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=6.00m;
ëx2=L0x2/ix2=6.00×102/127.05=4.72;
An2=170.24cm2;
Ady2=2×5.42=10.84cm2;
ë0x2=(ëx22+40×An2/Ady2)0.5=(4.722+40×170.24/10.84)0.5=25.50;
查表:
öx=0.95;
NEX'=ð2EAn2/1.1ë0x22
NEX=48371.81N;
1.2N/(öxA)+1.4âmxMx/(Wlx(1-1.2öxN/NEX))≤f
1.2N/(öxA)+1.4âmxMx/(Wlx(1-1.2öxN/NEX))=2.84N/mm2≤f=300N/mm2;
格构式基础整体稳定性满足要求。
4、刚度验算
ëmax=ë0x2=25.50<[ë]=150满足;
单肢计算长度:
l02=a2=200.00cm;
单肢回转半径:
ix1=22.73cm;
单肢长细比:
ë1=l02/ix1=200/22.73=8.8<0.7ëmax=0.7×25.5=17.85
因截面无削弱,不必验算截面强度。
刚度满足要求。
六、桩竖向极限承载力验算
单桩竖向承载力标准值按下面的公式计算:
Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp
u──桩身的周长,u=3.142m;
Ap──桩端面积,Ap=0.785m2;
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
16.0056.001350.00粘性土
210.0050.001700.00粉土或砂土
由于桩的入土深度为10.00m,所以桩端是在第2层土层。
单桩竖向承载力验算:
Quk=3.142×536+1700×0.785=3019.071kN;
单桩竖向承载力特征值:
R=Ra=Quk/2=3019.071/2=1509.535kN;
Nk=277.887kN≤1.2R=1.2×1509.535=1811.442kN;
桩基竖向承载力满足要求!
七、抗拔桩基承载力验算
群桩呈非整体破坏时,桩基的抗拔极限承载力标准值:
Tuk=Óëiqsikuili=1210.141kN;
其中:
Tuk-桩基抗拔极限承载力标准值;
ui-破坏表面周长,取u=ðd=3.14m;
qsik-桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值;
ëi-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,ë取小值;
li-第i层土层的厚度。
群桩呈整体破坏时,桩基的抗拔极限承载力标准值:
Tgk=(ulÓëiqsikli)/4=1540.8kN;
ul-桩群外围周长,ul=4×(3+1)=16m;
经过计算得到:
TUk=Óëiqsikuili=1210.14kN;
桩基抗拔承载力公式:
Nk≤Tgk/2+Ggp
Nk≤Tuk/2+Gp
其中Nk-桩基上抗拔力设计值,Nk=165.19kN;
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=800.00kN;
Gp-基桩自重设计值,Gp=196.35kN;
Tgk/2+Ggp=1540.8/2+800=1570.4kN>165.187kN;
Tuk/2+Gp=1210.141/2+196.35=801.42kN>165.187kN;
桩抗拔满足要求。
八、桩配筋计算
1、桩构造配筋计算
按照构造要求配筋。
As=ðd2/4×0.65%=3.14×10002/4×0.65%=5105mm2
2、桩抗压钢筋计算
经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋!
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!
建议配筋值:
HRB335钢筋,1720。
实际配筋值5341.4mm2。
依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008),
箍筋采用螺旋式,直径不应小于6mm,间距宜为200~300mm;受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时,桩顶以下5d范围内箍筋应加密;间距不应大于100mm;当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密;当考虑箍筋受力作用时,箍筋配置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定;当钢筋笼长度超过4m时,应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。
工作状态下荷载计算
一、塔吊受力计算
1、塔吊竖向力计算
作用在基础上的垂直力:
N=Gt+Q=225.40+60.00=285.40kN;
2、塔吊倾覆力矩
总的最大弯矩值Mkmax=939.90kN·m;
3、塔吊水平力计算
挡风系数计算:
ö=(3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)
挡风系数Ö=0.87;
水平力:
Vk=ù×B×H×Ö+P=0.45×1.60×43.00×0.87+30.00=56.82kN
4、每根格构柱的受力计算
作用于承台顶面的作用力:
Fk=285.40kN;
Mkmax=939.90kN·m;
Vk=56.82kN;
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
Nik=(F+G)/n±Myyi/Óyj2;
式中:
n-单桩个数,n=4;
F-作用于桩基承台顶面的竖向力标准值;
G-桩基承台的自重标准值;
My-承台底面的弯矩标准值;
yj-单桩相对承台中心轴的Y方向距离;
Nik-单桩桩顶竖向力标准值;
经计算得到单桩桩顶竖向力标准值
最大压力:
Nkmax=Fk/4+(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=285.40/4+(939.90×3.00×2-0.5)/(2×(3.00×2-0.5)2)=292.89kN;
最小压力:
Nkmin=Fk/4-(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=285.40/4-(939.90×3.00×2-0.5)/(2×(3.00×2-0.5)2)=-150.19kN;
需要验算桩基础抗拔力。
(2)、桩顶剪力的计算
V0=1.2V/4=1.2×56.82/4=17.05kN;
