矩形格構(gòu)式基礎(chǔ)計(jì)算書

1、矩形格構(gòu)式基礎(chǔ)計(jì)算書 計(jì)算依據(jù)： 1、塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)程JGJ/T187-2009 2、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010 3、建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008 4、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2011 5、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003 一、塔機(jī)屬性塔機(jī)型號(hào)T6010塔機(jī)獨(dú)立狀態(tài)的最大起吊高度H0(m)40塔機(jī)獨(dú)立狀態(tài)的計(jì)算高度H(m)47塔身桁架結(jié)構(gòu)方鋼管塔身桁架結(jié)構(gòu)寬度B(m)1.6 二、塔機(jī)荷載 1、塔機(jī)傳遞至基礎(chǔ)荷載標(biāo)準(zhǔn)值工作狀態(tài)塔機(jī)自重標(biāo)準(zhǔn)值Fk1(kN)530起重荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fqk(kN)60豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fk(kN)590水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值F

2、vk(kN)35傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值Mk(kN·m)1380非工作狀態(tài)豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fk'(kN)530水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fvk'(kN)81傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值Mk'(kN·m)1980 2、塔機(jī)傳遞至基礎(chǔ)荷載設(shè)計(jì)值工作狀態(tài)塔機(jī)自重設(shè)計(jì)值F1(kN)1.35Fk11.35×530715.5起重荷載設(shè)計(jì)值FQ(kN)1.35Fqk1.35×6081豎向荷載設(shè)計(jì)值F(kN)715.5+81796.5水平荷載設(shè)計(jì)值Fv(kN)1.35Fvk1.35×3547.25傾覆力矩設(shè)計(jì)值M(kN·m)1.35Mk1.35×1380

3、1863非工作狀態(tài)豎向荷載設(shè)計(jì)值F'(kN)1.35Fk'1.35×530715.5水平荷載設(shè)計(jì)值Fv'(kN)1.35Fvk'1.35×81109.35傾覆力矩設(shè)計(jì)值M'(kN·m)1.35Mk1.35×19802673 三、樁頂作用效應(yīng)計(jì)算承臺(tái)布置樁數(shù)n4承臺(tái)高度h(m)1.35承臺(tái)長(zhǎng)l(m)4承臺(tái)寬b(m)4承臺(tái)長(zhǎng)向樁心距al(m)2.4承臺(tái)寬向樁心距ab(m)2.4樁直徑d(mm)800樁間側(cè)阻力折減系數(shù)0.8承臺(tái)參數(shù)承臺(tái)混凝土等級(jí)C35承臺(tái)混凝土自重C(kN/m3)25承臺(tái)上部覆土厚度h'(m)0

4、承臺(tái)上部覆土的重度'(kN/m3)19承臺(tái)混凝土保護(hù)層厚度(mm)50配置暗梁否格構(gòu)式鋼柱總重Gp2(kN)20承臺(tái)底標(biāo)高d1(m)-6.7基礎(chǔ)布置圖 承臺(tái)及其上土的自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值： Gk=bl(hc+h'')=4×4×(1.35×25+0×19)=540kN 承臺(tái)及其上土的自重荷載設(shè)計(jì)值：G=1.2Gk=1.2×540=648kN 樁對(duì)角線距離：L=(ab2+al2)0.5=(2.42+2.42)0.5=3.394m 1、荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合 軸心豎向力作用下：Qk=(Fk+Gk+Gp2)/n=(530+540+20)/4

5、=272.5kN 荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合偏心豎向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk+Gp2)/n+(Mk+FVk(H0-hr+h/2)/L =(530+540+20)/4+(1980+81×(1.35+5-2.5-1.35/2)/3.394=931.634kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp2)/n-(Mk+FVk(H0-hr+h/2)/L =(530+540+20)/4-(1980+81×(1.35+5-2.5-1.35/2)/3.394=-386.634kN 2、荷載效應(yīng)基本組合 荷載效應(yīng)基本組合偏心豎向力作用下： Qmax=(F+G+1.35×Gp2)/n+(M

