10#塔吊格构柱计算书.docx
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10#塔吊格构柱计算书
10塔吊（格构柱）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
塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）
塔机独立状态的计算高度H（m）
塔身桁架结构
塔身桁架结构宽度B（m）
二、塔机荷载
1、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
QTZ80（浙江建机）
40
43
方钢管
1.6
塔机自重标准值Fk1（kN）
起重荷载标准值Fqk（kN）
竖向荷载标准值Fk（kN）
水平荷载标准值Fvk（kN）
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
357
36.2
393.2
14.1
1029.6
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'（kN）357
水平荷载标准值Fvk'（kN）
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
56.8
1193.9
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）
起重荷载设计值FQ（kN）
竖向荷载设计值F（kN）
水平荷载设计值Fv（kN）
倾覆力矩设计值M（kN·m）
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
水平荷载设计值Fv'（kN）
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.35Fk1＝1.35×357＝481.95
1.35FQk＝1.35×36.2＝48.87
481.95+48.87＝530.82
1.35Fvk＝1.35×14.1＝19.035
1.35Mk＝1.35×1029.6＝1389.96
'
'
1.35Mk＝1.35×1193.9＝1611.765
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
承台长l（m）
承台长向桩心距al（m）
桩直径d（m）
4
4.4
2.6
0.8
承台高度h（m）
承台宽b（m）
承台宽向桩心距ab（m）
桩间侧阻力折减系数ψ
1.3
4.4
2.6
0.8
承台参数
承台混凝土等级
承台上部覆土厚度h'（m）
C35
0
3
承台上部覆土的重度γ'（kN/m3）
25
19
承台混凝土保护层厚度δ（mm）
格构式钢柱总重Gp2（kN）
50
20
配置暗梁
承台底标高（m）
否
-4
基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl（hγc+h'γ'）=4.4×4.4×（1.3×25+0×19）=629.2kN
承台及其上土的自重荷载设计值：
G=1.35Gk=1.35×629.2=849.42kN
桩对角线距离：
L=（ab2+al2）0.5=（2.62+2.62）0.5=3.677m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：
Qk=（Fk+Gk+Gp2）/n=（357+629.2+20）/4=251.55kN
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
（357+629.2+20）/4+（1193.9+56.8×（1.3+9-3-1.3/2））/3.677=678.974kN
Qkmin=（Fk+Gk+Gp2）/n-（Mk+FVk（H0-hr+h/2））/L
（357+629.2+20）/4-（1193.9+56.8×（1.3+9-3-1.3/2））/3.677=-175.874kN
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
（481.95+849.42+1.35×20）/4+（1611.765+76.68×（1.3+9-3-1.3/2））/3.677=916.615kN
Qmin=（F+G+1.35×Gp2）/n-（M+Fv（H0-hr+h/2））/L
（481.95+849.42+1.35×20）/4-（1611.765+76.68×（1.3+9-3-1.3/2））/3.677=-237.43kN
四、格构柱计算
格构柱参数
格构柱缀件形式
格构式钢柱长度H0（m）
格构柱伸入灌注桩的锚固长度hr（m）
缀板
9
3
格构式钢柱的截面边长a（mm）
缀板间净距l01（mm）
460
310
格构柱分肢参数
2
32.51
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0（cm
4
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0（cm）3.9
2
215
）
格构柱缀件参数
2
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
焊缝参数
2
215 缀件钢板抗剪强度设计值τ（N/mm2） 125
角焊缝焊脚尺寸hf（mm）
焊缝强度设计值ftw（N/mm2）
10
160
焊缝计算长度lf（mm） 544
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×（46.00/2-3.90）2]=49854.612cm4
整个构件长细比：
λx=λy=H0/（I/（4A0））0.5=900/（49854.612/（4×32.51））0.5=45.965
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：
λ0
max=（λx2+λ12）0.5=（45.9652+11.1912）0.5=47.308
λ0max=47.308≤[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）=916.615×103/（0.856×13004）=82.345N/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=0.46-2×0.039=0.382m
作用在一侧缀板上的剪力：
V0=Vl1/（2·b1）=32.892×0.61/（2×0.382）=26.262kN
σ= M0/（bh2/6）=5.016×106/（20×3002/6）=16.72N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求！
τ=3V0/（2bh）=3×26.262×103/（2×20×300）=6.566N/mm2≤τ=125N/mm2
满足要求！
角焊缝面积：
Af=0.7hflf=0.8×10×544=3808mm2
角焊缝截面抵抗矩：
Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×5442/6=345259mm3
垂直于角焊缝长度方向应力：
σf=M0/Wf=5.016×106/345259=15N/mm2
平行于角焊缝长度方向剪应力：
τf=V0/Af=26.262×103/3808=7N/mm2
（（σf /1.22）2+τf2）0.5=（（15/1.22）2+72）0.5=14N/mm2≤ftw=160N/mm2
满足要求！
根据缀板的构造要求
缀板高度：
300mm≥2/3 b1=2/3×0.382×1000=255mm
满足要求！
缀板厚度：
20mm≥max[1/40b1，6]= max[1/40×0.382×1000，6]=10mm
满足要求！
缀板间距：
l1=610mm≤2b1=2×0.382×1000=764mm
满足要求！
线刚度：
