格构式钢平台基础Ⅰ计算书111111111111111111111

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

塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)

塔机独立状态的计算高度H(m)塔身桁架结构

塔身桁架结构宽度B(m)

QTZ63(TC5610)-中联重科40.543方钢管1.6

二、塔机荷载

1、塔机传递至基础荷载标准值工作状态塔机自重标准值Fk1(kN)起重荷载标准值Fqk(kN)水平荷载标准值Fvk(kN)倾覆力矩标准值Mk(kN·m)

464.147.1

竖向荷载标准值Fk(kN)511.2

18.31335

非工作状态竖向荷载标准值Fk'(kN)水平荷载标准值Fvk'(kN)倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)工作状态塔机自重设计值F1(kN)1.35Fk1＝1.35×464.1＝626.535起重荷载设计值FQ(kN)

1.35Fqk＝1.35×47.1＝63.585464.173.91552

2、塔机传递至基础荷载设计值

竖向荷载设计值F(kN)626.535+63.585＝690.12水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk＝1.35×18.3＝24.705倾覆力矩设计值M(kN·m)非工作状态竖向荷载设计值F'(kN)1.35Fk'＝1.35×464.1＝626.535水平荷载设计值Fv'(kN)倾覆力矩设计值M'(kN·m)1.35Fvk'＝1.35×73.9＝99.7651.35Mk＝1.35×1552＝2095.21.35Mk＝1.35×1335＝1802.25

三、钢平台计算

钢平台底标高(m)钢平台板厚t(mm)塔吊基础节加固杆件截

120槽钢塔吊基础节加固杆件型

16a号槽钢

钢平台宽b(m)

0.61

面类型

钢平台总重Gp1(kN)锚栓孔直径R(mm)

636号

格构式钢柱总重Gp2(kN)

30

钢平台与格构柱连接角

10

焊缝焊角尺寸hf1(mm)钢平台单边节点板个数

2

n1

节点板高h1(mm)钢平台验算方式钢板抗弯强度设计值f(N/mm2)

200双向板215

节点板与格构柱连接角焊缝焊角尺寸10hf2(mm)：节点板厚t1(mm)节点板宽b1(mm)双向板的支撑形式钢平台底标高(m)基础节螺栓螺栓强度等级螺栓个数n

螺栓抗剪强度设计值fvb(N/mm2)

310高强螺栓10.9级121675四边简支1螺栓直径d(mm)30

螺栓有效直径de(mm)27螺栓抗拉强度设计值ftb(N/mm2)

500

桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.263m 1、钢板强度验算

荷载效应基本组合偏心竖向力作用下：

Qmax1=F/n+M/L=626.535/4+2095.2/2.263=1082.484kN Qmin1=F/n-M/L=626.535/4-2095.2/2.263=-769.217kN 简化钢平台板为双向板(断面扣除2个锚栓孔直径)承载计算, 钢板自重：q=1.35×78.5×t =1.35×78.5×0.02=2.119Kn/m2

板的支撑方式为四边简支，板在两个方向的长度lx=ly=a，查双向板在均布荷载作用下的内力系数表得最大弯矩在跨中，Mx=My，弯矩系数为0.0479 M中

22

1=0.048(qa+Qmax/a)a=0.048×(2.119×0.46+1082.484/0.46)×0.46=23.861kN·m M中2=0.048(qa+Qmin/a)a2=0.048×(2.119×0.46+(-769.217)/0.46)×0.462=-16.939kN·m

M=23.861kN·m

hc=(Ac×(80+t)+(a-2R)t2/2)/(Ac+(a-2R)t)=(2195×(80+20)+(460-2×36)×202/2)/(2195+(460-2×36)×20)=29.844mm

W=((a-2R)t3/12+(a-2R)t×(hc-t/2)2+Ix+Ac×(80+t-hc)2)/max((160+t-hc)，hc)=((460-2×36)×203/12+(460-2×36)×20×(29.844-20/2)2+8662000+2195×(80+20-29.844)2)/max((160+20-29.844)，29.844)=151708.392mm3

σ=M/W=23.861×106/151708.392=157.282N/mm2≤f=215N/mm2 满足要求！

2、基础节螺栓验算 每个螺栓所受剪力：

Nvb=nvπd2fvb/4=1×π×302×310/4=219.126kN；

螺栓所受剪力：Nv=Fv/n=99.765/12=8.314kN≤219.126kN 满足要求！ 螺栓抗拉验算：

Ntb=πde2ftb/4=π×272×500/4=286.278kN

螺栓抗拉验算：Nt=Qmin1/(n/4)=769.217/(12/4)=256.406kN≤286.278kN 满足要求！

螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算： ((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((8.314/219.126)2+(256.406/286.278)2)0.5=0.896≤ 1

