格构式钢平台基础Ⅰ计算书111111111111111111111

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QTZ63(TC5610)-中联重科

40.5

塔机状态的最大起吊高度

H0(m)

塔机状态的计算高度H(m)43

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

F k1(kN)4.1

起重荷载标准值

F qk(kN)47.1

竖向荷载标准值F k(kN)511.2

水平荷载标准值

F vk(kN)18.3

倾覆力矩标准值

M k(kN·m)1335非工作状态

竖向荷载标准值

F k'(kN)4.1

水平荷载标准值

F vk'(kN)73.9

倾覆力矩标准值

M k'(kN·m)1552

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)1.35F k1＝1.35×4.1＝626.535

起重荷载设计值

F Q(kN)

1.35F qk＝1.35×47.1＝63.585

竖向荷载设计值F(kN)626.535+63.585＝690.12

水平荷载设计值F v(kN)1.35F vk＝1.35×18.3＝24.705

倾覆力矩设计值

M(kN·m)

1.35M k＝1.35×1335＝180

2.25

非工作状态

竖向荷载设计值F'(kN) 1.35F k'＝1.35×4.1＝626.535

水平荷载设计值

F v'(kN) 1.35F vk

'＝1.35×73.9＝99.765

倾覆力矩设计值

M'(kN·m)

1.35M k＝1.35×1552＝2095.2

三、钢平台计算

钢平台底标高(m)1钢平台宽b(m)0.61钢平台板厚t(mm)20

塔吊基础节加固杆件截

槽钢塔吊基础节加固杆件型

16a号槽钢面类型号

钢平台总重G p1(kN)6格构式钢柱总重

G p2(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h f1(mm)10

节点板与格构柱连接角

焊缝焊角尺寸h f2(mm)：10

钢平台单边节点板个数

n12

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/mm

2)215

钢平台底标高(m)1

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n12螺栓有效直径d e(mm)27螺栓抗剪强度设计值

f v b(N/mm2)310

螺栓抗拉强度设计值

f t b(N/mm2)

500

桩对角线距离：L=(a b2+a l2)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：

Q max1=F/n+M/L=626.535/4+2095.2/2.263=1082.484kN

Q min1=F/n-M/L=626.535/4-2095.2/2.263=-769.217kN

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 =1.35×78.5×0.02=2.119Kn/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

=0.048(qa+Q max/a)a2=0.048×(2.119×0.46+1082.484/0.46)×0.462=23.861kN·m 1

M中2=0.048(qa+Q min/a)a2=0.048×(2.119×0.46+

(-769.217)/0.46)×0.462=-16.939kN·m

M=23.861kN·m

h c=(A c×(80+t)+(a-2R)t2/2)/(A c+(a-2R)t)=(2195×(80+20)+(460-

2×36)×202/2)/(2195+(460-2×36)×20)=29.844mm

W=((a-2R)t3/12+(a-2R)t×(h c-t/2)2+I x+A c×(80+t-h c)2)/max((160+t-h c)，

h c)=((460-2×36)×203/12+(460-2×36)×20×(29.844-

20/2)2+8662000+2195×(80+20-29.844)2)/max((160+20-29.844)，

29.844)=151708.392mm3

σ=M/W=23.861×106/151708.392=157.282N/mm2≤f=215N/mm2

满足要求！

2、基础节螺栓验算

每个螺栓所受剪力：

N v b=n vπd2f v b/4=1×π×302×310/4=219.126kN；

螺栓所受剪力：N v=F v/n=99.765/12=8.314kN≤219.126kN

满足要求！

螺栓抗拉验算：

N t b=πd e2f t b/4=π×272×500/4=286.278kN

螺栓抗拉验算：N t=Q min1/(n/4)=769.217/(12/4)=256.406kN≤286.278kN

满足要求！

螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算：

((N v/N v b)2+(N t/N t b)2)0.5=((8.314/219.126)2+

(256.406/286.278)2)0.5=0.6≤ 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：

