矩形格构式基础计算书

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) ST60/15 40 60 方钢管 2 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) 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) 779 100 879 42 2297 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) 779 153 4553 2、塔机传递至基础荷载设计值 工作状态 塔机自重设计值F1(kN) 起重荷载设计值FQ(kN) 竖向荷载设计值F(kN) 水平荷载设计值Fv(kN) 1.35Fk1＝1.35×779＝1051.65 1.35FQk＝1.35×100＝135 1051.65+135＝1186.65 1.35Fvk＝1.35×42＝56.7 倾覆力矩设计值M(kN·m) 1.35Mk＝1.35×2297＝3100.95 非工作状态 竖向荷载设计值F'(kN) 水平荷载设计值Fv'(kN) 倾覆力矩设计值M'(kN·m) 1.35Fk＝1.35×779＝1051.65 1.35Fvk＝1.35×153＝206.55 1.35Mk＝1.35×4553＝6146.55 ''三、桩顶作用效应计算 承台布置 桩数n 承台长l(m) 承台长向桩心距al(m) 桩直径d(m) 承台参数 承台混凝土等级 承台上部覆土厚度h'(m) 承台混凝土保护层厚度δ(mm) C25 0 50 承台混凝土自重γC(kN/m) 承台上部覆土的重度γ'(kN/m) 配置暗梁 334 4 2.4 0.8 承台高度h(m) 承台宽b(m) 承台宽向桩心距ab(m) 1 4 2.4 25 19 否

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=1.35Gk=1.35×400=540kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(2.42+2.42)0.5=3.39m 1、荷载效应标准组合

轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(779+400)/4=294.75kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L

=(779+400)/4+(4553+153×6)/3.39=1906.66kN Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L

=(779+400)/4-(4553+153×6)/3.39=-1317.16kN 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

=(1051.65+540)/4+(6146.55+206.55×6)/3.39=2573.99kN Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L

=(1051.65+540)/4-(6146.55+206.55×6)/3.39=-1778.16kN

四、格构柱计算

格构柱参数 格构柱缀件形式 格构式钢柱计算长度H0(m) 格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m) 格构柱分肢参数 格构柱分肢材料 L140X14 分肢材料截面积A0(cm) 格构柱分肢平行于对称轴惯性矩分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm) 2.75 I0(cm) 分肢材料强度设计值fy(N/mm) 242缀板 8.5 3 格构式钢柱的截面边长a(mm) 缀板间净距l01(mm) 460 310 37.57 688.81 分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm) 3.98 分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm) 格构柱缀件参数 格构式钢柱缀件材料 焊缝参数 角焊缝焊脚尺寸hf(mm) 焊缝强度设计值ftw(N/mm) 22235 215 400×300×10 格构式钢柱缀件截面积A1x'(mm) 23000 10 160 焊缝计算长度lf(mm) 200 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×[688.81+37.57×(46.00/2-3.98)2]=57120.59cm4 整个构件长细比：λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=850/(57120.59/(4×37.57))0.5=43.6 分肢长细比：λ1=l01/iy0=31.00/2.75=11.27

分肢毛截面积之和：A=4A0=4×37.57×102=15028mm2

格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：λ0 max=(λx2+λ12)0.5=(43.62+11.272)0.5=45.03 满足要求！

2、格构式钢柱分肢的长细比验算

λ1=11.27≤min(0.5λ0max，40)=min(0.5×45.03，40)=22.52 满足要求！

3、格构式钢柱受压稳定性验算

λ0max(fy/235)0.5=45.03×(215/235)0.5=43.07

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=0.887

Qmax/(φA)=2573.99×103/(0.887×15028)=193.1N/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=15028×215×10-3×(235/235)0.5/85=38.01kN 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=38.01×0.61/4=5.8kN·m 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.46-2×0.0398=0.38m

作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2·b1)=38.01×0.61/(2×0.38)=30.48kN 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=5.8×106/46667=124N/mm2 垂直于角焊缝长度方向剪应力：τf=V0/Af=30.48×103/1600=19N/mm2 ((σf /1.22)2+τf2)0.5=((124/1.22)2+192)0.5=104N/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) 3C30 24 桩基成桩工艺系数ψC 桩混凝土保护层厚度б(mm) 0.75 50 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 30 否 HRB400 14Φ25 桩混凝土类型 钢筋混凝土 否 侧阻力特征值端阻力特征值抗拔系数 qsia(kPa) 12 24 22 qpa(kPa) 100 340 500 0.7 0.7 0.7 fak(kPa) - - - 承载力特征值土名称 土层厚度li(m) 4 16 15 杂填土 粘性土 粘性土 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×(13.5×24+11.5×22)+500×0.5=1701.49kN Qk=294.75kN≤Ra=1701.49kN

