塔吊格构柱计算书2.docx

1、塔吊格构柱计算书2塔吊格构式基础计算书本计算书主要依据本工程地质勘察报告，塔吊使用说明书、钢结构设计规范（GB500172003）、钢结构设计手册（第三版）、建筑结构静力计算手册（第二版）、结构荷载规范（GB50092001）、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）、建筑桩基技术规范（JGJ942008）、建筑地基基础设计规范（GB500072002）等编制。基本参数1、塔吊基本参数塔吊型号：QTZ70(JL5613)； 标准节长度b：2.8m；塔吊自重Gt：852.6kN； 最大起重荷载Q：30kN； 塔吊起升高度H：120m； 塔身宽度B: 1.758m； 2、格构柱基本参数格构柱

2、计算长度lo：12.7m； 格构柱缀件类型：缀板；格构柱缀件节间长度a1：0.4m； 格构柱分肢材料类型：L140x14；格构柱基础缀件节间长度a2：0.4m； 格构柱钢板缀件参数:宽360mm，厚14mm；格构柱截面宽度b1：0.4m； 3、基础参数桩中心距a：3.9m； 桩直径d：0.8m；桩入土深度l：22m； 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：14mm； 承台宽度Bc：5.5m； 承台厚度h：1.4m；承台混凝土等级为：C35； 承台钢筋等级：HRB400；承台钢筋直径：25； 承台保护层厚度:50mm；承台箍筋间距：2

3、00mm； 4、塔吊计算状态参数地面粗糙类别：B类 城市郊区； 风荷载高度变化系数：2.38；主弦杆材料：角钢/方钢； 主弦杆宽度c：160mm；非工作状态：所处城市：天津市滨海新区， 基本风压0：0.3 kN/m2；额定起重力矩Me：0kNm； 基础所受水平力P：80kN；塔吊倾覆力矩M：1930kNm； 工作状态：所处城市：天津市滨海新区， 基本风压0：0.3 kN/m2，额定起重力矩Me：756kNm； 基础所受水平力P：50kN；塔吊倾覆力矩M：1720kNm； 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=25BcBch=2.55.505.501.4010=1

4、058.75kN；作用在基础上的垂直力：Fk=Gt+Gc=852.60+1058.75=1911.35kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mkmax=1930.00kNm；3、塔吊水平力计算挡风系数计算： = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数=0.50；水平力：Vk=BH+P=0.31.758120.000.50+80.00=111.644kN；4、每根格构柱的受力计算 作用于承台顶面的作用力：Fk=1911.35kN； Mkmax=1930.00kNm； Vk=111.644kN；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）格构柱竖

5、向力的计算Nik=(Fk+Gk)/nMxkxi/xj2式中：n单桩个数，n=4； Fk作用于桩基承台顶面的竖向力标准值； Gk桩基承台的自重标准值； Mxk承台底面的弯矩标准值； xi单桩相对承台中心轴的X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+(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=1911.35/4+(19303.902-0.5)/(2(3.902-0.5)2)=827.8kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=1911.35/4-(19303.902-0.5)/

6、(2(3.902-0.5)2)=127.8kN；均受压计算，无抗拔要求。桩基础抗拔满足要求。（2）格构柱顶水平剪力的计算V0=1.2Vk/4=1.2111.644/4=33.5kN；二、承台验算1、承台弯矩的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008 ）的第5.9.1条。 Mx = Niyi My = Nixi其中 Mx,My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=(3.90-1.758)/2=1.071m； Ni1单桩桩顶竖向力设计值；经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=21.07827.81.2=2125.8kNm。2、承台截面主筋

7、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。 s = M/(1fcbh02) = 1-(1-2s)1/2 s = 1-/2 As = M/(sh0fy)式中：l系数，当混凝土强度不超过C50时， 1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，1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=1400.00-50.00=1350.00mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=400N/mm2；经过计算得：s=2125.8106/(1.00016.7005.5000103(1350.000

8、)2)=0.013； =1-(1-20.013)0.5=0.013； s =1-0.013/2=0.994； Asx =Asy=2125.8106/(0.9941250.000400)=4277mm2；由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:140055000.15%=11550mm2；建议配筋值：HRB400钢筋， 25200。承台底面单向根数29根。实际配筋值14228.125mm2。3、承台斜截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2008)的第5.9.10条。桩对矩形承台的最大剪切力为V=827.81.2=993.36kN。我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足