Q max2=(F+1.35G p1)/n+M/L=

(626.535+1.35×6)/4+2095.2/2.263=1084.509kN

Q min2=(F+1.35G p1)/n-M/L=(626.535+1.35×6)/4-

2095.2/2.263=-767.192kN

钢平台与格构柱连接角焊缝：h f1=10mm

焊缝长度l w1=4×2×l =4×2×160=1280mm

节点板与钢平台连接采用双面角焊缝：h f2=10mm

焊缝长度l w2=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=Q min2/(0.8×0.7×(l w1×h f1+

l w2×h f2))=767.192×103/(0.8×0.7×(1280×10+1200×10))=55.241N/mm2≤f=160N/mm

满足要求！

节点板与格构柱连接采用双面角焊缝：h f2=10mm

焊缝长度l w3=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×l w3×h f2))=1084.509×103/(0.8×0.7×3200×10)=60.519N/mm2≤f=160N/mm 满足要求！

四、桩顶作用效应计算

基础布置

桩数n4长向桩心距a l(m) 1.6

宽向桩心距a b(m) 1.6桩直径d(m)800

桩对角线距离：L=(a b2+a l2)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：Q k=(F k+G p1+G p2)/n=(4.1+6+30)/4=125.025kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：

Q kmax=(F k+G p1+G p2)/n+(M k+F Vk h)/L

=(4.1+6+30)/4+(1552+73.9×5.92)/2.263=1004.263kN

Q kmin=(F k+G p1+G p2)/n-(M k+F Vk h)/L

=(4.1+6+30)/4-(1552+73.9×5.92)/2.263=-754.213kN

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：

Q max=(F+1.35×(G p1+G p2))/n+(M+F v h)/L

=(626.535+1.35×(6+30))/4+(2095.2+99.765×5.92)/2.263=1355.755kN Q min=(F+1.35×(G p1+G p2))/n-(M+F v h)/L

=(626.535+1.35×(6+30))/4-(2095.2+99.765×5.92)/2.263=-1018.187kN 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)

460

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h r(m)3

格构柱分肢参数

格构柱分肢材料L160X16分肢材料截面积

A0(cm2)

49.07

分肢对最小刚度轴的回

转半径i y0(cm) 3.14格构柱分肢平行于对称

轴惯性矩I0(cm4)

1175.08

分肢形心轴距分肢外边

缘距离Z0(cm) 4.55分肢材料屈服强度

f y(N/mm2)

235

分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm 2)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

A 1x '(mm 2)

6000

缀件钢板抗弯强度设计值f(N/mm 2)215缀件钢板抗剪强度设计值τ(N/mm 2)

125

焊缝参数

角焊缝焊脚尺寸h f (mm)10焊缝计算长度l f (mm)

584

焊缝强度设计值f f w (N/mm 2)

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[I 0+A 0(a/2-Z 0)2]=4×[1175.08+49.07×(46.00/2-4.55)2]=71514.523cm 4 整个构件长细比：

λx =λy =H 0/(I/(4A 0))0.5=0/(71514.523/(4×49.07))0.5=46.626 分肢长细比：λ1=l 01/i y0=31.00/3.14=9.873

分肢毛截面积之和：A=4A 0=4×49.07×102=19628mm 2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：λ0 max =(λx 2+λ12)0.5=(46.6262+9.8732)0.5=47.66 λ0max =47.66≤[λ]=150

满足要求！

2、格构式钢柱分肢的长细比验算

λ1=9.873≤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

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

Q max/(φA)=1355.755×103/(0.856×19628)=80.692N/mm2≤f=215N/mm2满足要求！

4、缀件验算

缀件所受剪力：V=Af(f y/235)0.5/85=19628×215×10-

3×(235/235)0.5/85=49.7kN

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=49.7×0.61/4=7.571kN·m

分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.46-2×0.0455=0.369m

作用在一侧缀板上的剪力：

V0=Vl1/(2·b1)=49.7×0.61/(2×0.369)=41.036kN

σ= M0/(bh2/6)=7.571×106/(20×3002/6)=25.237N/mm2≤f=215N/mm2

满足要求！

τ=3V0/(2bh)=3×41.036×103/(2×20×300)=10.259N/mm2≤τ=125N/mm2

满足要求！

角焊缝面积：A f=0.7h f l f=0.8×10×584=4088mm2

角焊缝截面抵抗矩：W f=0.7h f l f2/6=0.7×10×5842/6=3979mm3

垂直于角焊缝长度方向应力：σf=M0/W f=7.571×106/3979=19N/mm2平行于角焊缝长度方向剪应力：τf=V0/A f=41.036×103/4088=10N/mm2 ((σf /1.22)2+τf2)0.5=((19/1.22)2+102)0.5=19N/mm2≤f f w=160N/mm2

