矩形格构式基础计算书(品茗2014版计算书)解析

矩形格构式基础计算书计算依据：
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QTZ60（浙江建机）
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
塔身桁架结构圆钢管
塔身桁架结构宽度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
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
基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
G k=bl(hγc+h'γ')=4.8×4.8×(1.2×25+0×19)=691.2kN
承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2G k=1.2×691.2=829.44kN
桩对角线距离：L=(a b2+a l2)0.5=(3.62+3.62)0.5=5.091m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：Q k=(F k+G k+G p2)/n=(461.4+691.2+20)/4=293.15kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Q kmax=(F k+G k+G p2)/n+(M k+F Vk h)/L
=(461.4+691.2+20)/4+(637.738+17.049×1.2)/5.091=422.432kN
Q kmin=(F k+G k+G p2)/n-(M k+F Vk h)/L
=(461.4+691.2+20)/4-(637.738+17.049×1.2)/5.091=163.868kN
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+G+1.35×G p2)/n+(M+F v h)/L
=(565.68+829.44+1.35×20)/4+(955.465+23.869×1.2)/5.091=548.827kN
Q min=(F+G+1.35×G p2)/n-(M+F v h)/L
=(565.68+829.44+1.35×20)/4-(955.465+23.869×1.2)/5.091=162.233kN
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×[236.53+26.26×(46.00/2-2.99)2]=43004.147cm4
整个构件长细比：λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=1130/(43004.147/(4×26.26))0.5=55.847
分肢长细比：λ1=l01/i y0=31.00/1.94=15.979
分肢毛截面积之和：A=4A0=4×26.26×102=10504mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：λ0 max=(λx2+λ12)0.5=(55.8472+15.9792)0.5=58.088 λ0max=58.088≤[λ]=150
满足要求！
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=15.979≤min(0.5λ0max，40)=min(0.5×58.088，40)=29.044
满足要求！
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max(f y/235)0.5=58.088×(215/235)0.5=55.561
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=0.828 Q max/(φA)=548.827×103/(0.828×10504)=63.103N/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=10504×215×10-3×(215/235)0.5/85=25.413kN
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=25.413×0.61/4=3.876kN·m
分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.46-2×0.0299=0.4m
作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2·b1)=25.413×0.61/(2×0.4)=19.368kN
σ= M0/(bh2/6)=3.876×106/(20×3002/6)=12.918N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求！
τ=3V0/(2bh)=3×19.368×103/(2×20×300)=4.842N/mm2≤τ=125N/mm2
满足要求！
角焊缝面积：A f=0.7h f l f=0.8×10×464=3248mm2
角焊缝截面抵抗矩：W f=0.7h f l f2/6=0.7×10×4642/6=251179mm3
垂直于角焊缝长度方向应力：σf=M0/W f=3.876×106/251179=15N/mm2
平行于角焊缝长度方向剪应力：τf=V0/A f=19.368×103/3248=6N/mm2
((σf /1.22)2+τf2)0.5=((15/1.22)2+62)0.5=14N/mm2≤f tw=160N/mm2
满足要求！
根据缀板的构造要求
缀板高度：300mm≥2/3 b1=2/3×0.4×1000=267mm
满足要求！
缀板厚度：20mm≥max[1/40b1，6]= max[1/40×0.4×1000，6]=10mm
满足要求！
缀板间距：l1=610mm≤2b1=2×0.4×1000=800mm
满足要求！
线刚度：∑缀板/分肢=4×20×3003/(12×(460-2×29.9))/(236.53×104/610)=115.995≥6满足要求！
五、桩承载力验算
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=uΣq sia·l i+q pa·A p
=2.513×(5.8×5+7.4×24+3.1×18)+200×0.503=760.014kN
Q k=293.15kN≤R a=760.014kN
Q kmax=422.432kN≤1.2R a=1.2×760.014=912.017kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Q kmin=163.868kN≥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：A s=nπd2/4=12×3.142×162/4=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=Q max=548.827kN
