塔吊计算书.docx
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塔吊计算书
北面塔吊计算书
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（TC5610-6）-中联重科
塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）
40.5
塔机独立状态的计算高度H（m）
47
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Fk（kN）
509
水平荷载标准值Fvk（kN）
31
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
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'（kN·m）
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）
1.35Fk1＝1.35×449＝606.15
起重荷载设计值FQ（kN）
1.35Fqk＝1.35×60＝81
竖向荷载设计值F（kN）
606.15+81＝687.15
水平荷载设计值Fv（kN）
1.35Fvk＝1.35×31＝41.85
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.35Mk＝1.35×1039＝1402.65
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
1.35Fk'＝1.35×449＝606.15
水平荷载设计值Fv'（kN）
1.35Fvk'＝1.35×71＝95.85
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.35Mk＝1.35×1668＝2251.8
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h（m）
1.25
承台长l（m）
4
承台宽b（m）
4
承台长向桩心距al（m）
2.8
承台宽向桩心距ab（m）
2.8
桩直径d（mm）
800
桩间侧阻力折减系数ψ
0.8
承台参数
承台混凝土等级
C30
承台混凝土自重γC（kN/m3）
25
承台上部覆土厚度h'（m）
0
承台上部覆土的重度γ'（kN/m3）
19
承台混凝土保护层厚度δ（mm）
50
配置暗梁
否
格构式钢柱总重Gp2（kN）
20
承台底标高d1（m）
-0.75
基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl（hγc+h'γ'）=4×4×（1.25×25+0×19）=500kN
承台及其上土的自重荷载设计值：
G=1.2Gk=1.2×500=600kN
桩对角线距离：
L=（ab2+al2）0.5=（2.82+2.82）0.5=3.96m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：
Qk=（Fk+Gk+Gp2）/n=（449+500+20）/4=242.25kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Qkmax=（Fk+Gk+Gp2）/n+（Mk+FVk（H0-hr+h/2））/L
=（449+500+20）/4+（1668+71×（1.25+10.35-3-1.25/2））/3.96=806.477kN
Qkmin=（Fk+Gk+Gp2）/n-（Mk+FVk（H0-hr+h/2））/L
=（449+500+20）/4-（1668+71×（1.25+10.35-3-1.25/2））/3.96=-321.977kN
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：
Qmax=（F+G+1.35×Gp2）/n+（M+Fv（H0-hr+h/2））/L
=（606.15+600+1.35×20）/4+（2251.8+95.85×（1.25+10.35-3-1.25/2））/3.96=1069.994kN
Qmin=（F+G+1.35×Gp2）/n-（M+Fv（H0-hr+h/2））/L
=（606.15+600+1.35×20）/4-（2251.8+95.85×（1.25+10.35-3-1.25/2））/3.96=-453.419kN
四、格构柱计算
格构柱参数
格构柱缀件形式
缀板
格构式钢柱的截面边长a（mm）
450
格构式钢柱长度H0（m）
10.35
缀板间净距l01（mm）
300
格构柱伸入灌注桩的锚固长度hr（m）
3
格构柱分肢参数
格构柱分肢材料
L140X14
分肢材料截面积A0（cm2）
37.57
分肢对最小刚度轴的回转半径iy0（cm）
2.75
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0（cm4）
688.81
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0（cm）
3.98
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
400×300×10
格构式钢柱缀件截面积A1x'（mm2）
3000
缀件钢板抗弯强度设计值f（N/mm2）
215
缀件钢板抗剪强度设计值τ（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）
530
焊缝强度设计值ftw（N/mm2）
160
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[I0+A0（a/2-Z0）2]=4×[688.81+37.57×（45.00/2-3.98）2]=54299.837cm4
整个构件长细比：
λx=λy=H0/（I/（4A0））0.5=1035/（54299.837/（4×37.57））0.5=54.449
分肢长细比：
λ1=l01/iy0=30.00/2.75=10.909
分肢毛截面积之和：
A=4A0=4×37.57×102=15028mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：
λ0max=（λx2+λ12）0.5=（54.4492+10.9092）0.5=55.531
λ0max=55.531≤[λ]=150
满足要求！
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=10.909≤min（0.5λ0max，40）=min（0.5×55.531，40）=27.766
满足要求！
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max（fy/235）0.5=55.531×（235/235）0.5=55.531
