矩形格构式基础计算书 缀板
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矩形格构式基础计算书(缀板)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
1、塔机传递至基础荷载标准值
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')=5×5×(1.2×25+0×19)=750kN
承台及其上土的自重荷载设计值:G=1.35G k=1.35×750=1012.5kN
桩对角线距离:L=(a b2+a l2)0.5=(2.52+2.52)0.5=3.536m
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=(449+750+20)/4=304.75kN
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(H0-h r+h/2))/L
=(449+750+20)/4+(2429.15+46.8×(1.2+9-2-1.2/2))/3.536=1092.419kN Q kmin=(F k+G k+G p2)/n-(M k+F Vk(H0-h r+h/2))/L
=(449+750+20)/4-(2429.15+46.8×(1.2+9-2-1.2/2))/3.536=-482.919kN 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(H0-h r+h/2))/L
=(606.15+1012.5+1.35×20)/4+(3279.352+63.18×(1.2+9-2-1.2/2))/3.536=1474.765kN Q min=(F+G+1.35×G p2)/n-(M+F v(H0-h r+h/2))/L
=(606.15+1012.5+1.35×20)/4-(3279.352+63.18×(1.2+9-2-1.2/2))/3.536=-651.94kN 四、格构柱计算
整个格构柱截面对X、Y轴惯性矩:
I=4[I0+A0(a/2-Z0)2]=4×[361.67+24.37×(46.00/2-3.45)2]=38703.78cm4
整个构件长细比:λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=900/(38703.78/(4×24.37))0.5=45.167
分肢长细比:λ1=l01/i y0=20.00/2.48=8.065
分肢毛截面积之和:A=4A0=4×24.37×102=9748mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比:λ0
=(λx2+λ12)0.5=(45.1672+8.0652)0.5=45.882
max
λ0max=45.882≤[λ]=150
满足要求!
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=8.065≤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
λ0max(f y/235)0.5=50×(235/235)0.5=50
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=0.856
Q max/(υA)=1474.765×103/(0.856×9748)=176.74N/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=9748×215×10-3×(235/235)0.5/85=24.657kN 格构柱相邻缀板轴线距离:l1=l01+30=20.00+30=50cm
作用在一侧缀板上的弯矩:M0=Vl1/4=24.657×0.5/4=3.082kN·m
分肢型钢形心轴之间距离:b1=a-2Z0=0.46-2×0.0345=0.391m
作用在一侧缀板上的剪力:V0=Vl1/(2·b1)=24.657×0.5/(2×0.391)=15.765kN
σ= M0/(bh2/6)=3.082×106/(10×3002/6)=20.547N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求!
τ=3V0/(2bh)=3×15.765×103/(2×10×300)=7.883N/mm2≤τ=125N/mm2
满足要求!
角焊缝面积:A f=0.7h f l f=0.8×10×540=3780mm2
角焊缝截面抵抗矩:W f=0.7h f l f2/6=0.7×10×5402/6=340200mm3
垂直于角焊缝长度方向应力:σf=M0/W f=3.082×106/340200=9N/mm2
平行于角焊缝长度方向剪应力:τf=V0/A f=15.765×103/3780=4N/mm2
((σf /1.22)2+τf2)0.5=((9/1.22)2+42)0.5=9N/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=2/3×0.391×1000=261mm
满足要求!
缀板厚度:10mm≥max[1/40b1,6]= max[1/40×0.391×1000,6]=10mm
满足要求!
缀板间距:l1=500mm≤2b1=2×0.391×1000=782mm
满足要求!
线刚度:∑缀板/分肢=4×10×3003/(12×(460-2×34.5))/(361.67×104/500)=31.822≥6满足要求!
五、桩承载力验算
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
承载力计算深度:min(b/2,5)=min(5/2,5)=2.5m
f ak=(2.5×150)/2.5=375/2.5=150kPa
承台底净面积:A c=(bl-nA p)/n=(5×5-4×0.503)/4=5.747m2
复合桩基竖向承载力特征值:
R a=ψuΣq sia·l i+q pa·A p+εc f ak A c=0.8×2.513×(3.35×25+3.48×35+8.67×70)+4000×0.503+0.1×150×5.747=3730.357kN
Q k=304.75kN≤R a=3730.357kN
Q kmax=1092.419kN≤1.2R a=1.2×3730.357=4476.429kN
满足要求!
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Q kmin=-482.919kN<0
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力:Q k'=482.919kN
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 A p(γz-10)=15.5×0.503×(25-10)=116.867kN
R a'=ψuΣλi q sia l i+G p=0.8×2.513×(0.4×3.35×25+0.6×3.48×35+0.6×8.67×70)+116.867 =1063.306kN
Q k'=482.919kN≤R a'=1063.306kN
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=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=1474.765kN
ψc f c A p+0.9f y'A s'=(0.75×14×0.503×106 + 0.9×(360×2412.743))×10-3=6259.561kN Q=1474.765kN≤ψc f c A p+0.9f y'A s'=6259.561kN
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=651.94kN
f y A S=360×2412.743×10-3=868.588kN
Q'=651.94kN≤f y A S=868.588kN
满足要求!