Qkmax=1906.66kN≤1.2Ra=1.2×1701.49=2041.78kN 满足要求！

2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-1317.16kN<0

按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk'=1317.16kN 桩身的重力标准值：Gp=ltApγz=30×0.5×24=361.91kN Ra'=uΣλiqsiali+Gp=2.51×(0.7×13.5×24+0.7×11.5×22)+361.91 =1377.02kN

Qk'=1317.16kN≤Ra'=1377.02kN 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=14×3.14×252/4=6872mm2 (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=2573.99kN ψcfcAp+0.9fy'As'=(0.75×14×0.5×106 + 0.9×(360×6872.23))×10-3=7864.98kN Q=2573.99kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=7864.98kN 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=1778.16kN fyAS=360×6872.23×10-3=2474kN Q'=1778.16kN≤fyAS=2474kN 满足要求！ 4、桩身构造配筋计算

As/Ap×100%=(6872.23/(0.5×106))×100%=1.37%≥0.45% 满足要求！

六、承台计算

承台配筋 承台底部长向配筋 承台顶部长向配筋 RRB400 Φ22@200 承台底部短向配筋 HRB335 Φ18@200 承台顶部短向配筋 RRB400 Φ22@200 HRB335 Φ18@200 1、荷载计算 承台有效高度：h0=1000-50-22/2=939mm

M=(Qmax+Qmin)L/2=(2573.99+(-1778.16))×3.39/2=1350.56kN·m X方向：Mx=Mab/L=1350.56×2.4/3.39=954.99kN·m Y方向：My=Mal/L=1350.56×2.4/3.39=954.99kN·m 2、受剪切计算

V=F/n+M/L=1051.65/4 + 6146.55/3.39=2073.86kN 受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/939)1/4=0.96

塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(2.4-2-0.8)/2=-0.2m a1l=(al-B-d)/2=(2.4-2-0.8)/2=-0.2m

剪跨比：λb'=a1b/h0=-200/939=-0.21，取λb=0.25； λl'= a1l/h0=-200/939=-0.21，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 βhsαbftbh0=0.96×1.4×1.27×103×4×0.94=6415.99kN βhsαlftlh0=0.96×1.4×1.27×103×4×0.94=6415.99kN V=2073.86kN≤min(βhsαbftbh0， βhsαlftlh0)=6415.99kN 满足要求！ 3、受冲切计算

塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=2+2×0.94=3.88m ab=2.4m≤B+2h0=3.88m，al=2.4m≤B+2h0=3.88m

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= My/(α1fcbh02)=954.99×106/(1.05×11.9×4000×9392)=0.022 ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.022)0.5=0.022 γS1=1-ζ1/2=1-0.022/2=0.989

AS1=My/(γS1h0fy1)=954.99×106/(0.989×939×360)=2857mm2

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, ρbh0)=max(2857,0.002×4000×939)=7512mm2 承台底长向实际配筋：AS1'=7983mm2≥A1=7512mm2 满足要求！

(2)、承台底面短向配筋面积

αS2= Mx/(α2fcbh02)=954.99×106/(1.05×11.9×4000×9392)=0.022 ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.022)0.5=0.022 γS2=1-ζ2/2=1-0.022/2=0.989

AS2=Mx/(γS2h0fy1)=954.99×106/(0.989×939×360)=2857mm2

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：A2=max(9674, ρlh0)=max(9674,0.002×4000×939)=7512mm2

承台底短向实际配筋：AS2'=7983mm2≥A2=7512mm2 满足要求！

(3)、承台顶面长向配筋面积

承台顶长向实际配筋：AS3'=5344mm2≥0.5AS1'=0.5×7983=3992mm2 满足要求！

(4)、承台顶面短向配筋面积

承台顶长向实际配筋：AS4'=5344mm2≥0.5AS2'=0.5×7983=3992mm2 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、示意图

矩形桩式承台配筋图

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