QTZ635013塔吊格构式基础计算书

塔吊格构式基础计算书本计算书主要依据本工程地质勘察报告，塔吊使用说明书、钢结构设计规范（GB500172003）、钢结构设计手册（第三版）、建筑结构静力计算手册（第二版）、结构荷载规范（GB50092001）、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）、建筑桩基技术规范（JGJ942008）、建筑地基基础设计规范（GB500072002）等编制。基本参数1、塔吊基本参数塔吊型号：QZT63(5013)； 标准节长度b：2.5m；塔吊自重Gt：500kN； 塔吊地脚螺栓性能等级：高强8.8级；最大起重荷载Q：60kN； 塔吊地脚螺栓的直径d：20mm；塔吊起升高度H：70m； 塔吊地脚螺栓数目n：12个；塔身宽度B: 1.5m； 2、格构柱基本参数格构柱计算长度lo：6m； 格构柱缀件类型：缀条；格构柱缀件节间长度a1：0.5m； 格构柱分肢材料类型：L90x6；格构柱基础缀件节间长度a2：2m； 格构柱钢板缀件参数:宽800mm，厚300mm；格构柱截面宽度b1：0.5m； 格构柱基础缀件材料类型：L56x5；3、基础参数桩中心距a：3m； 桩直径d：1m；桩入土深度l：10m； 桩型与工艺：泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩；桩混凝土等级：C30； 桩钢筋型号：HRB335；桩钢筋直径：20mm； 钢平台宽度：5m； 钢平台厚度：1m；钢平台的螺栓直径：30mm； 钢平台的螺栓数目：12个；钢平台的螺栓性能等级：高强10.9级； 4、塔吊计算状态参数地面粗糙类别：A类 近海或湖岸区； 风荷载高度变化系数：0.5；主弦杆材料：角钢/方钢； 主弦杆宽度c：250mm；非工作状态：所处城市：浙江杭州市， 基本风压0：0.45 kN/m2；额定起重力矩Me：600kNm； 基础所受水平力P：30kN；塔吊倾覆力矩M：939.9kNm； 工作状态：所处城市：浙江杭州市， 基本风压0：0.45 kN/m2，额定起重力矩Me：600kNm； 基础所受水平力P：30kN；塔吊倾覆力矩M：939.9kNm； 非工作状态下荷载计算一、塔吊受力计算1、塔吊竖向力计算作用在基础上的垂直力：N=Gt=500.00=500.00kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mkmax=939.90kNm；3、塔吊水平力计算挡风系数计算： = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数=0.89；水平力：Vk=BH+P=0.451.5070.000.89+30.00=72.23kN；4、每根格构柱的受力计算 作用于承台顶面的作用力：Fk=500.00kN； Mkmax=939.90kNm； Vk=72.23kN；图中x轴的方向是随时变化的，计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。（1）、桩顶竖向力的计算Nik=(Fk+Gk)/nMxkxi/xj2式中：n单桩个数，n=4； Fk作用于桩基承台顶面的竖向力标准值； Gk桩基承台的自重标准值； Mxk承台底面的弯矩标准值； xi单桩相对承台中心轴的X方向距离； Nik单桩桩顶竖向力标准值；经计算得到单桩桩顶竖向力标准值最大压力：Nkmax=Fk/4+(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=500.00/4+(939.903.002-0.5)/(2(3.002-0.5)2)=346.54kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=500.00/4-(939.903.002-0.5)/(2(3.002-0.5)2)=-96.54kN；需要验算桩基础抗拔力。（2）、桩顶剪力的计算V0=1.2Vk/4=1.272.23/4=21.67kN；二、塔吊与承台连接的螺栓验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nvb=nvd2fvb/4=13.1420.002250/4=78.54kN；Nv=1.2Vk/n=1.272.23/12=7.22kN78.54kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，n1=n/4； Nt每一颗螺栓所受的力；Ntb=de2ftb/4=3.1417.652400/4=97.92kN；Nt=1.2Nkmin/n1=1.296.54/3.00=38.61kN97.92kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(7.22/78.54)2+(38.61/97.92)2)0.5=0.40；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。三、承台验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nv=Vk/n=72.23/12=6.02kN；Nvb=nvd2fvb/4=13.1430.002310/(41000)=219.13kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4； Nt每一颗螺栓所受的力；Nt=Nmin/n1=96.54/3.00=32.18kN；Ntb=de2ftb/4=3.1426.722500/(41000)=280.29kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(6.02/219.13)2+(32.18/280.29)2)0.5=0.12；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。四、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L90x6A =10.64cm2 i =2.79cm I =82.77cm4 z0 =2.44cm每个格构柱由4根角钢L90x6组成，格构柱力学参数如下：Ix1=I+A（b1/2z0）2 4=82.77+10.64(50.00/2-2.44)24=21992.15cm4；An1=A4=10.644=42.56cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=21992.15/(50.00/2-2.44)=974.83cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(21992.15/42.56)0.5=22.73cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=415.84103/(42.56102)=97.71N/mm2f=300N/mm2；格构柱平面内整体强度满足要求 。