9、下面公式： Vhsftb0h0其中，b0承台计算截面处的计算宽度，b0=5500.00mm； 计算截面的剪跨比，=a/ho，此处，a=(3900.00-1758.00)/2=1071mm， 当 3时,取=3，得=0.79； hs受剪切承载力截面高度影响系数，当h0800mm时，取h0=800mm，h02000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，hs=(800/1350)1/4=0.877 承台剪切系数，=1.75/(0.79+1)=0.97； ho承台计算截面处的计算高度，ho=1400.00-50.00=1350.00mm；993.36kN0.8770.971.575500135

10、0/1000=9916kN；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L140x14A =37.57cm2 i =4.28cm I =688.81cm4 z0 =3.98cm每个格构柱由4根角钢L140x14组成，格构柱力学参数如下：Ix1=I+A（b1/2z0）2 4=688.81+37.57(40.00/2-3.98)24=41323.16cm4；An1=A4=37.574=150.28cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=41323.16/(40.00/2-3.98)=2579.47cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(41323.16

11、/150.28)0.5=16.58cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=827.81.2103/(150.28102)=66.10N/mm2f=215N/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=16-2.55-0.75=12.7m；x1=L0x1102/ix1=12.7102/16.58=76.60； 其中 b 缀板厚度，取 b=0.14m。 h 缀板长度，取 h=0.36m。 a1 格构架截面长，取 a1=0.40m。 经过计算得 i1=(0.142+0.362)/48+50.402/80.5=0.40m。 1=L1/iv=12.7/0.4=

12、31.75；0x1=(x12+12)0.5=(76.602+31.752)0.5=82.92；查表：x=0.763；Nmax/(xA)=993.36103/(0.763150.28102)=86.63N/mm2f=215N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x1=82.92=150 满足；单肢计算长度：l01=a1=40.00cm；单肢回转半径：i1=4.28cm；单肢长细比：1=lo1/i1=40/4.28=9.350.7max=0.782.92=58.04；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

13、：Ix1=41323.16(77193.93)cm4 An1=150.28cm2W1=2579.47cm3 ix1=16.58cm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(b2102/2-b1102/2)24=41323.16+150.28(3.90102/2-0.40102/2)24=18574592cm4；An2=An14=150.284=601.12cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=18574592/(3.90102/2-0.40102/2)=106140.53cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(18574592/601.12)

14、0.5=175.78cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(xW)=2293.6103/(601.12102)+2702106/(1.0106140103)=58.56N/mm2f=215N/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=12.7m；x2=L0x2/ix2=12.7102/175.78=7.22；An2=601.12cm2；Ady2=222.80=45.60cm2；0x2=(x22+40An2/Ady2)0.5=(7.222+40601.12/45.60)0.5=24.07；查表：x=0.954； NEX = 2EAn

15、2/1.10x22NEX=191812.98N； 1.2N/(xA) + 1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX) f1.2N/(xA)+1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX)=65.6N/mm2f=215N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x2=24.07=150 满足；单肢计算长度：l02=a2=40.00cm；单肢回转半径：ix1=16.58cm；单肢长细比：1=l02/ix1=40/16.58=2.410.7max=0.724.07=16.8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

16、的公式计算： Quk=Qsk+Qpk = uqsikli+qpkAp u桩身的周长，u=2.513m； Ap桩端面积,Ap=0.503m2；各土层厚度及阻力标准值如下表:选勘察报告11#点竖状图 序号土层名称土层标高土厚度土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)14粉质粘土-10.853.8m34/2粉质粘土4.5m43/31粉土3.6m58/42粉质粘土4.0m55/5粉质粘土1.9m54/61粉质粘土2.9m56/72粉土3.6m628008累计深度24米/灌注桩桩顶标高-12.4米，灌注桩计划长度22米。 由于桩的入土深度为22m,所以桩端是在第7层土层。单桩竖向承载力验算: Q

17、uk=2.5131137.7+8000.503=3259.7kN；单桩竖向承载力特征值：R=Ra= Quk/2=3259.7/2=1629.8kN；Nk=827.8kN1.2R=1.21629.8=1955.76kN；桩基竖向承载力满足要求！七、桩配筋计算1、桩构造配筋计算按照构造要求配筋。As=d2/40.65%=3.148002/40.65%=3267mm22、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、桩受拉钢筋计算桩不受拉力，不计算这部分配筋，只需构造配筋！建议配筋值：HRB335钢筋，14根14。实际配筋值2154.04 mm2。依据建筑桩基设计规范(

18、JGJ94-2008)，箍筋采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200300mm；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、塔吊竖向力计算承台自重：Gc=25BcBch=255.505.501.40=1058.75kN；作用在基础上的垂直力：Fk=Gt+Gc+

