格构式钢平台基础Ⅰ计算书.docx
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格构式钢平台基础Ⅰ计算书
格构式钢平台基础Ⅰ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（ZJ5710）-浙江建机
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、钢平台计算
钢平台底标高（m）
0.5
钢平台宽b（m）
0.6
钢平台板厚t（mm）
50
塔吊基础节加固杆件截面类型
槽钢
塔吊基础节加固杆件型号
22a号槽钢
钢平台总重Gp1（kN）
6
格构式钢柱总重Gp2（kN）
30
锚栓孔直径R（mm）
36
钢平台与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf1（mm）
10
节点板与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf2（mm）：
10
钢平台单边节点板个数n1
2
节点板厚t1（mm）
16
节点板高h1（mm）
200
节点板宽b1（mm）
75
钢平台验算方式
双向板
双向板的支撑形式
四边简支
钢板抗弯强度设计值f（N/mm2）
215
钢平台底标高（m）
0.5
基础节螺栓
螺栓强度等级
高强螺栓10.9级
螺栓直径d（mm）
30
螺栓个数n
12
螺栓有效直径de（mm）
27
螺栓抗剪强度设计值fvb（N/mm2）
310
螺栓抗拉强度设计值ftb（N/mm2）
500
桩对角线距离：
L=（ab2+al2）0.5=（1.62+1.62）0.5=2.263m
1、钢板强度验算
荷载效应基本组合偏心竖向力作用下：
Qmax1=F/n+M/L=606.15/4+2251.8/2.263=1146.588kN
Qmin1=F/n-M/L=606.15/4-2251.8/2.263=-843.513kN
简化钢平台板为双向板（断面扣除2个锚栓孔直径）承载计算,
钢板自重：
q=1.35×78.5×t=1.35×78.5×0.05=5.299Kn/m2
板的支撑方式为四边简支，板在两个方向的长度lx=ly=a，查双向板在均布荷载作用下的内力系数表得最大弯矩在跨中，Mx=My，弯矩系数为0.0479
M中1=0.048（qa+Qmax/a）a2=0.048×（5.299×0.45+1146.588/0.45）×0.452=24.738kN·m
M中2=0.048（qa+Qmin/a）a2=0.048×（5.299×0.45+（-843.513）/0.45）×0.452=-18.159kN·m
M=24.738kN·m
hc=（Ac×（110+t）+（a-2R）t2/2）/（Ac+（a-2R）t）=（3184×（110+50）+（450-2×36）×502/2）/（3184+（450-2×36）×50）=44.464mm
W=（（a-2R）t3/12+（a-2R）t×（hc-t/2）2+Ix+Ac×（110+t-hc）2）/max（（220+t-hc），hc）=（（450-2×36）×503/12+（450-2×36）×50×（44.464-50/2）2+23939000+3184×（110+50-44.464）2）/max（（220+50-44.464），44.464）=343796.787mm3
σ=M/W=24.738×106/343796.787=71.955N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求！
2、基础节螺栓验算
每个螺栓所受剪力：
Nvb=nvπd2fvb/4=1×π×302×310/4=219.126kN；
螺栓所受剪力：
Nv=Fv/n=95.85/12=7.987kN≤219.126kN
满足要求！
螺栓抗拉验算：
Ntb=πde2ftb/4=π×272×500/4=286.278kN
螺栓抗拉验算：
Nt=Qmin1/（n/4）=843.513/（12/4）=281.171kN≤286.278kN
满足要求！
螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算：
（（Nv/Nvb）2+（Nt/Ntb）2）0.5=（（7.987/219.126）2+（281.171/286.278）2）0.5=0.983≤1
满足要求！
3、焊缝验算
荷载效应基本组合偏心竖向力作用下：
Qmax2=（F+1.35Gp1）/n+M/L=（606.15+1.35×6）/4+2251.8/2.263=1148.613kN
Qmin2=（F+1.35Gp1）/n-M/L=（606.15+1.35×6）/4-2251.8/2.263=-841.488kN
钢平台与格构柱连接角焊缝：
hf1=10mm
焊缝长度lw1=4×2×l=4×2×140=1120mm
节点板与钢平台连接采用双面角焊缝：
hf2=10mm
焊缝长度lw2=4×2×n1×b1=4×2×2×75=1200mm
考虑安装焊缝折减系数取0.8
焊缝应力：
σ=Qmin2/（0.8×0.7×（lw1×hf1+lw2×hf2））=841.488×103/（0.8×0.7×（1120×10+1200×10））=64.77N/mm2≤f=160N/mm2
满足要求！
节点板与格构柱连接采用双面角焊缝：
hf2=10mm
焊缝长度lw3=4×2×n1×h1=4×2×2×200=3200mm
考虑安装焊缝折减系数取0.8
焊缝应力：
σ=N/（0.8×0.7×lw3×hf2））=1148.613×103/（0.8×0.7×3200×10）=64.097N/mm2≤f=160N/mm2
满足要求！