满足要求！

根据缀板的构造要求

缀板高度：300mm≥2/3 b1=2/3×0.369×1000=246mm

满足要求！

缀板厚度：20mm≥max[1/40b1，6]= max[1/40×0.369×1000，6]=9mm 满足要求！缀板间距：l1=610mm≤2b1=2×0.369×1000=738mm

满足要求！

线刚度：∑缀板/分肢=4×20×3003/(12×(460-

2×45.5))/(1175.08×104/610)=25.323≥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ψC0.75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)-25

桩有效长度l t(m)20.1桩间侧阻力折减系数ψ0.8

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HRB335 20Φ16

地基属性

地下水位至地表的距离

hz(m)

0.6自然地面标高d(m)2

土名称土层厚度

l i(m)

侧阻力特征

值q sia(kPa)

端阻力特征

值q pa(kPa)抗拔系数

承载力特征

值f ak(kPa)

素填土 1.847.1500.6-粉土 1.5212.823500.72-粉土 1.5510.193500.72-粉土 2.49526.323500.7-粉土9.41510.033500.72-粉土 1.37530.43500.72-

粉土 2.025131.363500.7-

粉土 3.24548.433500.72-

粉砂 3.23208.43500.68-

粉土 2.22555.923500.7-

粘性土 2.42531.223000.7-

粉土 4.44483500.72-

软弱下卧层

硬持力层厚度t(m)5地基压力扩散角θ(°)30

修正后的地基承载力特

征值f a(kPa)885.92

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：A p=πd2/4=3.14×0.82/4=0.503m2

R a=ψuΣq sia·l i+q pa·A p

=0.8×2.513×(0.465×26.32+9.415×10.03+1.375×30.4+2.025×131.36+3.245×48.43+3.23×2 Q k=125.025kN≤R a=2717.583kN

Q kmax=1004.263kN≤1.2R a=1.2×2717.583=3261.1kN

满足要求！

2、桩基竖向抗拔承载力计算

Q kmin=-754.213kN<0

按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Q k'=754.213kN

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：G p=l t(γz-10)A p=20.1×(25-10)×0.503=151.655kNR a'=ψuΣλi q sia l i+G p=0.8×2.513×(0.7×0.465×26.32+0.72×9.415×10.03+0.72×1.375×30.4+0 Q k'=754.213kN≤R a'=1915.457kN

满足要求！

3、桩身承载力计算

纵向普通钢筋截面面积：A s=nπd2/4=20×3.142×162/4=4021mm2

(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=Q max=1355.755kN

ψc f c A p+0.9f y'A s'=(0.75×19.1×0.503×106 + 0.9×(300×4021.239))×10-

3=8291.209kN

Q=1355.755kN≤ψc f c A p+0.9f y'A s'=8291.209kN

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'=-Q min=1018.187kN

f y A S=300×4021.239×10-3=1206.372kN

Q'=1018.187kN≤f y A S=1206.372kN

满足要求！

4、桩身构造配筋计算

A s/A p×100%=(4021.239/(0.503×106))×100%=0.799%≥0.65%

满足要求！

5、软弱下卧层验算

(1)、修正后地基承载力特征值

f a=885.92kPa

(2)、作用于软弱下卧层顶面的附加应力

σz=[(F k+G k)-3/2(a l+a b+2d)·Σq sik l i]/[(a l+d+2t·tanθ)(a b+d+2t·tanθ)]

=[(4.1+0)-3/2×(1.6+1.6+2×0.8)×12.055]/

[(1.6+0.8+2×5×tan30°)×(1.6+0.8+2×5×tan30°)]=-129.286kPa

因为附加应力小于0kPa，故取附加应力为0kPa

(3)、软弱下卧层验算σz+γm(l t+t)=0+18×(20.1+5)=451.8kPa≤f a=885.92kPa 满足要求！

七、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