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=nvðd2fvb/4=1×3.14×20.002×320/4=100.53kN;
Nv=1.2Vk/n=1.2×56.82/12=5.68kN<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,n1=n/4;
Nt-每一颗螺栓所受的力;
Ntb=ðde2ftb/4=3.14×17.652×400/4=97.92kN;
Nt=1.2Nkmin/n1=1.2×150.19/3.00=60.07kN<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+(Nt/Ntb)2)1/2≤1
其中:
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=((5.68/100.53)2+(60.07/97.92)2)0.5=0.62;
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、螺栓抗剪验算
每个螺栓所受剪力:
Nv=Vk/n=56.82/12=4.74kN;
Nvb=nvðd2fvb/4=1×3.14×30.002×310/(4×1000)=219.13kN;
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;
Nt=Nmin/n1=150.19/3.00=50.06kN;
Ntb=ðde2ftb/4=3.14×26.722×500/(4×1000)=280.29kN;
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+(Nt/Ntb)2)1/2≤1
其中:
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=((4.74/219.13)2+(50.06/280.29)2)0.5=0.18;
螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。
四、单肢格构柱截面验算
1、格构柱力学参数
L90x6
A=10.64cm2i=2.79cmI=82.77cm4z0=2.44cm
每个格构柱由4根角钢L90x6组成,格构柱力学参数如下:
Ix1=[I+A×(b1/2-z0)2]×4=[82.77+10.64×(50.00/2-2.44)2]×4=21992.15cm4;
An1=A×4=10.64×4=42.56cm2;
W1=Ix1/(b1/2-z0)=21992.15/(50.00/2-2.44)=974.83cm3;
ix1=(Ix1/An1)0.5=(21992.15/42.56)0.5=22.73cm;
2、格构柱平面内整体强度
Nmax/An1=351.46×103/(42.56×102)=82.58N/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=6.00m;
ëx1=L0x1×102/ix1=6.00×102/22.73=26.39;
An1=42.56cm2;
Ady1=4×80.00×30.00=9600.00cm2;
ë0x1=(ëx12+40×An1/Ady1)0.5=(26.392+40×42.56/9600.00)0.5=26.40;
查表:
Öx=0.95;
Nmax/(ÖxA)=351.46×103/(0.95×42.56×102)=87.07N/mm2格构柱整体稳定性满足要求。
4、刚度验算
ëmax=ë0x1=26.40<[ë]=150满足;
单肢计算长度:
l01=a1=50.00cm;
单肢回转半径:
i1=2.79cm;
单肢长细比:
ë1=lo1/i1=50/2.79=17.92<0.7ëmax=0.7×26.4=18.48;
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=21992.15cm4An1=42.56cm2
W1=974.83cm3ix1=22.73cm
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=[21992.15+42.56×(3.00×102/2-0.50×102/2)2]×4=2747968.58cm4;
An2=An1×4=42.56×4=170.24cm2;
W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=2747968.58/(3.00×102/2-0.50×102/2)=21983.75cm3;
ix2=(Ix2/An2)0.5=(2747968.58/170.24)0.5=127.05cm;
2、格构柱基础平面内整体强度
1.2N/An+1.4Mx/(ãx×W)=342.48×103/(170.24×102)+1315.86×106/(1.0×21983.75×103)=79.97N/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=6.00m;
ëx2=L0x2/ix2=6.00×102/127.05=4.72;
An2=170.24cm2;
Ady2=2×5.42=10.84cm2;
ë0x2=(ëx22+40×An2/Ady2)0.5=(4.722+40×170.24/10.84)0.5=25.50;
查表:
öx=0.95;
NEX'=ð2EAn2/1.1ë0x22
NEX=48371.81N;
1.2N/(öxA)+1.4âmxMx/(Wlx(1-1.2öxN/NEX))≤f
1.2N/(öxA)+1.4âmxMx/(Wlx(1-1.2öxN/NEX))=10.71N/mm2≤f=300N/mm2;
格构式基础整体稳定性满足要求。
4、刚度验算
ëmax=ë0x2=25.50<[ë]=150满足;
单肢计算长度:
l02=a2=200.00cm;
单肢回转半径:
ix1=22.73cm;
单肢长细比:
ë1=l02/ix1=200/22.73=8.8<0.7ëmax=0.7×25.5=17.85
因截面无削弱,不必验算截面强度。
刚度满足要求。
六、桩竖向极限承载力验算
单桩竖向承载力标准值按下面的公式计算:
Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp
u──桩身的周长,u=3.142m;
Ap──桩端面积,Ap=0.785m2;
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
16.0056.001350.00粘性土
210.0050.001700.00粉土或砂土
由于桩的入土深度为10.00m,所以桩端是在第2层土层。
单桩竖向承载力验算:
Quk=3.142×536+1700×0.785=3019.071kN;
单桩竖向承载力特征值:
R=Ra=