3、格构柱整体稳定性验算L0x1=lo=6.00m；x1=L0x1102/ix1=6.00102/22.73=26.39；An1=42.56cm2；Ady1=480.0030.00=9600.00cm2；0x1=(x12+40An1/Ady1)0.5=(26.392+4042.56/9600.00)0.5=26.40；查表：x=0.95；Nmax/(xA)=415.84103/(0.9542.56102)=103.02N/mm2f=300N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x1=26.40=150 满足；单肢计算长度：l01=a1=50.00cm；单肢回转半径：i1=2.79cm；单肢长细比：1=lo1/i1=50/2.79=17.920.7max=0.726.4=18.48；因截面无削弱，不必验算截面强度。分肢稳定满足要求。五、整体格构柱基础验算1、格构柱基础力学参数单肢格构柱力学参数：Ix1=21992.15cm4 An1=42.56cm2W1=974.83cm3 ix1=22.73cm格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：Ix2=Ix1+An1(b2102/2-b1102/2)24=21992.15+42.56(3.00102/2-0.50102/2)24=2747968.58cm4；An2=An14=42.564=170.24cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=2747968.58/(3.00102/2-0.50102/2)=21983.75cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(2747968.58/170.24)0.5=127.05cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(xW)=600.00103/(170.24102)+1315.86106/(1.021983.75103)=95.10N/mm2f=300N/mm2；格构式基础平面内稳定满足要求。3、格构柱基础整体稳定性验算L0x2=lo=6.00m；x2=L0x2/ix2=6.00102/127.05=4.72；An2=170.24cm2；Ady2=25.42=10.84cm2；0x2=(x22+40An2/Ady2)0.5=(4.722+40170.24/10.84)0.5=25.50；查表：x=0.95； NEX = 2EAn2/1.10x22NEX=48371.81N； 1.2N/(xA) + 1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX) f1.2N/(xA)+1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX)=31.50N/mm2f=300N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x2=25.50=150 满足；单肢计算长度：l02=a2=200.00cm；单肢回转半径：ix1=22.73cm；单肢长细比：1=l02/ix1=200/22.73=8.8 96.537kN；Tuk/2+Gp=1210.141/2+196.35=801.42kN 96.537kN；桩抗拔满足要求。八、桩配筋计算1、桩构造配筋计算按照构造要求配筋。As=d2/40.65%=3.1410002/40.65%=5105mm22、桩抗压钢筋计算经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋！3、桩受拉钢筋计算经过计算得到桩抗拔满足要求，只需构造配筋！建议配筋值：HRB335钢筋，1720。实际配筋值5341.4 mm2。依据建筑桩基设计规范(JGJ94-2008)，箍筋采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200300mm；受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内箍筋应加密；间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010的有关规定；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。工作状态下荷载计算一、塔吊受力计算1、塔吊竖向力计算作用在基础上的垂直力：N=Gt+Q=500.00+60.00=560.00kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mkmax=939.90kNm；3、塔吊水平力计算挡风系数计算： = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数=0.89；水平力：Vk=BH+P=0.451.5070.000.89+30.00=72.23kN4、每根格构柱的受力计算 作用于承台顶面的作用力：Fk=560.00kN； Mkmax=939.90kNm； Vk=72.23kN；图中x轴的方向是随时变化的，计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。（1）、桩顶竖向力的计算Nik=(F+G)/nMyyi/yj2；式中：n单桩个数，n=4； F作用于桩基承台顶面的竖向力标准值； G桩基承台的自重标准值； My承台底面的弯矩标准值； yj单桩相对承台中心轴的Y方向距离； Nik单桩桩顶竖向力标准值；经计算得到单桩桩顶竖向力标准值最大压力：Nkmax=Fk/4+(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=560.00/4+(939.903.002-0.5)/(2(3.002-0.5)2)=361.54kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmaxa2-0.5)/(2(a2-0.5)2)=560.00/4-(939.903.002-0.5)/(2(3.002-0.5)2)=-81.54kN；需要验算桩基础抗拔力。（2）、桩顶剪力的计算V0=1.2V/4=1.272.23/4=21.67kN；二、塔吊与承台连接的螺栓验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nvb=nvd2fvb/4=13.1420.002250/4=78.54kN；Nv=1.2Vk/n=1.272.23/12=7.22kN78.54kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，n1=n/4； Nt每一颗螺栓所受的力；Ntb=de2ftb/4=3.1417.652400/4=97.92kN；Nt=1.2Nkmin/n1=1.281.54/3.00=32.61kN97.92kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(7.22/78.54)2+(32.61/97.92)2)0.5=0.35；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。三、承台验算1、螺栓抗剪验算每个螺栓所受剪力：Nv=Vk/n=72.23/12=6.02kN；Nvb=nvd2fvb/4=13.1430.002310/(41000)=219.13kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算 n1Nt = Nmin其中：n1塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4； Nt每一颗螺栓所受的力；Nt=Nmin/n1=81.54/3.00=27.18kN；Ntb=de2ftb/4=3.1426.722500/(41000)=280.29kN；螺栓抗拉强度满足要求。