矩形格构式基础计算

...wd......wd......wd...矩形格构式根基计算书一、塔机属性塔机型号H5810塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)40塔机独立状态的计算高度H(m)43塔身桁架构造方钢管塔身桁架构造宽度B(m)1.6二、塔机荷载塔机竖向荷载简图1、塔机自身荷载标准值塔身自重G0(kN)317起重臂自重G1(kN)45.48起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)29.7小车和吊钩自重G2(kN)3.5最大起重荷载Qmax(kN)60最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)13最小起重荷载Qmin(kN)8.7最大吊物幅度RQmin(m)58最大起重力矩M2(kN·m)Max[60×13，8.7×58]＝780平衡臂自重G3(kN)16.1平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)6.03平衡块自重G4(kN)154平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)12.062、风荷载标准值ωk(kN/m2)工程所在地浙江临海市根本风压ω0(kN/m2)工作状态0.2非工作状态0.35塔帽形状和变幅方式锥形塔帽，小车变幅地面粗糙度B类(田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比拟稀疏的乡镇和城市郊区)风振系数βz工作状态1.59非工作状态1.59风压等效高度变化系数μz1.32风荷载体型系数μs工作状态1.95非工作状态1.95风向系数α1.2塔身前后片桁架的平均充实率α00.35风荷载标准值ωk(kN/m2)工作状态0.8×1.2×1.59×1.95×1.32×0.2＝0.79非工作状态0.8×1.2×1.59×1.95×1.32×0.35＝1.383、塔机传递至根基荷载标准值工作状态塔机自重标准值Fk1(kN)317+45.48+3.5+16.1+154＝536.08起重荷载标准值Fqk(kN)60竖向荷载标准值Fk(kN)536.08+60＝596.08水平荷载标准值Fvk(kN)0.79×0.35×1.6×43＝19.02倾覆力矩标准值Mk(kN·m)45.48×29.7+3.5×13-16.1×6.03-154×12.06+0.9×(780+0.5×19.02×43)＝511.97非工作状态竖向荷载标准值Fk'(kN)Fk1＝536.08水平荷载标准值Fvk'(kN)1.38×0.35×1.6×43＝33.23倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)45.48×29.7-16.1×6.03-154×12.06+0.5×33.23×43＝110.884、塔机传递至根基荷载设计值工作状态塔机自重设计值F1(kN)1.2Fk1＝1.2×536.08＝643.3起重荷载设计值FQ(kN)1.4FQk＝1.4×60＝84竖向荷载设计值F(kN)643.3+84＝727.3水平荷载设计值Fv(kN)1.4Fvk＝1.4×19.02＝26.63倾覆力矩设计值M(kN·m)1.2×(45.48×29.7+3.5×13-16.1×6.03-154×12.06)+1.4×0.9×(780+0.5×19.02×43)＝828.37非工作状态竖向荷载设计值F'(kN)1.2Fk'＝1.2×536.08＝643.3水平荷载设计值Fv'(kN)1.4Fvk'＝1.4×33.23＝46.52倾覆力矩设计值M'(kN·m)1.2×(45.48×29.7-16.1×6.03-154×12.06)+1.4×0.5×33.23×43＝275.94三、桩顶作用效应计算承台布置桩数n4承台高度h(m)1承台长l(m)4承台宽b(m)4承台长向桩心距al(m)2.5承台宽向桩心距ab(m)2.5桩直径d(m)0.8承台参数承台混凝土等级C25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配置暗梁是矩形桩式根基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+0×19)=400kN承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×400=480kN桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(2.52+2.52)0.5=3.54m1、荷载效应标准组合轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(596.08+400)/4=249.02kN荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L=(596.08+400)/4+(511.97+19.02×2.25)/3.54=405.93kNQkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L=(596.08+400)/4-(511.97+19.02×2.25)/3.54=92.11kN2、荷载效应根本组合荷载效应根本组合偏心竖向力作用下：Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)/L=(727.3+480)/4+(828.37+26.63×2.25)/3.54=553.07kNQmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L=(727.3+480)/4-(828.37+26.63×2.25)/3.54=50.58kN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)500格构式钢柱计算长度H0(m)6.75缀板间净距l01(mm)250格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)5格构柱分肢参数格构柱分肢材料L100X12分肢材料截面积A0(cm2)22.8分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)1.95格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)208.9分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)2.91分肢材料强度设计值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420×150×10格构式钢柱缀件截面积A1x'(mm2)1500焊缝参数角焊缝焊脚尺寸hf(mm)10焊缝计算长度lf(mm)200焊缝强度设计值ftw(N/mm2)1601、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×[208.90+22.80×(50.00/2-2.91)2]=45338.29cm4整个构件长细比：λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=675/(45338.29/(4×22.80))0.5=30.27分肢长细比：λ1=l01/iy0=25.00/1.95=12.82分肢毛截面积之和：A=4A0=4×22.80×102=9120mm2格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：λ0max=(λx2+λ12)0.5=(30.272+12.822)0.5=32.88满足要求！2、格构式钢柱分肢的长细比验算λ1=12.82≤min(0.5λ0max，40)=min(0.5×32.88，40)=16.44满足要求！