6、+Fv(H0-hr+h/2)/L =(715.5+648+1.35×20)/4+(2673+109.35×(1.35+5-2.5-1.35/2)/3.394=1237.456kN Qmin=(F+G+1.35×Gp2)/n-(M+Fv(H0-hr+h/2)/L =(715.5+648+1.35×20)/4-(2673+109.35×(1.35+5-2.5-1.35/2)/3.394=-542.206kN 四、格構(gòu)柱計(jì)算格構(gòu)柱參數(shù)格構(gòu)柱綴件形式綴板格構(gòu)式鋼柱的截面邊長(zhǎng)a(mm)450格構(gòu)式鋼柱長(zhǎng)度H0(m)5綴板間凈距l(xiāng)01(mm)250格構(gòu)柱伸

7、入灌注樁的錨固長(zhǎng)度hr(m)2.5格構(gòu)柱分肢參數(shù)格構(gòu)柱分肢材料L140X10分肢材料截面積A0(cm2)27.37分肢對(duì)最小剛度軸的回轉(zhuǎn)半徑iy0(cm)2.78格構(gòu)柱分肢平行于對(duì)稱軸慣性矩I0(cm4)514.65分肢形心軸距分肢外邊緣距離Z0(cm)3.82分肢材料屈服強(qiáng)度fy(N/mm2)235分肢材料抗拉、壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f(N/mm2)215格構(gòu)柱綴件參數(shù)格構(gòu)式鋼柱綴件材料400×250×10格構(gòu)式鋼柱綴件截面積A1x'(mm2)2500綴件鋼板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f(N/mm2)215綴件鋼板抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)125焊縫參數(shù)角焊縫焊腳尺寸hf(mm)10

8、焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lf(mm)480焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw(N/mm2)160 1、格構(gòu)式鋼柱換算長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算 整個(gè)格構(gòu)柱截面對(duì)X、Y軸慣性矩： I=4I0+A0(a/2-Z0)2=4×514.65+27.37×(45.00/2-3.82)2=40260.814cm4 整個(gè)構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比：x=y=H0/(I/(4A0)0.5=500/(40260.814/(4×27.37)0.5=26.073 分肢長(zhǎng)細(xì)比：1=l01/iy0=25.00/2.78=8.993 分肢毛截面積之和：A=4A0=4×27.37×102=10948mm2 格構(gòu)式鋼柱繞兩主軸的換算長(zhǎng)細(xì)

9、比：0 max=(x2+12)0.5=(26.0732+8.9932)0.5=27.581 0max=27.581=150 滿足要求！ 2、格構(gòu)式鋼柱分肢的長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算 1=8.993min(0.50max，40)=min(0.5×50，40)=25 滿足要求！ 3、格構(gòu)式鋼柱受壓穩(wěn)定性驗(yàn)算 0max(fy/235)0.5=50×(235/235)0.5=50 查表鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017附錄C：b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)：=0.856 Qmax/(A)=1237.456×103/(0.856×10948)=132.045N/mm2f=215N/m

10、m2 滿足要求！ 4、綴件驗(yàn)算 綴件所受剪力：V=Af(fy/235)0.5/85=10948×215×10-3×(235/235)0.5/85=27.692kN 格構(gòu)柱相鄰綴板軸線距離：l1=l01+25=25.00+25=50cm 作用在一側(cè)綴板上的彎矩：M0=Vl1/4=27.692×0.5/4=3.461kN·m 分肢型鋼形心軸之間距離：b1=a-2Z0=0.45-2×0.0382=0.374m 作用在一側(cè)綴板上的剪力：V0=Vl1/(2·b1)=27.692×0.5/(2×0.374)=18.5

11、31kN = M0/(bh2/6)=3.461×106/(10×2502/6)=33.23N/mm2f=215N/mm2 滿足要求！ =3V0/(2bh)=3×18.531×103/(2×10×250)=11.118N/mm2=125N/mm2 滿足要求！ 角焊縫面積：Af=0.7hflf=0.8×10×480=3360mm2 角焊縫截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×4802/6=268800mm3 垂直于角焊縫長(zhǎng)度方向應(yīng)力：f=M0/Wf=3.461×106/26

12、8800=13N/mm2 平行于角焊縫長(zhǎng)度方向剪應(yīng)力：f=V0/Af=18.531×103/3360=6N/mm2 (f /1.22)2+f2)0.5=(13/1.22)2+62)0.5=12N/mm2ftw=160N/mm2 滿足要求！ 根據(jù)綴板的構(gòu)造要求 綴板高度：250mm2/3 b1=2/3×0.374×1000=249mm 滿足要求！ 綴板厚度：10mmmax1/40b1，6= max1/40×0.374×1000，6=9mm 滿足要求！ 綴板間距：l1=500mm2b1=2×0.374×1000=747mm 滿足

