矩形格构式基础计算书

矩形格构式基础计算书

一、塔机属性

二、塔机荷载

塔机竖向荷载简图

1、塔机自身荷载标准值

2、风荷载标准值ωk(kN/m2)

3、塔机传递至基础荷载标准值

4、塔机传递至基础荷载设计值

三、桩顶作用效应计算

矩形桩式基础布置图

承台及其上土的自重荷载标准值： Gk=bl(hγc+h'γ')=4×4×(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=3.54m

1、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=405.93kN Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L

=(596.08+400)/4-(511.97+19.02×2.25)/3.54=92.11kN 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)/n+(M+Fvh)/L

=(727.3+480)/4+(828.37+26.63×2.25)/3.54=553.07kN Qmin=(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

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×[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：λ0 max=(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：υ=0.932 Qmax/(υA)=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 桩混凝土自重γz(kN/m) 桩入土深度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 是否考虑承台效应

否

侧阻力特征值

土名称

土层厚度li(m)

qsia(kPa)

素填土 粘土 淤泥 粉质粘土 圆砾 粉质粘土

1.8 2 11 2.8 3.7 2.1

0 12 4 25 36 28 30 32

qpa(kPa) 0 0 0 0 0 0 0 0

0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7

端阻力特征值

抗拔系数

fak(kPa) - - - - - - - -

承载力特征值

否

HRB400 12Φ16

桩混凝土类型

钢筋混凝土

3

C30 25 30

桩基成桩工艺系数ψC 桩混凝土保护层厚度б(mm)

0.75 35

含砾砂粉质粘土 8.2 粉质粘土

10.9

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=0.5m2 Ra=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=1411.45kN Qk=249.02kN≤Ra=1411.45kN

Qkmax=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

不需要进行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

荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=553.07kN ψcfcAp+0.9fy'As'=(0.75×14×0.5×106 + 0.9×(360×2412.74))×10-3=6259.56kN Q=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

不需要进行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

1、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)=547.92kN Fmin=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·m 2、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=0.05m a1l=(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)=1.4 αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.25+1)=1.4

Vmax=415.55kN≤βhsαbftl'h0=0.96×1.4×1270×0.8×0.94=1285.25kN Vmax=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

钢格构柱顶部基础承台底有角钢托板，所以无需对混凝土承台进行抗冲切验算 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)=0.03 δ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.03)0.5=0.031 γS1=1-δ1/2=1-0.031/2=0.985

AS1=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)=0.004 δ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.004)0.5=0.004 γS2=1-δ2/2=1-0.004/2=0.998

AS1=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：1.75ft l'h0/(λ+1)=1.75×1.27×0.8×0.94/(1.5+1)=0.67kN Vmax=415.55kN>1.75ft l'h0/(λ+1)=0.67kN nAsv1/s=4×(3.14×82/4)/200=1.01 (V-0.7ft l'h0)/(1.25fyvh0)

=(415.55×103-0.7×1.27×800×941)/(1.25×360×941)=-0.6mm2/mm nAsv1/s≥(V-0.7ftlh0)/(1.25fyvh0) 满足要求！ 配箍率验算

ρsv=nAsv1/( l's)=4×(3.14×82/4)/(800×200) =0.13%≥psv，min=0.24ft/fyv=0.24×1.27/360=0.08% 满足要求！

(5)、板底面长向配筋面积

梁底需要配筋：AS1=ρbh0=0.0015×4000×941=5646mm2 承台底长向实际配筋：AS1'=5910mm2≥AS1=5646mm2 满足要求！

(6)、板底面短向配筋面积

梁底需要配筋：AS2=ρlh0=0.0015×4000×941=5646mm2 承台底短向实际配筋：AS2'=5910mm2≥AS2=5646mm2 满足要求！

(7)、板顶面长向配筋面积

承台顶长向实际配筋：AS3'=4223mm2≥0.5AS1'=0.5×5910=2955mm2 满足要求！

(8)、板顶面短向配筋面积

承台顶长向实际配筋：AS4'=4223mm2≥0.5AS2'=0.5×5910=2955mm2 满足要求！

(9)、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

矩形桩式承台配筋图

矩形桩式暗梁配筋图

矩形桩式桩配筋图

矩形桩式钻孔灌注桩详图

矩形桩式格构柱与承台连接详图

矩形桩式格构柱详图

矩形桩式格构柱逆作法加固图

矩形桩式格构柱截面图

矩形桩式格构柱止水片详图

矩形桩式柱肢安装接头详图

矩形桩式水平剪刀撑布置图

矩形桩式水平剪刀撑连接详图