ψc f c A p+0.9f y'A s'=(0.75×12×0.503×106 + 0.9×(300×2412.743))×10-3=5210.017kN Q=548.827kN≤ψc f c A p+0.9f y'A s'=5210.017kN
满足要求！
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
Q kmin=163.868kN≥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
A s/A p×100%=(2412.743/(0.503×106))×100%=0.48%≥0.45%
满足要求！
六、承台计算
1、荷载计算
承台有效高度：h0=1200-50-25/2=1138mm
M=(Q max+Q min)L/2=(548.827+(162.233))×5.091/2=1810.063kN·m
X方向：M x=Ma b/L=1810.063×3.6/5.091=1279.908kN·m
Y方向：M y=Ma l/L=1810.063×3.6/5.091=1279.908kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=565.68/4 + 955.465/5.091=329.091kN
受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1138)1/4=0.916
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(a b-B-d)/2=(3.6-1.6-0.8)/2=0.6m
a1l=(a l-B-d)/2=(3.6-1.6-0.8)/2=0.6m
剪跨比：λb'=a1b/h0=600/1138=0.527，取λb=0.527；
λl'= a1l/h0=600/1138=0.527，取λl=0.527；
承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.527+1)=1.146
αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.527+1)=1.146
βhsαb f t bh0=0.916×1.146×1.27×103×4.8×1.138=7278.715kN
βhsαl f t lh0=0.916×1.146×1.27×103×4.8×1.138=7278.715kN
V=329.091kN≤min(βhsαb f t bh0，βhsαl f t lh0)=7278.715kN
满足要求！
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.6+2×1.138=3.876m
a b=3.6m≤B+2h0=3.876m，a l=3.6m≤B+2h0=3.876m
角桩位于冲切椎体以内，可不进行角桩冲切的承载力验算！
4、承台配筋计算
(1)、承台底面长向配筋面积
αS1= M y/(α1f c bh02)=1279.908×106/(1.05×11.9×4800×11382)=0.016
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.016)0.5=0.017
γS1=1-ζ1/2=1-0.017/2=0.992
A S1=M y/(γS1h0f y1)=1279.908×106/(0.992×1138×360)=3151mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45f t/f y1)=max(0.2,45×1.27/360)=max(0.2,0.159)=0.2%
梁底需要配筋：A1=max(A S1, ρbh0)=max(3151,0.002×4800×1138)=10925mm2 承台底长向实际配筋：A S1'=12272mm2≥A1=10925mm2
满足要求！
(2)、承台底面短向配筋面积
αS2= M x/(α2f c bh02)=1279.908×106/(1.05×11.9×4800×11382)=0.016
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.016)0.5=0.017
γS2=1-ζ2/2=1-0.017/2=0.992
A S2=M x/(γS2h0f y1)=1279.908×106/(0.992×1138×360)=3151mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45f t/f y1)=max(0.2,45×1.27/360)=max(0.2,0.159)=0.2% 梁底需要配筋：A2=max(9674, ρlh0)=max(9674,0.002×4800×1138)=10925mm2 承台底短向实际配筋：A S2'=12272mm2≥A2=10925mm2
满足要求！
(3)、承台顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋：A S3'=6362mm2≥0.5A S1'=0.5×12272=6136mm2
满足要求！
(4)、承台顶面短向配筋面积
承台顶长向实际配筋：A S4'=6362mm2≥0.5A S2'=0.5×12272=6136mm2
满足要求！
(5)、承台竖向连接筋配筋面积
承台竖向连接筋为双向Φ10@500。

七、下承台计算
下承台混凝土保护层厚度δ(mm)11
承台配筋
承台底部长向配筋HPB300 Φ25@200承台底部短向配筋HPB300 Φ25@200承台顶部长向配筋HRB400 Φ20@200承台顶部短向配筋HRB400 Φ20@200
(1)、板底面长向配筋面积
板底需要配筋：A S1=ρbh0=0.0015×4500×1476=9963mm2
承台底长向实际配筋：A S1'=11536mm2≥A S1=9963mm2
满足要求！
(2)、板底面短向配筋面积
板底需要配筋：A S2=ρlh0=0.0015×4500×1476=9963mm2
承台底短向实际配筋：A S2'=11536mm2≥A S2=9963mm2
满足要求！
(3)、板顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋：A S3'=7383mm2≥0.5A S1'=0.5×11536=5768mm2
满足要求！
(4)、板顶面短向配筋面积
承台顶短向实际配筋：A S4'=7383mm2≥0.5A S2'=0.5×11536=5768mm2
满足要求！
八、示意图
上承台配筋图
桩配筋图
钻孔灌注桩详图
格构柱与承台连接详图
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
下承台配筋图。