十字格构式基础计算书.docx

1、十字格构式基础计算书十字格构式基础计算书 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（浙江建机）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)43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)449起重荷载标准值Fqk(kN)60竖向荷载标准值F

2、k(kN)509水平荷载标准值Fvk(kN)31倾覆力矩标准值Mk(kNm)1039非工作状态竖向荷载标准值Fk(kN)449水平荷载标准值Fvk(kN)71倾覆力矩标准值Mk(kNm)1668 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)1.35Fk11.35449606.15起重荷载设计值FQ(kN)1.35FQk1.356081竖向荷载设计值F(kN)606.15+81687.15水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk1.353141.85倾覆力矩设计值M(kNm)1.35Mk1.3510391402.65非工作状态竖向荷载设计值F(kN)1.35Fk1.354496

3、06.15水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk1.357195.85倾覆力矩设计值M(kNm)1.35Mk1.3516682251.8 三、桩顶作用效应计算承台布置桩数n4承台高度h(m)1.3承台梁宽l(m)1.2承台梁长b(m)5.2桩心距ab(m)3.68桩直径d(m)0.8加腋部分宽度a(m)1承台参数承台混凝土强度等级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)20承台混凝土保护层厚度(mm)40格构式钢柱总重Gp2(kN)20基础布置图 承台底面积：A=2bl-l2+2a2=25.201.20-1.202+21.002=13

4、.04m2 承台及其上土的自重荷载标准值： Gk=A(hC+h)=13.04(1.3025.00+0.0020.00)=423.8kN 承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.35Gk=1.35423.8=572.13kN 1、荷载效应标准组合 轴心竖向力作用下： Qk=(Fk+Gk+Gp2)/n=(449.00+423.8+20)/4=223.2kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/ab =(449.00+423.8+20)/4+(1668.00+71.007.40)/3.68=819.233kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp2

5、)/n-(Mk+FVkh)/ab =(449.00+423.8+20)/4-(1668.00+71.007.40)/3.68=-372.833kN 2、荷载效应基本组合 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qmax=(F+G+1.35Gp2)/n+(M+FVh)/ab =(606.15+572.13+1.3520)/4+(2251.80+95.857.40)/3.68=1105.964kN Qmin=(F+G+1.35Gp2)/n-(M+FVh)/ab =(606.15+572.13+1.3520)/4-(2251.80+95.857.40)/3.68=-503.324kN 四、格构柱计算格构

6、柱参数格构柱缀件形式缀板格构式钢柱的截面边长a(mm)480格构式钢柱长度H0(m)9缀板间净距l01(mm)400格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)2.25格构柱分肢参数格构柱分肢材料L125X10分肢材料截面积A0(cm2)24.37分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)2.48格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)361.67分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)3.45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42032012格构式钢柱缀件截面积A1x(mm2)3840缀件钢板抗弯强度设计值f(N/mm2

7、)215缀件钢板抗剪强度设计值(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)510 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=4361.67+24.37(48.00/2-3.45)2=42612.728cm4 整个构件长细比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=900/(42612.728/(424.37)0.5=43.046 分肢长细比：1=l01/iy0=40.00/2.48=16.129 分肢毛截面积之和：A=4A0=424.37102=9748mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：0 ma

8、x=(x2+12)0.5=(43.0462+16.1292)0.5=45.968 满足要求！ 2、格构式钢柱分肢的长细比验算 1=16.129min(0.50max，40)=min(0.545.968，40)=22.984 满足要求！ 3、格构式钢柱受压稳定性验算 0max(fy/235)0.5=45.968(235/235)0.5=45.968 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：=0.874 Qmax/(A)=1105.964103/(0.8749748)=129.812N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ 4、缀件验算 缀件所受剪力：V=Af(f

