塔吊格构柱计算书2汇总文档格式.docx
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14mm；
承台宽度Bc：
5.5m；
承台厚度h：
1.4m；
承台混凝土等级为：
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：
200mm；
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ω0：
0.3kN/m2；
额定起重力矩Me：
0kN·
m；
基础所受水平力P：
80kN；
塔吊倾覆力矩M：
1930kN·
工作状态：
0.3kN/m2，
756kN·
50kN；
1720kN·
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=25×
Bc×
h=2.5×
5.50×
1.40×
10=1058.75kN；
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=1930.00kN·
3、塔吊水平力计算
挡风系数计算：
φ=（3B+2b+（4B2+b2）1/2c/Bb）
挡风系数Φ=0.50；
水平力：
Vk=ω×
B×
H×
Φ+P=0.3×
1.758×
120.00×
0.50+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=1930.00kN·
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）格构柱竖向力的计算
Nik=（Fk+Gk）/n±
Mxkxi/Σxj2
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+（Mkmax×
a×
2-0.5）/（2×
（a×
2-0.5）2）=1911.35/4+（1930×
3.90×
（3.90×
2-0.5）2）=827.8kN；
最小压力：
Nkmin=Fk/4-（Mkmax×
2-0.5）2）=1911.35/4-（1930×
2-0.5）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=1.2×
111.644/4=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=2×
1.07×
827.8×
1.2=2125.8kN·
m。
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算。
αs=M/（α1fcbh02）
ζ=1-（1-2αs）1/2
γs=1-ζ/2
As=M/（γsh0fy）
αl－系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1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：
αs=2125.8×
106/（1.000×
16.700×
5.5000×
103×
（1350.000）2）=0.013；
ξ=1-（1-2×
0.013）0.5=0.013；
γs=1-0.013/2=0.994；
Asx=Asy=2125.8×
106/（0.994×
1250.000×
400）=4277mm2；
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
1400×
5500×
0.15%=11550mm2；
建议配筋值：
HRB400钢筋，25@200。
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=827.8×
1.2=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下面公式：
V≤βhsαftb0h0
其中，b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5500.00mm；
λ－计算截面的剪跨比，λ=a/ho，此处，a=（3900.00-1758.00）/2=1071mm，
当λ<
0.25时，取λ=0.25；
当λ>
3时,取λ=3，得λ=0.79；
βhs──受剪切承载力截面高度影响系数，当h0＜800mm时，取h0=800mm，h0＞2000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，βhs=（800/1350）1/4=0.877
α──承台剪切系数，α=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；
993.36kN≤0.877×
0.97×
1.57×
1350/1000=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
L140x14
A=37.57cm2i=4.28cmI=688.81cm4z0=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×
（b1/2－z0）2]×
4=[688.81+37.57×
（40.00/2-3.98）2]×
4=41323.16cm4；
An1=A×
4=37.57×
4=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=827.8×
1.2×
103/（150.28×
102）=66.10N/mm2<
f=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；
λx1=L0x1×
102/ix1=12.7×
102/16.58=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+5×
0.402/8]0.5=0.40m。
λ1=L1/iv=12.7/0.4=31.75；
λ0x1=（λx12+λ12）0.5=（76.602+31.752）0.5=82.92；
查表：
Φx=0.763；
Nmax/（ΦxA）=993.36×
103/（0.763×
150.28×
102）=86.63N/mm2<
格构柱整体稳定性满足要求。
4、刚度验算
λmax=λ0x1=82.92<
[λ]=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：