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=0.828
Qmax/（φA）=1069.994×103/（0.828×15028）=85.99N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求！
4、缀件验算
缀件所受剪力：
V=Af（fy/235）0.5/85=15028×215×10-3×（235/235）0.5/85=38.012kN
格构柱相邻缀板轴线距离：
l1=l01+30=30.00+30=60cm
作用在一侧缀板上的弯矩：
M0=Vl1/4=38.012×0.6/4=5.702kN·m
分肢型钢形心轴之间距离：
b1=a-2Z0=0.45-2×0.0398=0.37m
作用在一侧缀板上的剪力：
V0=Vl1/（2·b1）=38.012×0.6/（2×0.37）=30.787kN
σ=M0/（bh2/6）=5.702×106/（10×3002/6）=38.012N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求！
τ=3V0/（2bh）=3×30.787×103/（2×10×300）=15.394N/mm2≤τ=125N/mm2
满足要求！
角焊缝面积：
Af=0.7hflf=0.8×10×530=3710mm2
角焊缝截面抵抗矩：
Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×5302/6=327717mm3
垂直于角焊缝长度方向应力：
σf=M0/Wf=5.702×106/327717=17N/mm2
平行于角焊缝长度方向剪应力：
τf=V0/Af=30.787×103/3710=8N/mm2
（（σf/1.22）2+τf2）0.5=（（17/1.22）2+82）0.5=16N/mm2≤ftw=160N/mm2
满足要求！
根据缀板的构造要求
缀板高度：
300mm≥2/3b1=2/3×0.37×1000=247mm
满足要求！
缀板厚度：
10mm≥max[1/40b1，6]=max[1/40×0.37×1000，6]=9mm
满足要求！
缀板间距：
l1=600mm≤2b1=2×0.37×1000=741mm
满足要求！
线刚度：
∑缀板/分肢=4×10×3003/（12×（450-2×39.8））/（688.81×104/600）=21.165≥6
满足要求！
五、桩承载力验算
桩参数
桩类型
灌注桩
桩直径d（mm）
800
桩混凝土强度等级
C35
桩基成桩工艺系数ψC
0.75
桩混凝土自重γz（kN/m3）
25
桩混凝土保护层厚度б（mm）
35
桩底标高d2（m）
-43
桩有效长度lt（m）
35.525
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
HRB33512Φ16
桩裂缝计算
钢筋弹性模量Es（N/mm2）
200000
法向预应力等于零时钢筋的合力Np0（kN）
11
最大裂缝宽度ωlim（mm）
0.2
普通钢筋相对粘结特性系数V
1
预应力钢筋相对粘结特性系数V
0.8
地基属性
地下水位至地表的距离hz（m）
1.7
自然地面标高d（m）
4.1
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）
填土
1.5
0
0
0.8
-
粉质粘土
1.9
10
0
0.8
-
淤泥质粘土
1.8
6
0
0.8
-
粉质粘土
3.5
20
0
0.8
-
粉质粘土夹粘质粉土
4
16
0
0.8
-
粉质粘土
17.9
26
0
0.8
-
粉质粘土混砂
4.3
26
0
0.75
-
粉质粘土
4.2
28
0
0.8
-
含砾粉质粘土
4.7
30
0
0.75
-
全风化凝灰岩
2.3
35
0
0.7
-
强风化凝灰岩
3.6
50
1800
0.7
-
中风化凝灰岩
6.7
80
4000
0.5
-
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=2.513m
桩端面积：
Ap=πd2/4=3.14×0.82/4=0.503m2
Ra=ψuΣqsia·li+qpa·Ap
=0.8×2.513×（1.125×16+17.9×26+4.3×26+4.2×28+4.7×30+2.3×35+1×50）+1800×0.503=2884.453kN
Qk=242.25kN≤Ra=2884.453kN
Qkmax=806.477kN≤1.2Ra=1.2×2884.453=3461.343kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-321.977kN<0
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：
Qk'=321.977kN
桩身位于地下水位以下时，位于地下水位以下的桩自重按桩的浮重度计算，
桩身的重力标准值：
Gp=lt（γz-10）Ap=35.525×（25-10）×0.503=268.036kN
Ra'=ψuΣλiqsiali+Gp=0.8×2.513×（0.8×1.125×16+0.8×17.9×26+0.75×4.3×26+0.8×4.2×28+0.75×4.7×30+0.7×2.3×35+0.7×1×50）+268.036=1799.625kN
Qk'=321.977kN≤Ra'=1799.625kN
满足要求！
3、桩身承载力计算
纵向普通钢筋截面面积：
As=nπd2/4=12×3.142×162/4=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=Qmax=1069.994kN
ψcfcAp+0.9fy'As'=（0.75×16.7×0.503×106+0.9×（300×2412.743））×10-3=6951.516kN
Q=1069.994kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=6951.516kN
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'=-Qmin=453.419kN
fyAS=300×2412.743×10-3=723.823kN
Q'=453.419kN≤fyAS=723.823kN
满足要求！
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×100%=（2412.743/（0.503×106））×100%=0.48%≥0.45%
满足要求！
5、裂缝控制计算
裂缝控制按三级裂缝控制等级计算。
（1）、纵向受拉钢筋配筋率
有效受拉混凝土截面面积：
Ate=d2π/4=8002π/4=502655mm2
ρte=（As+Aps）/Ate=（2412.743+0）/502655=0.005<0.01
