.57/12=4.30kN<

100.53kN

螺栓抗剪强度满足要求。

2、螺栓抗拉验算

n1×

Nt=Nmin

其中：

n1－塔吊每一个角上螺栓的数量，即：

n1=n/4；

Nt－每一颗螺栓所受的力；

Ntb=πde2ftb/4=3.14×

17.652×

400/4=97.92kN

Nt=Nmin/n1=151.43/3.00=50.48kN<

97.92kN

螺栓抗拉强度满足要求。

3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算

（（Nv/Nvb）2+（NtNtb）2）1/2≤1

Nv、Nt－一个普通螺栓所承受的剪力和拉力；

Nvb、Ntb、Ncb－一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；

（（Nv/Nvb）2+（Nt/Ntb）2）0.5=（（4.30/100.53）2+（50.48/97.92）2）0.5=0.52

螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。

三、承台验算

1、承台弯矩的计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.1条。

Mx1=∑Niyi

My1=∑Nixi

其中Mx1,My1－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=（1.60-1.60）/2=0.00m；

Ni1－单桩桩顶竖向力设计值；

经过计算得到弯矩设计值：

Mx1=My1=2×

0.00×

589.67=0.00kN·

m。

2、螺栓粘结力锚固强度计算

锚固深度计算公式:

h≥N/πd[fb]

其中N－锚固力，即作用于螺栓的轴向拉力，N=50.48kN；

d－楼板螺栓的直径，d=20mm；

[fb]－楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.57N/mm2；

h－楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到h要大于50.48×

103/（3.14×

20.00×

1.57）=511.70mm

构造要求：

h≥440.00mm；

螺栓在混凝土承台中的锚固深度要大于511.70mm。

3、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。

As=M/（γsh0fy）

αs=M/（α1fcbh02）

ζ=1-（1-2αs）1/2

γs=1-ζ/2

αl－系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1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=600.00-50.00=550.00mm；

fy－钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2；

经过计算得：

αs=0.00×

106/（1.000×

16.700×

5.000×

103×

（550.000）2）=0.000；

ξ=1-（1-2×

0.000）0.5=0.000；

γs=1-0.000/2=1.000；

Asx=Asy=0.00×

550.000×

300）=0.000mm2；

由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:

600×

5000×

0.15%=4500mm2；

建议配筋值：

HRB335钢筋，16@210。

承台底面单向根数23根。

实际配筋值4625.3mm2。

4、承台斜截面抗剪切计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.8条和第5.6.11条。

根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，记为V=589.67kN。

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：

γ0V≤βfcb0h0

γo－建筑桩基重要性系数，取1.00；

Bc－承台计算截面处的计算宽度，Bc=5000.00mm；

ho－承台计算截面处的计算高度，ho=600.00-50.00=550.00mm；

λ－计算截面的剪跨比，λ=a/ho，此处，a=（5000.00/2-1600.00/2）-（5000.00/2-1600.00/2）=0.00mm，

当λ<

0.3时，取λ=0.3；

当λ>

3时,取λ=3，得λ=0.30；

β－剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/（λ+0.3）；

当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/（λ+1.5），得β=0.20；

fc－混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

则，1.00×

589.67=589.67kN≤0.20×

16.70×

5000.00×

550.00/1000=9185.00kN；

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

L110x10

A=21.26cm2i=3.38cmI=242.19cm4z0=3.09cm

每个格构柱由4根角钢L110x10组成，格构柱力学参数如下：

Ix1=[I+A×

（b1/2－z0）2]×

4=[242.19+21.26×

（46.00/2-3.09）2]×

4=34679.30cm4；

An1=A×

4=21.26×

4=85.04cm2；

W1=Ix1/（b1/2-z0）=34679.30/（46.00/2-3.09）=1741.80cm3；

ix1=（Ix1/An1）0.5=（34679.30/85.04）0.5=20.19cm；

2、格构柱平面内整体强度

Nmax/An1=589.67×

103/（85.04×

102）=69.34N/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=4.75m；

λx1=L0x1×

102/ix1=4.75×

102/20.19=23.52；

An1=85.04cm2；

Ady1=4×

0.80=128.00cm2；

λ0x1=（λx12+40×

An1/Ady1）0.5=（23.522+40×

85.04/128.00）0.5=24.08；

查表：

Φx=0.96；

Nmax/（ΦxA）=589.67×

103/（0.96×

85.04×

102）=72.48N/mm2<

格构柱整体稳定性满足要求。

4、刚度验算

λmax=λ0x1=24.08<

[λ]=150满足；

单肢计算长度：

l01=a1=30.00cm；

单肢回转半径：

i1=3.38cm；

单肢长细比：

λ1=l01/i1=30.00/3.38=8.88<

0.7λmax=0.7×

24.08=16.86；

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=34679.30cm4An1=85.04cm2

W1=1741.80cm3ix1=20.19cm

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=[34679.30+85.04×

102/2-0.46×

4=1243897.06cm4；

An2=An1×

4=85.04×

4=340.16cm2；

W2=Ix2/（b2/2-b1/2）=1243897.06/（1.60×

102/2）=21822.76cm3；

ix2=（Ix2/An2）0.5=（1243897.06/340.16）0.5=60.47cm；

2、格构柱基础平面内整体强度

N/An+Mx/（γx×

W）=876.48×

103/（340.16×

102）+838.46×

106/（1.0×

21822.76×

103）=64.19N/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=4.75m；

λx2=L0x2/ix2=4.75×

102/60.47=7.85；

An2=340.16cm2；

Ady2=2×

21.26=42.52cm2；

λ0x2=（λx22+40×

An2/Ady2）0.5=（7.852+40×

340.16/42.52）0.5=19.54；

φx=0.96；

NEX'