19、Q=852.60+1058.75+30.00=1941.35kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mkmax=1720kNm；3、塔吊水平力计算挡风系数计算： = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数=0.50；水平力：Vk=BH+P=0.31.758120.000.50+50.00=81.644kN4、每根格构柱的受力计算 作用于承台顶面的作用力：Fk=1941.35kN； Mkmax=1720kNm； Vk=81.64kN；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)/nMyyi/yj2；式中：n单桩

20、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+(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=1941.35/4+(17203.902-0.5)/(2(3.902-0.5)2)=797.24kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=1745.10/4-(1039.003.002-0.5)/(2(3.002-0.5)2)=173.44kN；桩基础抗拔满足

21、要求。（2）、桩顶剪力的计算V0=1.2V/4=1.281.64/4=24.5kN；三、承台验算1、承台弯矩的计算依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008 ）的第5.9.1条。 Mx = Niyi My = Nixi其中 Mx,My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=(3.90-1.758)/2=1.071m； Ni1单桩桩顶竖向力设计值；经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=21.071797.241.2=2049（803.12）kNm。2、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

22、算。 s = M/(1fcbh02) = 1-(1-2s)1/2 s = 1-/2 As = M/(sh0fy)式中：l系数，当混凝土强度不超过C50时， 1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，1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=1400.00-50.00=1350.00mm； fy钢筋受拉强度设计值，fy=400N/mm2；经过计算得：s=2049106/(1.016.7550013502)=0.012； =1-(1-20.012)0.5=0.012； s =1-0.012/2=0.987； Asx

23、 =Asy=2049106/(0.9871350.000400)=3844mm2；由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:140055000.15%=11550mm2；建议配筋值：HRB400钢筋， 25200。承台底面单向根数29根。实际配筋值14228.125mm2。3、承台斜截面抗剪切计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-2008)的第5.9.10条。桩对矩形承台的最大剪切力为V=956.7kN。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： Vhsftb0h0其中，b0承台计算截面处的计算宽度，b0=5500.00mm； 计算截面的剪跨比，=a/ho，此处，a=(39

24、00.00-1758.00)/2=1071mm， 当 3时,取=3，得=0.79； hs受剪切承载力截面高度影响系数，当h0800mm时，取h0=800mm，h02000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，hs=(800/1350)1/4=0.877； 承台剪切系数，=1.75/(0.79+1)=0.97； ho承台计算截面处的计算高度，ho=1400.00-50.00=1350.00mm；956.7kN0.8770.971.5755001350/1000=9916kN；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L14 0x14A =37.

25、57cm2 i =4.28cm I =688.81cm4 z0 =3.98cm每个格构柱由4根角钢L140x14组成，格构柱力学参数如下：Ix1=I+A（b1/2z0）2 4=688.81+37.57(40.00/2-3.98)24=41323.16cm4；An1=A4=37.574=150.28cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=41323.16/(40.00/2-3.98)=2579.47cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(41323.16/150.28)0.5=16.58cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=956.7103/(150.28102)=63.66N/

26、mm2f=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=12.7m；x1=L0x1102/ix1=12.7102/16.58=76.60；1=L1/iv=31.75；0x1=(x12+12)0.5=(76.602+31.752)0.5=82.92；查表：x=0.763；Nmax/(xA)=956.7103/(0.763150.28102)=79.58N/mm2f=215N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x1=82.92=150 满足；单肢计算长度：l01=a1=40.00cm；单肢回转半径：i1=4.28cm；单肢长细比：1

27、=lo1/i1=40/4.28=9.350.7max=0.782.92=58.04；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=41323.16cm4 An1=150.28cm2W1=2579.47cm3 ix1=16.58cm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(b2102/2-b1102/2)24=41323.16+150.28(3.90102/2-0.40102/2)24=18574592cm4；An2=An14=150.284=601.12cm2；W2=Ix2/(b

28、2/2-b1/2)=18574592/(3.90102/2-0.40102/2)=106140cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(18574592/601.12)0.5=175.78cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(xW)=2329.60103/(601.12102)+2408106/(1.0106140.53103)=61.44N/mm2f=215N/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=12.7m；x2=L0x2/ix2=12.7102/175.78=7.22；An2=601.12cm2；Ady2=222.80

29、=45.60cm2；0x2=(x22+40An2/Ady2)0.5=(7.222+40601.12/45.60)0.5=24.07；查表：x=0.95； NEX = 2EAn2/1.10x22NEX=191812.98N； 1.2N/(xA) + 1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX) f1.2N/(xA)+1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX)=68.7N/mm2f=300N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x2=24.07=150 满足；单肢计算长度：l02=a2=40.00cm；单肢回转半径：ix1=16.58cm；单肢长细比：1=l02/ix1=40/16.58=