∑缀板/分肢=4×20×3003/（12×（460-2×39））/（603.68×104/610）=47.614≥6
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ψC0.75
3
桩底标高（m）
桩有效长度lt（m）
桩配筋
自定义桩身承载力设计值
桩身普通钢筋配筋
地基属性
地下水位至地表的距离hz（m）
是否考虑承台效应
25
-28
18.65
否
HRB400 12Φ16
1.33
否
桩混凝土保护层厚度б（mm） 35
桩混凝土类型 钢筋混凝土
自然地面标高（m） 0.15
土名称
土层厚度li（m）
侧阻力特征值qsia（k 端阻力特征值qpa（k
Pa） Pa）
抗拔系数 承载力特征值fak（k
Pa）
杂填土
淤泥质粉质粘土
粘土
粉土黏土夹粉土
粉土夹粉砂
粉质粘土夹粉土
粉砂
7.6
2.8
4
2.4
10.9
3.3
8.5
0
10
65
45
65
60
80
0
0
0
0
1000
0.75
1100
0.1
0.6
0.75
0.7
0.6
0.6
0.75
-
-
-
-
-
-
-
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×（0.9×10+4×65+2.4×45+10.9×65+0.45×60）+0.75×0.503=2237.191kN
Qk=251.55kN≤Ra=2237.191kN
Qkmax=678.974kN≤1.2Ra=1.2×2237.191=2684.629kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-175.874kN<0
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：
Qk'=175.874kN
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=ltAp（γz-10）=18.65×0.503×（25-10）=140.618kN
Ra'=ψuΣλiqsiali+Gp0.8×2.513×（0.6×0.9×10+0.75×4×65+0.7×2.4×45+0.6×10.9×65+0.6×
0.45×60）+140.618
=1582.835kN
Qk'=175.874kN≤Ra'=1582.835kN
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=916.615kN
ψcfcAp+0.9fy'As'=（0.75×17×0.503×106 + 0.9×（360×2412.743））×10-3=7164.339kN
Q=916.615kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=7164.339kN
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=237.43kN
fyAS=360×2412.743×10-3=868.588kN
Q'=237.43kN≤fyAS=868.588kN
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！
六、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
承台顶部长向配筋
HRB400 Φ22@150 承台底部短向配筋
HRB400 Φ22@150 承台顶部短向配筋
HRB400 Φ22@150
HRB400 Φ22@150
1、荷载计算
承台有效高度：
h0=1300-50-22/2=1239mm
M=（Qmax+Qmin）L/2=（916.615+（-237.43））×3.677/2=1248.666kN·m
X方向：
Mx=Mab/L=1248.666×2.6/3.677=882.941kN·m
Y方向：
My=Mal/L=1248.666×2.6/3.677=882.941kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=481.95/4 + 1611.765/3.677=558.83kN
受剪切承载力截面高度影响系数：
βhs=（800/1239）1/4=0.896
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：
a1b=（ab-B-d）/2=（2.6-1.6-0.8）/2=0.1m
a1l=（al-B-d）/2=（2.6-1.6-0.8）/2=0.1m
剪跨比：
λb'=a1b/h0=100/1239=0.081，取λb=0.25；
λl'= a1l/h0=100/1239=0.081，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=0.896×1.4×1.57×103×4.4×1.239=10741.288kN
βhsαlftlh0=0.896×1.4×1.57×103×4.4×1.239=10741.288kN
V=558.83kN≤min（βhsαbftbh0， βhsαlftlh0）=10741.288kN
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+2×1.239=4.078m
ab=2.6m≤B+2h0=4.078m，al=2.6m≤B+2h0=4.078m
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）=882.941×106/（1.03×16.7×4400×12392）=0.008
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.008）0.5=0.008
γS1=1-ζ1/2=1-0.008/2=0.996
AS1=My/（γS1h0fy1）=882.941×106/（0.996×1239×360）=1988mm2
最小配筋率：
ρ=max（0.2,45ft/fy1）=max（0.2,45×1.57/360）=max（0.2,0.196）=0.2%
梁底需要配筋：
A1=max（AS1, ρbh0）=max（1988,0.002×4400×1239）=10904mm2
承台底长向实际配筋：
AS1'=11531mm2≥A1=10904mm2
满足要求！
（2）、承台底面短向配筋面积
αS2= Mx/（α2fcbh02）=882.941×106/（1.03×16.7×4400×12392）=0.008
ζ2=1-（1-2αS2）0.5=1-（1-2×0.008）0.5=0.008
γS2=1-ζ2/2=1-0.008/2=0.996
AS2=Mx/（γS2h0fy1）=882.941×106/（0.996×1239×360）=1988mm2
最小配筋率：
ρ=max（0.2,45ft/fy1）=max（0.2,45×1.57/360）=max（0.2,0.196）=0.2%
梁底需要配筋：
A2=max（1988, ρlh0）=max（1988,0.002×4400×1239）=10904mm2
承台底短向实际配筋：
AS2'=11531mm2≥A2=10904mm2
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'=11531mm2≥0.5AS1'=0.5×11531=5766mm2
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'=11531mm2≥0.5AS2'=0.5×11531=5766mm2
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、示意图
上承台配筋图
桩配筋图
钻孔灌注桩详图
格构柱与承台连接详图
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
下承台配筋图
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