取ρte=0.01
（2）、纵向钢筋等效应力
σsk=Qk'/As=321.977×103/2412.743=133.449N/mm2
（3）、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数
ψ=1.1-0.65ftk/（ρteσsk）=1.1-0.65×2.2/（0.01×133.449）=0.028
取ψ=0.2
（4）、受拉区纵向钢筋的等效直径
dep=Σnidi2/Σniνidi=（12×162+0×182）/（12×1×16+0×0.8×18）=16mm
（5）、最大裂缝宽度
ωmax=αcrψσsk（1.9c+0.08dep/ρte）/Es=2.7×0.2×133.449×（1.9×35+0.08×16/0.01）/200000=0.07mm≤ωlim=0.2mm
满足要求！
六、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
HRB335Φ22@180
承台底部短向配筋
HRB335Φ22@180
承台顶部长向配筋
HRB335Φ20@200
承台顶部短向配筋
HRB335Φ20@200
1、荷载计算
承台有效高度：
h0=1250-50-22/2=1189mm
M=（Qmax+Qmin）L/2=（1069.994+（-453.419））×3.96/2=1220.756kN·m
X方向：
Mx=Mab/L=1220.756×2.8/3.96=863.205kN·m
Y方向：
My=Mal/L=1220.756×2.8/3.96=863.205kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=606.15/4+2251.8/3.96=720.203kN
受剪切承载力截面高度影响系数：
βhs=（800/1189）1/4=0.906
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：
a1b=（ab-B-d）/2=（2.8-1.6-0.8）/2=0.2m
a1l=（al-B-d）/2=（2.8-1.6-0.8）/2=0.2m
剪跨比：
λb'=a1b/h0=200/1189=0.168，取λb=0.25；
λl'=a1l/h0=200/1189=0.168，取λl=0.25；
承台剪切系数：
αb=1.75/（λb+1）=1.75/（0.25+1）=1.4
αl=1.75/（λl+1）=1.75/（0.25+1）=1.4
βhsαbftbh0=0.906×1.4×1.43×103×4×1.189=8623.488kN
βhsαlftlh0=0.906×1.4×1.43×103×4×1.189=8623.488kN
V=720.203kN≤min（βhsαbftbh0，βhsαlftlh0）=8623.488kN
满足要求！
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围：
B+2h0=1.6+2×1.189=3.978m
ab=2.8m≤B+2h0=3.978m，al=2.8m≤B+2h0=3.978m
角桩位于冲切椎体以内，可不进行角桩冲切的承载力验算！
4、承台配筋计算
（1）、承台底面长向配筋面积
αS1=My/（α1fcbh02）=863.205×106/（1.04×14.3×4000×11892）=0.01
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.01）0.5=0.01
γS1=1-ζ1/2=1-0.01/2=0.995
AS1=My/（γS1h0fy1）=863.205×106/（0.995×1189×300）=2433mm2
最小配筋率：
ρ=0.15%
承台底需要配筋：
A1=max（AS1,ρbh0）=max（2433,0.0015×4000×1189）=7134mm2
承台底长向实际配筋：
AS1'=8828mm2≥A1=7134mm2
满足要求！
（2）、承台底面短向配筋面积
αS2=Mx/（α2fcbh02）=863.205×106/（1.04×14.3×4000×11892）=0.01
ζ2=1-（1-2αS2）0.5=1-（1-2×0.01）0.5=0.01
γS2=1-ζ2/2=1-0.01/2=0.995
AS2=Mx/（γS2h0fy1）=863.205×106/（0.995×1189×300）=2433mm2
最小配筋率：
ρ=0.15%
承台底需要配筋：
A2=max（2433,ρlh0）=max（2433,0.0015×4000×1189）=7134mm2
承台底短向实际配筋：
AS2'=8828mm2≥A2=7134mm2
满足要求！
（3）、承台顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋：
AS3'=6598mm2≥0.5AS1'=0.5×8828=4414mm2
满足要求！
（4）、承台顶面短向配筋面积
承台顶长向实际配筋：
AS4'=6598mm2≥0.5AS2'=0.5×8828=4414mm2
满足要求！
（5）、承台竖向连接筋配筋面积
承台竖向连接筋为双向Φ10@500。
七、下承台计算
基础布置
下承台长l（m）
4
下承台宽b（m）
4
下承台高度h（m）
0.4
下承台参数
下承台混凝土等级
C30
下承台混凝土自重γC（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γ`（kN/m3）
18
下承台混凝土保护层厚度δ（mm）
50
承台配筋
承台底部长向配筋
HRB335Φ18@200
承台底部短向配筋
HRB335Φ18@200
承台顶部长向配筋
HRB335Φ16@200
承台顶部短向配筋
HRB335Φ16@200
（1）、板底面长向配筋面积
板底需要配筋：
AS1=ρbh0=0.0015×4000×341=2046mm2
承台底长向实际配筋：
AS1'=5344mm2≥AS1=2046mm2
满足要求！
（2）、板底面短向配筋面积
板底需要配筋：
AS2=ρlh0=0.0015×4000×341=2046mm2
承台底短向实际配筋：
AS2'=5344mm2≥AS2=2046mm2
满足要求！
（3）、板顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋：
AS3'=4223mm2≥0.5AS1'=0.5×5344=2672mm2
满足要求！
（4）、板顶面短向配筋面积
承台顶短向实际配筋：
AS4'=4223mm2≥0.5AS2'=0.5×5344=2672mm2
满足要求！
八、示意图
上承台配筋图
桩配筋图
格构柱详图
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
基础立面图
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