3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算 (Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 1其中：Nv、Nt 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力； Nvb、Ntb、Ncb 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=(6.02/219.13)2+(27.18/280.29)2)0.5=0.1；螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。四、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L90x6A =10.64cm2 i =2.79cm I =82.77cm4 z0 =2.44cm每个格构柱由4根角钢L90x6组成，格构柱力学参数如下：Ix1=I+A（b1/2z0）2 4=82.77+10.64(50.00/2-2.44)24=21992.15cm4；An1=A4=10.644=42.56cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=21992.15/(50.00/2-2.44)=974.83cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(21992.15/42.56)0.5=22.73cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=433.84103/(42.56102)=101.94N/mm2f=300N/mm2；格构柱平面内整体强度满足要求 。3、格构柱整体稳定性验算L0x1=lo=6.00m；x1=L0x1102/ix1=6.00102/22.73=26.39；An1=42.56cm2；Ady1=480.0030.00=9600.00cm2；0x1=(x12+40An1/Ady1)0.5=(26.392+4042.56/9600.00)0.5=26.40；查表：x=0.95；Nmax/(xA)=433.84103/(0.9542.56102)=107.48N/mm2f=300N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x1=26.40=150 满足；单肢计算长度：l01=a1=50.00cm；单肢回转半径：i1=2.79cm；单肢长细比：1=lo1/i1=50/2.79=17.920.7max=0.726.4=18.48；因截面无削弱，不必验算截面强度。分肢稳定满足要求。五、整体格构柱基础验算1、格构柱基础力学参数单肢格构柱力学参数：Ix1=21992.15cm4 An1=42.56cm2W1=974.83cm3 ix1=22.73cm格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：Ix2=Ix1+An1(b2102/2-b1102/2)24=21992.15+42.56(3.00102/2-0.50102/2)24=2747968.58cm4；An2=An14=42.564=170.24cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=2747968.58/(3.00102/2-0.50102/2)=21983.75cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(2747968.58/170.24)0.5=127.05cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(xW)=672.00103/(170.24102)+1315.86106/(1.021983.75103)=99.33N/mm2f=300N/mm2格构式基础平面内稳定满足要求。3、格构柱基础整体稳定性验算L0x2=lo=6.00m；x2=L0x2/ix2=6.00102/127.05=4.72；An2=170.24cm2；Ady2=25.42=10.84cm2；0x2=(x22+40An2/Ady2)0.5=(4.722+40170.24/10.84)0.5=25.50；查表：x=0.95； NEX = 2EAn2/1.10x22NEX=48371.81N； 1.2N/(xA) + 1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX) f1.2N/(xA)+1.4mxMx/(Wlx(1-1.2xN/NEX)=36.59N/mm2f=300N/mm2；格构式基础整体稳定性满足要求。4、刚度验算max=0x2=25.50=150 满足；单肢计算长度：l02=a2=200.00cm；单肢回转半径：ix1=22.73cm；单肢长细比：1=l02/ix1=200/22.73=8.8 81.537kN；Tuk/2+Gp=1210.141/2+196.35=801.42kN 81.537kN；桩抗拔满足要求。八、桩配筋计算1、桩构造配筋计算按照构造要求配筋。As=d2/40.65%=3.1410002/40.65%=5105mm22、桩抗压钢筋计算经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！3、桩受拉钢筋计算经过计算得到桩抗拔满足要求，只需构造配筋！建议配筋值：HRB335钢筋，1720。实际配筋值5341.4 mm2。依据建筑桩基设计规范(JGJ94-2008)，箍筋采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200300mm；受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内箍筋应加密；间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010的有关规定；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。九、格构柱施工要求（工程经验）1、格构柱锚入桩基中的长度不小于2000mm，并需增加箍筋和主筋数量，确保焊接质量桩混凝土等级不小于C30；2、吊（插）入桩孔时，应控制钢构柱的垂直与水平二个方向的偏位。特别需防止浇捣混凝土后钢构柱的偏位，施工方案中必须有防偏位措施（采用模具等定位方法）。3、钢构柱应在工厂制作，成品后运往工地。现场焊接水平杆与斜撑杆（柱间支撑）等构件，必须持有焊接上岗证，原则上仍应由生产厂家派员施焊。4、单肢钢构柱内部需留有足够空间，浇捣混凝土中应采取有效手段保证混凝土的填充率达到95%以上。5、开挖土方时，塔机钢构柱周围的土方应分层开挖，钢构柱之间的水平与斜撑杆（或柱间支撑），连接板等构件，必须跟随挖土深度而及时设置并焊接。6、钢构柱露出端顶部设置承压板的，校水平后进行承压板刚性定位，焊接后四块承压板的上表面平面度不大于1/500。7、塔机使用中，要经常观察钢筋混凝土连接块的变形情况；经常观察地脚螺栓松动情况，随时拧紧；经常观察塔机的垂直度，发现超差及时纠正。