四、桩顶作用效应计算
基础布置
桩数n
4
下承台高度h（m）
0.5
下承台长l（m）
4.8
下承台宽b（m）
4.8
长向桩心距al（m）
1.6
宽向桩心距ab（m）
1.6
桩直径d（m）
800
桩对角线距离：
L=（ab2+al2）0.5=（1.62+1.62）0.5=2.263m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：
Qk=（Fk+Gp1+Gp2）/n=（449+6+30）/4=121.25kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Qkmax=（Fk+Gp1+Gp2）/n+（Mk+FVkh）/L
=（449+6+30）/4+（1668+71×5.95）/2.263=1045.107kN
Qkmin=（Fk+Gp1+Gp2）/n-（Mk+FVkh）/L
=（449+6+30）/4-（1668+71×5.95）/2.263=-802.607kN
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+1.35×（Gp1+Gp2））/n+（M+Fvh）/L
=（606.15+1.35×（6+30））/4+（2251.8+95.85×5.95）/2.263=1410.895kN
Qmin=（F+1.35×（Gp1+Gp2））/n-（M+Fvh）/L
=（606.15+1.35×（6+30））/4-（2251.8+95.85×5.95）/2.263=-1083.52kN
五、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）
8.9
缀板间净距l01（mm）
310
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
L140X12
分肢材料截面积A0（cm2）
32.51
分肢对最小刚度轴的回转半径iy0（cm）
2.77
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0（cm4）
603.68
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0（cm）
3.9
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
424×300×20
格构式钢柱缀件截面积A1x'（mm2）
6000
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）
554
焊缝强度设计值ffw（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×[603.68+32.51×（45.00/2-3.90）2]=47403.358cm4
整个构件长细比：
λx=λy=H0/（I/（4A0））0.5=890/（47403.358/（4×32.51））0.5=46.615
分肢长细比：
λ1=l01/iy0=31.00/2.77=11.191
分肢毛截面积之和：
A=4A0=4×32.51×102=13004mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：
λ0max=（λx2+λ12）0.5=（46.6152+11.1912）0.5=47.939
λ0max=47.939≤[λ]=150
满足要求！
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=11.191≤min（0.5λ0max，40）=min（0.5×50，40）=25
满足要求！
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max（fy/235）0.5=50×（235/235）0.5=50
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=0.856
Qmax/（φA）=1410.895×103/（0.856×13004）=126.749N/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=13004×215×10-3×（235/235）0.5/85=32.892kN
格构柱相邻缀板轴线距离：
l1=l01+30=31.00+30=61cm
作用在一侧缀板上的弯矩：
M0=Vl1/4=32.892×0.61/4=5.016kN·m
分肢型钢形心轴之间距离：
b1=a-2Z0=0.45-2×0.039=0.372m
作用在一侧缀板上的剪力：
V0=Vl1/（2·b1）=32.892×0.61/（2×0.372）=26.968kN
σ=M0/（bh2/6）=5.016×106/（20×3002/6）=16.72N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求！
τ=3V0/（2bh）=3×26.968×103/（2×20×300）=6.742N/mm2≤τ=125N/mm2
满足要求！
角焊缝面积：
Af=0.7hflf=0.7×10×554=3878mm2
角焊缝截面抵抗矩：
Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×5542/6=358069mm3
垂直于角焊缝长度方向应力：
σf=M0/Wf=5.016×106/358069=14N/mm2
平行于角焊缝长度方向剪应力：
τf=V0/Af=26.968×103/3878=7N/mm2