3、格构式钢柱受压稳定性验算λ0max(fy/235)0.5=32.88×(215/235)0.5=31.45查表《钢构造设计标准》GB50017附录C：b类截面轴心受压构件的稳定系数：φ=0.932Qmax/(φA)=553.07×103/(0.932×9120)=65.07N/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=9120×215×10-3×(235/235)0.5/85=23.07kN格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+15=25.00+15=40cm作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=23.07×0.4/4=2.31kN·m分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.5-2×0.0291=0.44m作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2·b1)=23.07×0.4/(2×0.44)=10.44kN角焊缝面积：Af=0.8hflf=0.8×10×200=1600mm2角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×2002/6=46667mm3垂直于角焊缝长度方向应力：σf=M0/Wf=2.31×106/46667=49N/mm2垂直于角焊缝长度方向剪应力：τf=V0/Af=10.44×103/1600=7N/mm2((σf/1.22)2+τf2)0.5=((49/1.22)2+72)0.5=41N/mm2≤ftw=160N/mm2满足要求！五、桩承载力验算桩参数桩混凝土强度等级C30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桩入土深度lt(m)30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HRB40012Φ16地基属性是否考虑承台效应否土名称土层厚度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1.8000.7-粘土21200.7-淤泥11400.7-粉质粘土2.82500.7-圆砾3.73600.7-粉质粘土2.12800.7-含砾砂粉质粘土8.23000.7-粉质粘土10.93200.7-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=2.51m桩端面积：Ap=πd2/4=3.14×0.82/4=0.5m2Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap=2.51×(1.05×12+11×4+2.8×25+3.7×36+2.1×28+8.1×30)+0×0.5=1411.45kNQk=249.02kN≤Ra=1411.45kNQkmax=405.93kN≤1.2Ra=1.2×1411.45=1693.75kN满足要求！2、桩基竖向抗拔承载力计算Qkmin=92.11kN≥0不需要进展桩基竖向抗拔承载力计算！3、桩身承载力计算纵向普通钢筋截面面积：As=nπd2/4=12×3.14×162/4=2413mm2(1)、轴心受压桩桩身承载力荷载效应根本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=553.07kNψcfcAp+0.9fy'As'=(0.75×14×0.5×106+0.9×(360×2412.74))×10-3=6259.56kNQ=553.07kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=6259.56kN满足要求！(2)、轴心受拔桩桩身承载力Qkmin=92.11kN≥0不需要进展轴心受拔桩桩身承载力计算！4、桩身构造配筋计算As/Ap×100%=(2412.74/(0.5×106))×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HRB400Φ18@180承台底部短向配筋HRB400Φ18@180承台顶部长向配筋HRB400Φ16@200承台顶部短向配筋HRB400Φ16@200暗梁配筋承台梁上部配筋HRB4006Φ22承台梁腰筋配筋HRB4004Φ14承台梁底部配筋HRB4006Φ22承台梁箍筋配筋HRB400Φ8@200承台梁箍筋肢数n4暗梁计算宽度l'(m)0.81、荷载计算塔身截面对角线上立杆的荷载设计值：Fmax=F/n+M/(20.5B)=727.3/4+828.37/(20.5×1.6)=547.92kNFmin=F/n-M/(20.5B)=727.3/4-828.37/(20.5×1.6)=-184.27kN剪力图(kN)弯矩图(kN·m)Vmax=415.55kN，Mmax=33.21kN·m，Mmin=-265.95kN·m2、受剪切计算截面有效高度：h0=h-δc-D/2=1000-50-18/2=941mm受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/941)1/4=0.96塔吊边至桩边的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(2.5-1.6-0.8)/2=0.05ma1l=(al-B-d)/2=(2.5-1.6-0.8)/2=0.05m计算截面剪跨比：λb'=a1b/h0=0.05/0.94=0.05，取λb=0.25；λl'=a1l/h0=0.05/0.94=0.05，取λl=0.25；承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.25+1)=1.4αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.25+1)=1.4Vmax=415.55kN≤βhsαbftl'h0=0.96×1.4×1270×0.8×0.94=1285.25kNVmax=415.55kN≤βhsαlftl'h0=0.96×1.4×1270×0.8×0.94=1285.25kN满足要求！3、受冲切计算钢格构柱顶部根基承台底有角钢托板，所以无需对混凝土承台进展抗冲切验算4、承台配筋计算(1)、承台梁底部配筋αS1=Mmin/(α1fcl'h02)=265.95×106/(1.05×11.9×800×9412)=0.03ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.03)0.5=0.031γS1=1-ζ1/2=1-0.031/2=0.985AS1=Mmin/(γS1h0fy1)=265.95×106/(0.985×941×360)=798mm2最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.27/360)=max(0.2,0.16)=0.2%梁底需要配筋：A1=max(AS1,ρlh0)=max(798,0.002×800×941)=1506mm2梁底部实际配筋：AS1'=2281mm2≥AS1=1506mm2满足要求！(2)、承台梁上部配筋αS2=Mmax/(α2fcl'h02)=33.21×106/(1.05×11.9×800×9412)=0.004ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.004)0.5=0.004γS2=1-ζ2/2=1-0.004/2=0.998AS1=Mmax/(γS2h0fy2)=33.21×106/(0.998×941×360)=99mm2最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy2)=max(0.2,45×1.27/360)=max(0.2,0.16)=0.2%梁上部需要配筋：A2=max(AS2,ρl'h0)=max(99,0.002×800×941)=1506mm2梁上部实际配筋：AS2'=2281mm2≥AS2=1506mm2满足要求！(3)、梁腰筋配筋梁腰筋按照构造配筋4Φ14(4)、承台梁箍筋计算箍筋抗剪计算截面剪跨比：λ'=(L-20.5B)/(2h0)=(4-20.5×1.6)/(2×0.94)=0.92取λ=1.5混凝土受剪承载力：1.75ftl'h0/(λ+1)=1.75×1.27×0.8×0.94/(1.5+1)=0.67kNVmax=415.55kN>1.75ftl'h0/(λ+1)=0.67kNnAsv1/s=4×(3.14×82/4)/200=1.01(V-0.7ftl'h0)/(1.25fy