满足要求！ 3、焊缝验算

荷载效应基本组合偏心竖向力作用下： Qmax2=(F+1.35Gp1)/n+M/L=

(626.535+1.35×6)/4+2095.2/2.263=1084.509kN Qmin2=(F+1.35Gp1)/n-M/L=(626.535+1.35×6)/4-2095.2/2.263=-767.192kN

钢平台与格构柱连接角焊缝：hf1=10mm 焊缝长度lw1=4×2×l =4×2×160=1280mm

节点板与钢平台连接采用双面角焊缝：hf2=10mm 焊缝长度lw2=4×2×n1×b1=4×2×2×75=1200mm 考虑安装焊缝折减系数取0.8

焊缝应力：σ=Qmin2/(0.8×0.7×(lw1×hf1+

lw2×hf2))=767.192×103/(0.8×0.7×(1280×10+1200×10))=55.241N/mm2≤f=160N/mm 满足要求！

节点板与格构柱连接采用双面角焊缝：hf2=10mm 焊缝长度lw3=4×2×n1×h1=4×2×2×200=3200mm

考虑安装焊缝折减系数取0.8 焊缝应力：

σ=N/(0.8×0.7×lw3×hf2))=1084.509×103/(0.8×0.7×3200×10)=60.519N/mm2≤f=160N/mm 满足要求！

四、桩顶作用效应计算

基础布置桩数n

宽向桩心距ab(m) 1、荷载效应标准组合

41.6长向桩心距al(m)桩直径d(m)

1.6800

桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.263m

轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gp1+Gp2)/n=(464.1+6+30)/4=125.025kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gp1+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/L

=(464.1+6+30)/4+(1552+73.9×5.92)/2.263=1004.263kN Qkmin=(Fk+Gp1+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L

=(464.1+6+30)/4-(1552+73.9×5.92)/2.263=-754.213kN 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+1.35×(Gp1+Gp2))/n+(M+Fvh)/L

=(626.535+1.35×(6+30))/4+(2095.2+99.765×5.92)/2.263=1355.755kN Qmin=(F+1.35×(Gp1+Gp2))/n-(M+Fvh)/L

=(626.535+1.35×(6+30))/4-(2095.2+99.765×5.92)/2.263=-1018.187kN

五、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

460

a(mm)

缀板间净距l01(mm)

310

格构式钢柱长度H0(m)8.9格构柱伸入灌注桩的锚

3固长度hr(m)格构柱分肢参数

分肢材料截面积

格构柱分肢材料

L160X16A0(cm2)

格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)分肢材料屈服强度fy(N/mm2)

2351175.0849.07

分肢对最小刚度轴的回

3.14转半径iy0(cm)

分肢形心轴距分肢外边

4.55缘距离Z0(cm)

分肢材料抗拉、压强度215设计值f(N/mm2)格构柱缀件参数

格构式钢柱缀件截面积格构式钢柱缀件材料缀件钢板抗弯强度设计值f(N/mm2)焊缝参数

角焊缝焊脚尺寸hf(mm)10焊缝强度设计值ffw(N/mm2)

160焊缝计算长度lf(mm)

584

424×300×20A1x'(mm2)

缀件钢板抗剪强度设计值τ(N/mm2)

6000

215125

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×[1175.08+49.07×(46.00/2-4.55)2]=71514.523cm4 整个构件长细比：

λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=890/(71514.523/(4×49.07))0.5=46.626 分肢长细比：λ1=l01/iy0=31.00/3.14=9.873

分肢毛截面积之和：A=4A0=4×49.07×102=19628mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：λ0 max=(λx2+λ12)0.5=(46.6262+9.8732)0.5=47.66 λ0max=47.66≤[λ]=150

满足要求！

2、格构式钢柱分肢的长细比验算

λ1=9.873≤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(fy/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：φ=0.856

Qmax/(φA)=1355.755×103/(0.856×19628)=80.692N/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=19628×215×10-3×(235/235)0.5/85=49.647kN

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=49.647×0.61/4=7.571kN·m 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.46-2×0.0455=0.369m 作用在一侧缀板上的剪力：