=π2EAn2/1.1λ0x22

NEX=164715.79N；

N/（φxA）+βmxMx/（Wlx（1-φxN/NEX））≤f

N/（φxA）+βmxMx/（Wlx（1-φxN/NEX））=17.56N/mm2≤f=300N/mm2；

格构式基础整体稳定性满足要求。

λmax=λ0x2=19.54<

l02=a2=160.00cm；

ix1=20.19cm；

λ1=l02/ix1=160.00/20.19=7.92<

19.54=13.68；

刚度满足要求。

六、桩承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第4.1.1条。

根据以上的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值；

N=589.67kN；

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

γ0N≤fcA

其中，γo－建筑桩基重要性系数，γo=1.00；

A－桩的截面面积，A=πd2/4=0.50m2；

589.67=589.67kN<

0.50×

103=8350.00kN；

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！

七、桩竖向极限承载力验算

单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：

R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp

Qsk=u∑qsikli

Qpk=qpkAp

其中R－最大极限承载力；

Qsk－单桩总极限侧阻力标准值；

Qpk－单桩总极限端阻力标准值；

ηs,ηp－分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数；

γs,γp－分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数；

qsik－桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；

qpk－极限端阻力标准值；

u－桩身的周长，u=πd=2.51m；

Ap－桩端面积,Ap=0.50m2；

li－第i层土层的厚度；

各土层厚度及阻力标准值如下表:

序号土厚度（m）土侧阻力标准值（kPa）土端阻力标准值（kPa）土名称

14.0050.001700.00砂质粉土

29.9050.001700.00粉土或砂土

36.9056.001200.00淤泥质粉砂粘土

44.9056.001350.00粘性土

由于桩的入土深度为23.00m，所以桩端是在第4层土层（即⑤-1号土层），建议桩进入⑤-1号土层大于3m作为持力层。

已知：

桩中心距：

Sa=a=1.60m，桩直径：

d=0.80m，承台宽度：

Bc=5.00m，桩入土长度：

l=23.00m

由Sa/d=1.60/0.80=2.00，Bc/l=5.00/23.00=0.22

查表得：

ηs=0.80，ηp=1.64

单桩竖向承载力验算:

R=2101.95kN>

589.67kN，桩的竖向极限承载力满足要求!

八、桩基础抗拔验算

非整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：

Uk=Σλiqsikuili

Uk－桩基抗拔极限承载力标准值；

ui－破坏表面周长，取u=πd=2.51m；

qsik－桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值；

λi－抗拔系数，砂土取0.50～0.70，粘性土、粉土取0.70～0.80，桩长l与桩径d之比小于20时，λ取小值；

li－第i层土层的厚度。

经过计算得到：

Uk=Σλiqsikuili＝2245.48kN；

整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：

Ugk=（ulΣλiqsikli）/3=2859.04kN

ul──桩群外围周长，ul=4×

（1.6+0.8）=9.60m；

桩基抗拔承载力公式：

γ0N≤Ugk/2+Ggp

γ0N≤Uuk/2+Gp

其中N-桩基上拔力设计值，Nk=151.43kN；

Ggp-群桩基础所包围体积的桩土总自重设计值除以总桩数，Ggp=662.40kN；

Gp-基桩自重设计值，Gp=289.03kN；

Ugk/2+Ggp=2859.04/2+662.4=2091.92kN>

1.0×

151.43kN

Uuk/2+Gp=2245.485/2+289.027=1411.77kN>

桩抗拔满足要求。

九、桩配筋计算

1、桩构造配筋计算

按照构造要求配筋。

As=πd2/4×

0.65%=3.14×

8002/4×

0.65%=3267mm2

2、桩抗压钢筋计算

3、桩受拉钢筋计算

经过计算得到桩抗拔满足要求，只需构造配筋！

HRB335钢筋，17Ф16。

实际配筋值3418.7mm2。

依据《建筑桩基设计规范》（JGJ94-94），

箍筋采用6－8@200-300mm，宜采用螺旋式箍筋；

受水平荷载较大的桩基和抗震桩基，桩顶3-5d范围内箍筋应适当加密；

当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m左右设一道12-18焊接加劲箍筋。

桩锚入承台30倍主筋直径，伸入桩身长度不小于10倍桩身直径，且不小于承台下软弱土层层底深度。

工作状态下荷载计算

（Gt+Gc+Q）=1.2×

（280.40+450.00+40.00）=924.48kN

N=924.48kN

Myxi/Σxi%2%；

2-0.5）2）=924.48/4+（838.46×

2-0.5）2）=601.67kN

2-0.5）2）=924.48/4-（838.46×

2-0.5）2）=-139.43kN

Nt=