3号塔吊格构式基础计算书

塔吊格构式基础计算书杭政储出（2013）74号地块工程；工程建设地点：杭州市拱墅区；属于框剪结构；地上28层；地下2层；建筑高度：89.6m；标准层层高：2.9m；总建筑面积：125000平方米；总工期：808天。本工程由恺筑融信房地产开发有限公司投资建设，中国联合工程公司设计，杭州市勘察院地质勘察，浙江荣阳工程监理有限公司监理，浙江宝华集团有限公司组织施工；由李炳杰担任项目经理，熊维志担任技术负责人。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》（GB50017－2003）、《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》（GB5009－2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）等编制。基本参数1、塔吊基本参数塔吊型号：QTZ63；标准节长度b：2.8m；塔吊自重Gt：649.6kN；塔吊地脚螺栓性能等级：高强10.9级；最大起重荷载Q：60kN；塔吊地脚螺栓的直径d：30mm；塔吊起升高度H：40m；塔吊地脚螺栓数目n：12个；塔身宽度B:1.65m；2、格构柱基本参数格构柱计算长度lo：9m；格构柱缀件类型：缀板；格构柱缀件节间长度a1：0.65m；格构柱分肢材料类型：L140x12；格构柱基础缀件节间长度a2：2m；格构柱钢板缀件参数:宽450mm，厚450mm；格构柱截面宽度b1：0.5m；格构柱基础缀件材料类型：L140x12；3、基础参数桩中心距a：2m；桩直径d：0.8m；桩入土深度l：27m；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：RRB400；桩钢筋直径：20mm；承台宽度Bc：3.6m；承台厚度h：1.3m；承台混凝土等级为：C35；承台钢筋等级：RRB400；承台钢筋直径：20；承台保护层厚度:50mm；承台箍筋间距：165mm；4、塔吊计算状态参数地面粗糙类别：C类有密集建筑群的城市郊区；风荷载高度变化系数：1.13；主弦杆材料：角钢/方钢；主弦杆宽度c：135mm；非工作状态：所处城市：浙江杭州市，基本风压ω0：0.45kN/m2；额定起重力矩Me：630kN·m；基础所受水平力P：73.5kN；塔吊倾覆力矩M：1796kN·m；工作状态：所处城市：浙江杭州市，基本风压ω0：0.45kN/m2，额定起重力矩Me：630kN·m；基础所受水平力P：24.5kN；塔吊倾覆力矩M：1282kN·m；非工作状态下荷载计算一、塔吊受力计算1、塔吊竖向力计算承台自重：Gc=25×Bc×Bc×h=25×3.60×3.60×1.30=421.20kN；作用在基础上的垂直力：Fk=Gt+Gc=649.60+421.20=1070.80kN；2、塔吊倾覆力矩总的最大弯矩值Mkmax=1796.00kN·m；3、塔吊水平力计算挡风系数计算：φ=(3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)挡风系数Φ=0.43；水平力：Vk=ω×B×H×Φ+P=0.45×1.65×40.00×0.43+73.50=86.41kN；4、每根格构柱的受力计算作用于承台顶面的作用力：Fk=1070.80kN；Mkmax=1796.00kN·m；Vk=86.41kN；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)/n±Mxkxi/Σxj2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+(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=1070.80/4+(1796.00×2.00×2-0.5)/(2×(2.00×2-0.5)2)=902.68kN；最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=1070.80/4-(1796.00×2.00×2-0.5)/(2×(2.00×2-0.5)2)=-367.28kN；需要验算桩基础抗拔力。（2）、桩顶剪力的计算V0=1.2Vk/4=1.2×86.41/4=25.92kN；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=nvπd2fvb/4=1×3.14×30.002×310/4=219.13kN；Nv=1.2Vk/n=1.2×86.41/12=8.64kN219.13kN；螺栓抗剪强度满足要求。2、螺栓抗拉验算n1×Nt=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=πde2ftb/4=3.14×26.722×500/4=280.29kN；Nt=1.2Nkmin/n1=1.2×367.28/3.00=146.91kN280.29kN；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=((8.64/219.13)2+(146.91/280.29)2)0.5=0.53；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、承台弯矩的计算依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.1条。Mx=∑NiyiMy=∑Nixi其中Mx,My－计算截面处XY方向的弯矩设计值；xi,yi－单桩相对承台中心轴的XY方向距离，取(a-B)/2=(2.00-1.65)/2=0.18m；Ni1－单桩桩顶竖向力设计值；经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×0.18×797.38×1.2=334.90kN·m。