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
塔身截面对角线上的荷载设计值:
F max=F/4+M/(20.5B)=606.15/4+3279.352/(20.5×1.6)=1600.82kN
F min=F/4-M/(20.5B)=606.15/4-3279.352/(20.5×1.6)=-1297.745kN
剪力图(kN)
弯矩图(kN·m)
V max=1078.652kN,M max=494.043kN·m,M min=-687.101kN·m 2、受剪切计算
截面有效高度:h0=h-δc-D/2=1200-50-25/2=1138mm
受剪切承载力截面高度影响系数:βhs=(800/1138)1/4=0.916
塔吊边至桩边的水平距离:a1b=(a b-B-d)/2=(2.5-1.6-0.8)/2=0.05m
a1l=(a l-B-d)/2=(2.5-1.6-0.8)/2=0.05m
计算截面剪跨比:λb'=a1b/h0=0.05/1.138=0.044,取λb=0.25;
λl'= a1l/h0=0.05/1.138=0.044,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
βhsαb f t l'h0=0.916×1.4×1430×1×1.138=2086.139kN
βhsαl f t l'h0=0.916×1.4×1430×1×1.138=2086.139kN
V=1078.652kN≤min(βhsαb f t bh0,βhsαl f t lh0)=2086.139kN
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= M min/(α1f c l'h02)=687.101×106/(1.04×14.3×1000×11382)=0.036
δ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.036)0.5=0.036
γS1=1-δ1/2=1-0.036/2=0.982
A S1=M min/(γS1h0f y1)=687.101×106/(0.982×1138×360)=1709mm2
最小配筋率:ρ=max(0.2,45f t/f y1)=max(0.2,45×1.43/360)=max(0.2,0.179)=0.2% 梁底需要配筋:A1=max(A S1, ρlh0)=max(1709,0.002×1000×1138)=2276mm2
梁底部实际配筋:A S1'=3927mm2≥A S1=2276mm2
满足要求!
(2)、承台梁上部配筋
αS2= M max/(α2f c l'h02)=494.043×106/(1.04×14.3×1000×11382)=0.026
δ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.026)0.5=0.026
γS2=1-δ2/2=1-0.026/2=0.987
A S1=M max/(γS2h0f y2)=494.043×106/(0.987×1138×360)=1222mm2
最小配筋率:ρ=max(0.2,45f t/f y2)=max(0.2,45×1.43/360)=max(0.2,0.179)=0.2% 梁上部需要配筋:A2=max(A S2, ρl'h0)=max(1222,0.002×1000×1138)=2276mm2 梁上部实际配筋:A S2'=3927mm2≥A S2=2276mm2
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)=(5-20.5×1.6)/(2×1.138)=1.203
取λ=1.5
混凝土受剪承载力:1.75f t l'h0/(λ+1)=1.75×1.43×1×1.138/(1.5+1)=1.139kN V max=1078.652kN>1.75f t l'h0/(λ+1)=1.139kN
nA sv1/s=4×(3.142×122/4)/200=2.262
V=1078.652kN≤0.7f t l’h0+1.25f yv h0(nA sv1/s)=
0.7×1.43×1000×1138+1.25×360×1138×2.262=2297.481 kN
满足要求!
配箍率验算
ρsv=nA sv1/( l's)=4×(3.142×122/4)/(1000×200)
=0.226%≥p sv,min=0.24f t/f yv=0.24×1.43/360=0.095%
满足要求!
(5)、板底面长向配筋面积
板底需要配筋:A S1=ρbh0=0.002×5000×1138=11380mm2
承台底长向实际配筋:A S1'=15831mm2≥A S1=11380mm2
满足要求!
(6)、板底面短向配筋面积
板底需要配筋:A S2=ρlh0=0.002×5000×1138=11380mm2
承台底短向实际配筋:A S2'=15831mm2≥A S2=11380mm2
满足要求!
(7)、板顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋:A S3'=15831mm2≥0.5A S1'=0.5×15831=7916mm2
满足要求!
承台顶长向实际配筋:A S4'=15831mm2≥0.5A S2'=0.5×15831=7916mm2 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、下承台计算
板底需要配筋:A S1=ρbh0=0.0015×4800×441=3176mm2
承台底长向实际配筋:A S1'=6362mm2≥A S1=3176mm2
满足要求!
(2)、板底面短向配筋面积
板底需要配筋:A S2=ρlh0=0.0015×4800×441=3176mm2
承台底短向实际配筋:A S2'=6362mm2≥A S2=3176mm2
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'=6362mm2≥0.5A S1'=0.5×6362=3181mm2 满足要求!
承台顶短向实际配筋:A S4'=6362mm2≥0.5A S2'=0.5×6362=3181mm2 满足要求!
八、示意图
上承台配筋图
暗梁配筋图
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。