V0=Vl1/(2·b1)=49.647×0.61/(2×0.369)=41.036kN

σ= M0/(bh2/6)=7.571×106/(20×3002/6)=25.237N/mm2≤f=215N/mm2 满足要求！

τ=3V0/(2bh)=3×41.036×103/(2×20×300)=10.259N/mm2≤τ=125N/mm2 满足要求！

角焊缝面积：Af=0.7hflf=0.8×10×584=4088mm2

角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×5842/6=397899mm3

垂直于角焊缝长度方向应力：σf=M0/Wf=7.571×106/397899=19N/mm2 平行于角焊缝长度方向剪应力：τf=V0/Af=41.036×103/4088=10N/mm2 ((σf /1.22)2+τf2)0.5=((19/1.22)2+102)0.5=19N/mm2≤ffw=160N/mm2 满足要求！

根据缀板的构造要求

缀板高度：300mm≥2/3 b1=2/3×0.369×1000=246mm

满足要求！

缀板厚度：20mm≥max[1/40b1，6]= max[1/40×0.369×1000，6]=9mm 满足要求！

缀板间距：l1=610mm≤2b1=2×0.369×1000=738mm 满足要求！

线刚度：∑缀板/分肢=4×20×3003/(12×(460-2×45.5))/(1175.08×104/610)=25.323≥6 满足要求！

六、桩承载力验算

桩参数桩类型

桩混凝土强度等级桩混凝土自重γz(kN/m3)桩底标高d2(m)桩有效长度lt(m)桩配筋

自定义桩身承载力设计

否值

桩身普通钢筋配筋地基属性

地下水位至地表的距离

0.6hz(m)土名称素填土粉土粉土粉土粉土

土层厚度li(m)1.81.521.552.4959.415

自然地面标高d(m)

抗拔系数0.60.720.720.70.722承载力特征值fak(kPa)-----桩混凝土类型钢筋混凝土25-2520.1桩间侧阻力折减系数ψ

0.8灌注桩C40桩直径d(mm)桩基成桩工艺系数ψC桩混凝土保护层厚度б(mm)8000.7535HRB335 20Φ16侧阻力特征端阻力特征值qsia(kPa)值qpa(kPa)47.6412.8210.1926.3210.03150350350350350粉土粉土粉土粉砂粉土粘性土粉土软弱下卧层

1.3752.0253.2453.232.2252.4254.44

30.4131.3648.43208.455.9231.224853503503503503503003500.720.70.720.680.70.70.72-------30硬持力层厚度t(m)地基压力扩散角θ(°)

修正后的地基承载力特

885.92征值fa(kPa)

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：Ap=πd2/4=3.14×0.82/4=0.503m2 Ra=ψuΣqsia·li+qpa·Ap

=0.8×2.513×(0.465×26.32+9.415×10.03+1.375×30.4+2.025×131.36+3.245×48.43+3.23×2 Qk=125.025kN≤Ra=2717.583kN

Qkmax=1004.263kN≤1.2Ra=1.2×2717.583=3261.1kN 满足要求！

2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-754.213kN<0

按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk'=754.213kN

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：Gp=lt(γz-10)Ap=20.1×(25-10)×0.503=151.655kN

Ra'=ψuΣλiqsiali+Gp=0.8×2.513×(0.7×0.465×26.32+0.72×9.415×10.03+0.72×1.375×30.4+0 Qk'=754.213kN≤Ra'=1915.457kN 满足要求！

3、桩身承载力计算

纵向普通钢筋截面面积：As=nπd2/4=20×3.142×162/4=4021mm2 (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=1355.755kN ψcfcAp+0.9fy'As'=(0.75×19.1×0.503×106 + 0.9×(300×4021.239))×10-3=8291.209kN

Q=1355.755kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=8291.209kN

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'=-Qmin=1018.187kN fyAS=300×4021.239×10-3=1206.372kN Q'=1018.187kN≤fyAS=1206.372kN

满足要求！

4、桩身构造配筋计算

As/Ap×100%=(4021.239/(0.503×106))×100%=0.799%≥0.65% 满足要求！

5、软弱下卧层验算

(1)、修正后地基承载力特征值 fa=885.92kPa

(2)、作用于软弱下卧层顶面的附加应力

σz=[(Fk+Gk)-3/2(al+ab+2d)·Σqsikli]/[(al+d+2t·tanθ)(ab+d+2t·tanθ)] =[(464.1+0)-3/2×(1.6+1.6+2×0.8)×1264.055]/

[(1.6+0.8+2×5×tan30°)×(1.6+0.8+2×5×tan30°)]=-129.286kPa 因为附加应力小于0kPa，故取附加应力为0kPa (3)、软弱下卧层验算

σz+γm(lt+t)=0+18×(20.1+5)=451.8kPa≤fa=885.92kPa 满足要求！

七、示意图

桩配筋图

钻孔灌注桩详图

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

钢平台平面图

钢平台节点图基础立面图