（（σf/1.22）2+τf2）0.5=（（14/1.22）2+72）0.5=13N/mm2≤ffw=160N/mm2
满足要求！
根据缀板的构造要求
缀板高度：
300mm≥2/3b1=2/3×0.372×1000=248mm
满足要求！
缀板厚度：
20mm≥max[1/40b1，6]=max[1/40×0.372×1000，6]=9mm
满足要求！
缀板间距：
l1=610mm≤2b1=2×0.372×1000=744mm
满足要求！
线刚度：
∑缀板/分肢=4×20×3003/（12×（450-2×39））/（603.68×104/610）=48.894≥6
满足要求！
六、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
C40
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）
50
桩底标高d2（m）
-30
桩有效长度lt（m）
24.6
桩间侧阻力折减系数ψ
0.8
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
HRB33516Φ20
地基属性
地下水位至地表的距离hz（m）
1.33
自然地面标高d（m）
0
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）
素填土
4.71
10
150
0.6
-
淤泥
5.36
8
100
0.3
-
砾砂
7.32
25
3500
0.4
-
粉土
7.48
35
1900
0.6
-
全风化岩
12.56
70
4000
0.6
-
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×（4.67×8+7.32×25+7.48×35+5.13×70）+4000×0.503=3703.454kN
Qk=121.25kN≤Ra=3703.454kN
Qkmax=1045.107kN≤1.2Ra=1.2×3703.454=4444.144kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-802.607kN<0
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：
Qk'=802.607kN
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=24.6×（25-10）×0.503=185.607kN
Ra'=ψuΣλiqsiali+Gp=0.8×2.513×（0.3×4.67×8+0.4×7.32×25+0.6×7.48×35+0.6×5.13×70）+185.607=1104.355kN
Qk'=802.607kN≤Ra'=1104.355kN
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=16×3.142×202/4=5027mm2
（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=1410.895kN
ψcfcAp+0.9fy'As'=（0.75×19.1×0.503×106+0.9×（300×5026.548））×10-3=8562.643kN
Q=1410.895kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=8562.643kN
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=1083.52kN
fyAS=300×5026.548×10-3=1507.964kN
Q'=1083.52kN≤fyAS=1507.964kN
满足要求！
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×100%=（5026.548/（0.503×106））×100%=0.999%≥0.65%
满足要求！
七、下承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
HPB300Φ14@200
承台底部短向配筋
HPB300Φ14@200
承台顶部长向配筋
HPB300Φ14@200
承台顶部短向配筋
HPB300Φ14@200
下承台参数
下承台混凝土等级
C25
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）
0
下承台混凝土保护层厚度δ（mm）
50
1、板底面长向配筋面积
板底需要配筋：
A1=ρbh0=0.002×4800×443=3190mm2
板底面长向配筋面积：
AS1'=3849mm2≥A1=3190mm2
满足要求！
2、板底面短向配筋面积
板底需要配筋：
A2=ρlh0=0.002×4800×443=3190mm2
板底面短向配筋面积：
AS2'=3849mm2≥A2=3190mm2
满足要求！
3、板顶面长向配筋面积
板顶面长向配筋面积：
AS3'=3849mm2≥0.5AS1'=0.5×3849=1925mm2
满足要求！
4、板顶面短向配筋面积
板顶面短向配筋面积：
AS4'=3849mm2≥0.5AS2'=0.5×3849=1925mm2
满足要求！
八、示意图
桩配筋图
钻孔灌注桩详图
格构柱详图
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
钢平台平面图
钢平台节点图
基础立面图
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