13、要求！ 線剛度：綴板/分肢=4×10×2503/(12×(450-2×38.2)/(514.65×104/500)=13.5446 滿足要求！ 五、樁承載力驗(yàn)算樁參數(shù)樁類型灌注樁樁直徑d(mm)800樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40樁基成樁工藝系數(shù)C0.75樁混凝土自重z(kN/m3)25樁混凝土保護(hù)層厚度(mm)35樁底標(biāo)高d2(m)-31.7樁有效長(zhǎng)度lt(m)23.175樁配筋自定義樁身承載力設(shè)計(jì)值否樁混凝土類型鋼筋混凝土樁身普通鋼筋配筋HRB400 1216樁裂縫計(jì)算鋼筋彈性模量Es(N/mm2)200000法向預(yù)應(yīng)力等于零時(shí)鋼筋的合力Np0(k

14、N)11最大裂縫寬度lim(mm)0.2普通鋼筋相對(duì)粘結(jié)特性系數(shù)V1預(yù)應(yīng)力鋼筋相對(duì)粘結(jié)特性系數(shù)V0.8地基屬性地下水位至地表的距離hz(m)3.3自然地面標(biāo)高d(m)1.64土名稱土層厚度li(m)側(cè)阻力特征值qsia(kPa)端阻力特征值qpa(kPa)抗拔系數(shù)承載力特征值fak(kPa)1-023.9000.7-1-031.4000.7-2-10.81200.7-3-11600.75-4-11.61400.7-4-25.91200.7-4-33.61000.7-6-112.92600.7-6-26.32400.7- 考慮基坑開挖后，格構(gòu)柱段外露，不存在側(cè)阻力，此時(shí)為最不利狀態(tài) 1、樁基豎向

15、抗壓承載力計(jì)算 樁身周長(zhǎng)：u=d=3.14×0.8=2.513m 樁端面積：Ap=d2/4=3.14×0.82/4=0.503m2 Ra=uqsia·li+qpa·Ap =0.8×2.513×(4.435×12+3.6×10+12.9×26+2.24×24)+0×0.503=961.84kN Qk=272.5kNRa=961.84kN Qkmax=931.634kN1.2Ra=1.2×961.84=1154.208kN 滿足要求！ 2、樁基豎向抗拔承載力計(jì)算 Qkmin=-3

16、86.634kN<0 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的樁基拔力：Qk'=386.634kN 樁身位于地下水位以下時(shí)，位于地下水位以下的樁自重按樁的浮重度計(jì)算， 樁身的重力標(biāo)準(zhǔn)值：Gp=lt(z-10)Ap=23.175×(25-10)×0.503=174.855kN Ra'=uiqsiali+Gp=0.8×2.513×(0.7×4.435×12+0.7×3.6×10+0.7×12.9×26+0.7×2.24×24)+174.855=848.143kN Qk

17、9;=386.634kNRa'=848.143kN 滿足要求！ 3、樁身承載力計(jì)算 縱向普通鋼筋截面面積：As=nd2/4=12×3.142×162/4=2413mm2 (1)、軸心受壓樁樁身承載力 荷載效應(yīng)基本組合下的樁頂軸向壓力設(shè)計(jì)值：Q=Qmax=1237.456kN cfcAp+0.9fy'As'=(0.75×19.1×0.503×106 + 0.9×(360×2412.743)×10-3=7987.204kN Q=1237.456kNcfcAp+0.9fy'As'=

18、7987.204kN 滿足要求！ (2)、軸心受拔樁樁身承載力 荷載效應(yīng)基本組合下的樁頂軸向拉力設(shè)計(jì)值：Q'=-Qmin=542.206kN fyAS=360×2412.743×10-3=868.588kN Q'=542.206kNfyAS=868.588kN 滿足要求！ 4、樁身構(gòu)造配筋計(jì)算 As/Ap×100%=(2412.743/(0.503×106)×100%=0.48%0.45% 滿足要求！ 5、裂縫控制計(jì)算 裂縫控制按三級(jí)裂縫控制等級(jí)計(jì)算。 (1)、縱向受拉鋼筋配筋率 有效受拉混凝土截面面積：Ate =d2/4=80