9、y/235)0.5/85=974821510-3(235/235)0.5/85=24.657kN 格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+32=40.00+32=72cm 作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=24.6570.72/4=4.438kNm 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.48-20.0345=0.411m 作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2b1)=24.6570.72/(20.411)=21.597kN = M0/(bh2/6)=4.438106/(123202/6)=21.671N/mm2f=215N/mm2 满足要求！ =3V0/(2bh)=321.5

10、97103/(212320)=8.436N/mm2=125N/mm2 满足要求！ 角焊缝面积：Af=0.7hflf=0.810510=3570mm2 角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7105102/6=303450mm3 垂直于角焊缝长度方向应力：f=M0/Wf=4.438106/303450=15N/mm2 平行于角焊缝长度方向剪应力：f=V0/Af=21.597103/3570=6N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(15/1.22)2+62)0.5=13N/mm2ftw=160N/mm2 满足要求！ 根据缀板的构造要求 缀板高度：320mm2/3 b1=2/

11、30.4111000=274mm 满足要求！ 缀板厚度：12mmmax1/40b1,6= max1/400.4111000,6=10mm 满足要求！ 缀板间距：l1=720mm2b1=20.4111000=822mm 满足要求！ 线刚度：缀板/分肢=4123203/(12(480-234.5)/(361.67104/720)=63.4876 满足要求！ 五、桩承载力验算桩参数桩混凝土强度等级C35桩基成桩工艺系数C0.75桩混凝土自重z(kN/m3)25桩混凝土保护层厚度(mm)35桩入土深度lt(m)25桩配筋自定义桩身承载力设计值否桩混凝土类型钢筋混凝土桩身普通钢筋配筋HRB400 122

12、0地基属性地下水位至地表的距离hz(m)0承台埋置深度d(m)1.5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)淤泥质土2.73700.7-淤泥质土3900.7-粘性土4.1276000.7-粘性土7.9264500.7-粘性土12.1223500.7- 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=uqsiali+qpaAp =2.513(2

13、.2327+7.926+8.7722)+3500.503=1328.391kN Qk=223.2kNRa=1328.391kN Qkmax=819.233kN1.2Ra=1.21328.391=1594.069kN 满足要求！ 2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-372.833kN0 按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk=372.833kN 桩身的重力标准值：Gp=(lt-(H0-hr-h/2)(z-10)Ap=(25-(9-2.25-1.3/2)(25-10)0.503=142.503kN Ra=uiqsiali+Gp=2.513(0.72.2327+0.77.926+0.78.77

14、22)+142.503=949.226kN Qk=372.833kNRa=949.226kN 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=123.142202/4=3770mm2 (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=1105.964kN cfcAp+0.9fyAs=(0.7516.70.503106 + 0.9(3603769.911)10-3=7652.92kN Q=1105.964kNcfcAp+0.9fyAs=7652.92kN 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

15、=-Qmin=503.324kN fyAS=3603769.91110-3=1357.168kN Q=503.324kNfyAS=1357.168kN 满足要求！ 4、桩身构造配筋计算 As/Ap100%=(3769.911/(0.503106)100%=0.75%0.65% 满足要求！ 六、承台计算承台梁底部配筋HRB400 822承台梁上部配筋HRB400 618承台梁腰筋配筋HRB400 616承台箍筋配筋HRB400 8150承台箍筋肢数n4 1、荷载计算 塔身截面对角线上立杆的荷载设计值： Fmax=F/4+M/(20.5B)=606.15/4+2251.80/(20.51.60)=

16、1146.702kN Fmin=F/4-M/(20.5B)=606.15/4-2251.80/(20.51.60)=-843.627kN 暗梁计算简图 弯矩图(kNm) 剪力图(kN) Vmax=763.239kN，Mmax=326.256kNm，Mmin=-541.137kNm 2、受剪切计算 截面有效高度：h0=h-c-D/2=1300-35-22/2=1254mm 受剪承载力截面高度影响系数：hs=(800/h0)1/4=(800/1254)1/4=0.894 塔吊边至桩边的水平距离：a1=ab/2-B/20.5-d/2=3.68/2-1.60/20.5-0.80/2=1838mm 计算