2、螺栓粘结力锚固强度计算锚固深度计算公式:h≥N/πd[fb]其中N－锚固力，即作用于螺栓的轴向拉力，N=146.91kN；d－楼板螺栓的直径，d=30mm；[fb]－楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，[fb]=1.57N/mm2；h－楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到h≥146.91×103/(3.14×30.00×1.57)=992.86mm；构造要求：h≥660.00mm；螺栓在混凝土承台中的锚固深度要大于992.86mm。3、承台截面主筋的计算依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。αs=M/(α1fcbh02)ζ=1-(1-2αs)1/2γs=1-ζ/2As=M/(γsh0fy)式中：αl－系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；fc－混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；ho－承台的计算高度ho=1300.00-50.00=1250.00mm；fy－钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2；经过计算得：αs=334.90×106/(1.000×16.700×3.600×103×(1250.000)2)=0.004；ξ=1-(1-2×0.004)0.5=0.004；γs=1-0.004/2=0.998；Asx=Asy=334.90×106/(0.998×1250.000×360)=745.554mm2；由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:1300×3600×0.15%=7020mm2；建议配筋值：RRB40020@150。承台底面单向根数23根。实际配筋值7226.6mm2。4、承台斜截面抗剪切计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.10条。桩对矩形承台的最大剪切力为V=1083.22kN。我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：V≤βhsαftb0h0其中，b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=3600.00mm；λ－计算截面的剪跨比，λ=a/ho，此处，a=(2000.00-1650.00)/2=175.00mm，当λ0.25时，取λ=0.25；当λ3时,取λ=3，得λ=0.25；βhs──受剪切承载力截面高度影响系数，当h0＜800mm时，取h0=800mm，h0＞2000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，βhs=(800/1250)1/4=0.894；α──承台剪切系数，α=1.75/(0.25+1)=1.4；ho－承台计算截面处的计算高度，ho=1300.00-50.00=1250.00mm；1083.22kN≤0.89×1.4×1.57×3600×1250/1000=8846.78kN；经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！四、单肢格构柱截面验算1、格构柱力学参数L140x12A=32.51cm2i=4.31cmI=603.68cm4z0=3.90cm每个格构柱由4根角钢L140x12组成，格构柱力学参数如下：Ix1=[I+A×（b1/2－z0）2]×4=[603.68+32.51×(50.00/2-3.90)2]×4=60309.83cm4；An1=A×4=32.51×4=130.04cm2；W1=Ix1/(b1/2-z0)=60309.83/(50.00/2-3.90)=2858.29cm3；ix1=(Ix1/An1)0.5=(60309.83/130.04)0.5=21.54cm；2、格构柱平面内整体强度Nmax/An1=1083.22×103/(130.04×102)=83.30N/mm2f=360N/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=9.00m；λx1=L0x1×102/ix1=9.00×102/21.54=41.79；单肢缀板节间长度：a1=0.65m；λ1=L1/iv=65.00/2.77=23.47；λ0x1=(λx12+λ12)0.5=(41.792+23.472)0.5=47.93；查表：Φx=0.87；Nmax/(ΦxA)=1083.22×103/(0.87×130.04×102)=96.26N/mm2f=360N/mm2；格构柱整体稳定性满足要求。4、刚度验算λmax=λ0x1=47.93[λ]=150满足；单肢计算长度：l01=a1=65.00cm；单肢回转半径：i1=4.31cm；单肢长细比：λ1=lo1/i1=65/4.31=15.080.7λmax=0.7×47.93=33.55；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=60309.83cm4An1=130.04cm2W1=2858.29cm3ix1=21.54cm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×(b2×102/2-b1×102/2)2]×4=[60309.83+130.04×(2.00×102/2-0.50×102/2)2]×4=3167139.31cm4；An2=An1×4=130.04×4=520.16cm2；W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=3167139.31/(2.00×102/2-0.50×102/2)=42228.52cm3；ix2=(Ix2/An2)0.5=(3167139.31/520.16)0.5=78.03cm；2、格构柱基础平面内整体强度1.2N/An+1.4Mx/(γx×W)=1284.96×103/(520.16×102)+2514.40×106/(1.0×42228.52×103)=84.25N/mm2f=360N/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