19、02/4=502655mm2 te=(As+Aps)/Ate=(2412.743+0)/502655=0.005< 0.01 取te=0.01 (2)、縱向鋼筋等效應(yīng)力 sk=Qk'/As=386.634×103/2412.743=160.247N/mm2 (3)、裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) =1.1-0.65ftk/(tesk)=1.1-0.65×2.39/(0.01×160.247)=0.131 取=0.2 (4)、受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑 dep=nidi2/niidi=(12×162+0×182)/(12×

20、1×16+0×0.8×18)=16mm (5)、最大裂縫寬度 max=crsk(1.9c+0.08dep/te)/Es=2.7×0.2×160.247×(1.9×35+0.08×16/0.01)/200000=0.084mmlim=0.2mm 滿足要求！ 六、承臺(tái)計(jì)算承臺(tái)配筋承臺(tái)底部長(zhǎng)向配筋HRB400 20150承臺(tái)底部短向配筋HRB400 20150承臺(tái)頂部長(zhǎng)向配筋HRB400 20150承臺(tái)頂部短向配筋HRB400 20150 1、荷載計(jì)算 承臺(tái)有效高度：h0=1350-50-20/2=1290mm M=(Q

21、max+Qmin)L/2=(1237.456+(-542.206)×3.394/2=1179.878kN·m X方向：Mx=Mab/L=1179.878×2.4/3.394=834.3kN·m Y方向：My=Mal/L=1179.878×2.4/3.394=834.3kN·m 2、受剪切計(jì)算 V=F/n+M/L=715.5/4 + 2673/3.394=966.415kN 受剪切承載力截面高度影響系數(shù)：hs=(800/1290)1/4=0.887 塔吊邊緣至角樁內(nèi)邊緣的水平距離：a1b=(ab-B-d)/2=(2.4-1.6-0.8)

22、/2=0m a1l=(al-B-d)/2=(2.4-1.6-0.8)/2=0m 剪跨比：b'=a1b/h0=0/1290=0，取b=0.25； l'= a1l/h0=0/1290=0，取l=0.25； 承臺(tái)剪切系數(shù)：b=1.75/(b+1)=1.75/(0.25+1)=1.4 l=1.75/(l+1)=1.75/(0.25+1)=1.4 hsbftbh0=0.887×1.4×1.57×103×4×1.29=10064.738kN hslftlh0=0.887×1.4×1.57×103×4&

23、#215;1.29=10064.738kN V=966.415kNmin(hsbftbh0， hslftlh0)=10064.738kN 滿足要求！ 3、受沖切計(jì)算 塔吊對(duì)承臺(tái)底的沖切范圍：B+2h0=1.6+2×1.29=4.18m ab=2.4mB+2h0=4.18m，al=2.4mB+2h0=4.18m 角樁位于沖切椎體以內(nèi)，可不進(jìn)行角樁沖切的承載力驗(yàn)算！ 4、承臺(tái)配筋計(jì)算 (1)、承臺(tái)底面長(zhǎng)向配筋面積 S1= My/(1fcbh02)=834.3×106/(1.03×16.7×4000×12902)=0.007 1=1-(1-2S1)0

24、.5=1-(1-2×0.007)0.5=0.007 S1=1-1/2=1-0.007/2=0.996 AS1=My/(S1h0fy1)=834.3×106/(0.996×1290×360)=1804mm2 最小配筋率：=0.15% 承臺(tái)底需要配筋：A1=max(AS1, bh0)=max(1804,0.0015×4000×1290)=7740mm2 承臺(tái)底長(zhǎng)向?qū)嶋H配筋：AS1'=8692mm2A1=7740mm2 滿足要求！ (2)、承臺(tái)底面短向配筋面積 S2= Mx/(2fcbh02)=834.3×106/(1.0

25、3×16.7×4000×12902)=0.007 2=1-(1-2S2)0.5=1-(1-2×0.007)0.5=0.007 S2=1-2/2=1-0.007/2=0.996 AS2=Mx/(S2h0fy1)=834.3×106/(0.996×1290×360)=1804mm2 最小配筋率：=0.15% 承臺(tái)底需要配筋：A2=max(1804, lh0)=max(1804,0.0015×4000×1290)=7740mm2 承臺(tái)底短向?qū)嶋H配筋：AS2'=8692mm2A2=7740mm2 滿足要求！ (3)、承臺(tái)頂