17、截面剪跨比：=a1/h0=1838/1254=1.466，取=1.466 承台剪切系数：=1.75/(+1)=1.75/(1.466+1)=0.71 V=763.239kNhsftb0h0=0.8940.711.571031.201.254=1498.328kN 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 S1= Mmin/(1fclh02)=541.137106/(0.98216.7120012542)=0.017 1=1-(1-2S1)0.5=1-(1-20.017)0.5=0.018 S1=1

18、-1/2=1-0.018/2=0.991 AS1=Mmin/(S1h0fy1)=541.137106/(0.9911254360)=1210mm2 最小配筋率：=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,451.57/360)=max(0.2,0.196)=0.2% 承台梁底需要配筋：A1=max(1210, lh0)=max(1210,0.00212001254)=3010mm2 承台梁底部实际配筋：AS1=3042mm2AS1=3010mm2 满足要求！ (2)、承台梁上部配筋 S2= Mmin/(2fclh02)=326.256106/(1.01416.7120012542)=

19、0.01 2=1-(1-2S2)0.5=1-(1-20.01)0.5=0.01 S2=1-2/2=1-0.01/2=0.995 AS2=Mmax/(S2h0fy2)=326.256106/(0.9951254360)=727mm2 承台梁上部需要配筋：A1=max(726, 0.5AS1)=max(726,0.53041)=1521mm2 承台梁上部实际配筋：AS2=1527mm2AS2=1521mm2 满足要求！ (3)、承台梁腰筋配筋 梁腰筋按照构造配筋HRB400 616 (4)、承台梁箍筋计算 箍筋抗剪 箍筋钢筋截面积：Asv1=3.1482/4=51mm2 计算截面剪跨比：=(ab-

20、20.5B)/(2h0)=(3.68-20.51.60)/(21.254)=0.565 取=1.5 混凝土受剪承载力：1.75ftlh0/(+1)=1.751.571031.201.254/(1.5+1)=1653.775kN Vmax=763.239kN1.75ftlh0/(+1)=1653.775kN 按构造规定选配钢筋！ 配箍率验算 sv=nAsv1/(ls)=450.24/(1200150)=0.112sv，min=0.24ft/fyv=0.241.57/360=0.105 满足要求！ (5)、承台加腋处配筋 承台加腋处，顶部与底部配置水平构造筋12200mm、竖向构造箍筋8200mm

21、，外侧纵向筋10200mm。 七、下承台计算基础布置下承台长l(m)4.2下承台宽b(m)4.2下承台高度h(m)0.6下承台参数下承台混凝土等级C35下承台混凝土自重C(kN/m3)25下承台上部覆土厚度h(m)0下承台上部覆土的重度(kN/m3)11下承台混凝土保护层厚度(mm)40承台配筋承台底部长向配筋HRB400 14180承台底部短向配筋HRB400 14180承台顶部长向配筋HRB400 14180承台顶部短向配筋HRB400 14180 (1)、板底面长向配筋面积 板底需要配筋：AS1=bh0=0.00154200553=3484mm2 承台底长向实际配筋：AS1=3746mm

22、2AS1=3484mm2 满足要求！ (2)、板底面短向配筋面积 板底需要配筋：AS2=lh0=0.00154200553=3484mm2 承台底短向实际配筋：AS2=3746mm2AS2=3484mm2 满足要求！ (3)、板顶面长向配筋面积 承台顶长向实际配筋：AS3=3746mm20.5AS1=0.53746=1873mm2 满足要求！ (4)、板顶面短向配筋面积 承台顶短向实际配筋：AS4=3746mm20.5AS2=0.53746=1873mm2 满足要求！ 八、示意图上承台配筋图 桩配筋图 钻孔灌注桩详图 格构柱详图 格构柱与承台连接详图 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 水平剪刀撑布置图 下承台配筋图