λ1=lo1/i1=40/4.28=9.35<
0.7λmax=0.7×
82.92=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=41323.16（77193.93）cm4An1=150.28cm2
W1=2579.47cm3ix1=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×
（b2×
102/2-b1×
102/2）2]×
4=[41323.16+150.28×
102/2-0.40×
4=18574592cm4；
An2=An1×
4=150.28×
4=601.12cm2；
W2=Ix2/（b2/2-b1/2）=18574592/（3.90×
102/2）=106140.53cm3；
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/（γx×
W）=2293.6×
103/（601.12×
102）+2702×
106/（1.0×
106140×
103）=58.56N/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；
λx2=L0x2/ix2=12.7×
102/175.78=7.22；
An2=601.12cm2；
Ady2=2×
22.80=45.60cm2；
λ0x2=（λx22+40×
An2/Ady2）0.5=（7.222+40×
601.12/45.60）0.5=24.07；
φx=0.954；
NEX'
=π2EAn2/1.1λ0x22
NEX=191812.98N；
1.2N/（φxA）+1.4βmxMx/（Wlx（1-1.2φxN/NEX））≤f
1.2N/（φxA）+1.4βmxMx/（Wlx（1-1.2φxN/NEX））=65.6N/mm2≤f=215N/mm2；
格构式基础整体稳定性满足要求。
λmax=λ0x2=24.07<
l02=a2=40.00cm；
ix1=16.58cm；
λ1=l02/ix1=40/16.58=2.41<
24.07=16.8
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的公式计算：
Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+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）
1
4粉质粘土
-10.85
3.8m
34
/
2
粉质粘土
4.5m
43
3
1粉土
3.6m
58
4
2粉质粘土
4.0m
55
5
1.9m
54
6
1粉质粘土
2.9m
56
7
2粉土
62
800
8
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:
Quk=2.513×
1137.7+800×
0.503=3259.7kN；
单桩竖向承载力特征值：
R=Ra=Quk/2=3259.7/2=1629.8kN；
Nk=827.8kN≤1.2R=1.2×
1629.8=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=πd2/4×
0.65%=3.14×
8002/4×
0.65%=3267mm2
2、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！
HRB335钢筋，14根14。
实际配筋值2154.04mm2。
依据《建筑桩基设计规范》（JGJ94-2008），
箍筋采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200~300mm；
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
h=25×
1.40=1058.75kN；
Fk=Gt+Gc+Q=852.60+1058.75+30.00=1941.35kN；
总的最大弯矩值Mkmax=1720kN·
0.50+50.00=81.644kN
Fk=1941.35kN；
Mkmax=1720kN·
Vk=81.64kN；
（1）、桩顶竖向力的计算
Nik=（F+G）/n±
Myyi/Σyj2；
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；
2-0.5）2）=1941.35/4+（1720×
2-0.5）2）=797.24kN；
2-0.5）2）=1745.10/4-（1039.00×
3.00×
（3.00×
2-0.5）2）=173.44kN；
（2）、桩顶剪力的计算
V0=1.2V/4=1.2×
81.64/4=24.5kN；
三、承台验算
1.071×
797.24×
1.2=2049（803.12）kN·
αs=2049×
16.7×
13502）=0.012；
0.012）0.5=0.012；
γs=1-0.012/2=0.987；
Asx=Asy=2049×
106/（0.987×
1350.000×
400）=3844mm2；
桩对矩形承台的最大剪切力为V=956.7kN。
βhs──受剪切承载力截面高度影响系数，当h0＜800mm时，取h0=800mm，h0＞2000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，βhs=（800/1350）1/4=0.877；
956.7kN≤0.877×
L140x14
Nmax/An1=956.7×
102）=63.66N/mm2<
f=300N/mm2；
L0x1=lo=12.7m；
λ1=L1/iv=31.75；
Nmax/（ΦxA）=956.7×
102）=79.58N/mm2<
Ix1=41323.16cm4An1=150.28cm2
W1=2579.47cm3ix1=16.58cm
102/2）=106140cm3；
W）=2329.60×
102）+2408×
106140.53×
103）=61.44N/mm2<
f=215N/mm2
φx=0.95；
1.2N/（φxA）+1.4βmxMx/（Wlx（1-1.2φxN/NEX））=68.7N/mm2≤f=300N/mm2；
λ1=l02/ix1=40/16
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