格构式钢平台基础Ⅰ计算书计算依据：1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-20092、《混凝土结构设计规范》GB50010-20103、《建筑桩基技术规范》JGJ94-20084、《建筑地基基础设计规范》GB50007-20115、《钢结构设计规范》GB50017-2003一、塔机属性塔机型号QTZ63(TC5610)-中联重科40.5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)43塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B(m) 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F k1(kN)464.1起重荷载标准值F qk(kN)47.1竖向荷载标准值F k(kN)511.2水平荷载标准值F vk(kN)18.3倾覆力矩标准值M k(kN·m)1335非工作状态竖向荷载标准值F k'(kN)464.1水平荷载标准值F vk'(kN)73.9倾覆力矩标准值M k'(kN·m)15522、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)1.35F k1＝1.35×464.1＝626.535起重荷载设计值F Q(kN)1.35F qk＝1.35×47.1＝63.585竖向荷载设计值F(kN)626.535+63.585＝690.12水平荷载设计值F v(kN)1.35F vk＝1.35×18.3＝24.705倾覆力矩设计值M(kN·m)1.35M k＝1.35×1335＝1802.25非工作状态竖向荷载设计值F'(kN) 1.35F k'＝1.35×464.1＝626.535水平荷载设计值F v'(kN) 1.35F vk'＝1.35×73.9＝99.765倾覆力矩设计值M'(kN·m)1.35M k＝1.35×1552＝2095.2三、钢平台计算钢平台底标高(m)1钢平台宽b(m)0.61钢平台板厚t(mm)20塔吊基础节加固杆件截槽钢塔吊基础节加固杆件型16a号槽钢面类型号钢平台总重G p1(kN)6格构式钢柱总重G p2(kN)30锚栓孔直径R(mm)36钢平台与格构柱连接角焊缝焊角尺寸h f1(mm)10节点板与格构柱连接角焊缝焊角尺寸h f2(mm)：10钢平台单边节点板个数n12节点板厚t1(mm)16节点板高h1(mm)200节点板宽b1(mm)75钢平台验算方式双向板双向板的支撑形式四边简支钢板抗弯强度设计值f(N/mm2)215钢平台底标高(m)1基础节螺栓螺栓强度等级高强螺栓10.9级螺栓直径d(mm)30螺栓个数n12螺栓有效直径d e(mm)27螺栓抗剪强度设计值f v b(N/mm2)310螺栓抗拉强度设计值f t b(N/mm2)500桩对角线距离：L=(a b2+a l2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.263m1、钢板强度验算荷载效应基本组合偏心竖向力作用下：Q max1=F/n+M/L=626.535/4+2095.2/2.263=1082.484kNQ min1=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0.0479M中=0.048(qa+Q max/a)a2=0.048×(2.119×0.46+1082.484/0.46)×0.462=23.861kN·m 1M中2=0.048(qa+Q min/a)a2=0.048×(2.119×0.46+(-769.217)/0.46)×0.462=-16.939kN·mM=23.861kN·mh c=(A c×(80+t)+(a-2R)t2/2)/(A c+(a-2R)t)=(2195×(80+20)+(460-2×36)×202/2)/(2195+(460-2×36)×20)=29.844mmW=((a-2R)t3/12+(a-2R)t×(h c-t/2)2+I x+A c×(80+t-h c)2)/max((160+t-h c)，h c)=((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)=151708.392mm3σ=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：N v b=n vπd2f v b/4=1×π×302×310/4=219.126kN；螺栓所受剪力：N v=F v/n=99.765/12=8.314kN≤219.126kN满足要求！螺栓抗拉验算：N t b=πd e2f t b/4=π×272×500/4=286.278kN螺栓抗拉验算：N t=Q min1/(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：((N v/N v b)2+(N t/N t b)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：Q max2=(F+1.35G p1)/n+M/L=(626.535+1.35×6)/4+2095.2/2.263=1084.509kNQ min2=(F+1.35G p1)/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：h f1=10mm焊缝长度l w1=4×2×l =4×2×160=1280mm节点板与钢平台连接采用双面角焊缝：h f2=10mm焊缝长度l w2=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=Q min2/(0.8×0.7×(l w1×h f1+l w2×h f2))=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：h f2=10mm焊缝长度l w3=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×l w3×h f2))=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n4长向桩心距a l(m) 1.6宽向桩心距a b(m) 1.6桩直径d(m)800桩对角线距离：L=(a b2+a l2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.263m1、荷载效应标准组合轴心竖向力作用下：Q k=(F k+G p1+G p2)/n=(464.1+6+30)/4=125.025kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：Q kmax=(F k+G p1+G p2)/n+(M k+F Vk h)/L=(464.1+6+30)/4+(1552+73.9×5.92)/2.263=1004.263kNQ kmin=(F k+G p1+G p2)/n-(M k+F Vk h)/L=(464.1+6+30)/4-(1552+73.9×5.92)/2.263=-754.213kN2、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+1.35×(G p1+G p2))/n+(M+F v h)/L=(626.535+1.35×(6+30))/4+(2095.2+99.765×5.92)/2.263=1355.755kN Q min=(F+1.35×(G p1+G p2))/n-(M+F v h)/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a(mm)460格构式钢柱长度H0(m)8.9缀板间净距l01(mm)310格构柱伸入灌注桩的锚固长度h r(m)3格构柱分肢参数格构柱分肢材料L160X16分肢材料截面积A0(cm2)49.07分肢对最小刚度轴的回转半径i y0(cm) 3.14格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)1175.08分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm) 4.55分肢材料屈服强度f y(N/mm2)235分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm 2)215格构柱缀件参数格构式钢柱缀件材料424×300×20格构式钢柱缀件截面积A 1x '(mm 2)6000缀件钢板抗弯强度设计值f(N/mm 2)215缀件钢板抗剪强度设计值τ(N/mm 2)125焊缝参数角焊缝焊脚尺寸h f (mm)10焊缝计算长度l f (mm)584焊缝强度设计值f f w (N/mm 2)1601、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[I 0+A 0(a/2-Z 0)2]=4×[1175.08+49.07×(46.00/2-4.55)2]=71514.523cm 4 整个构件长细比：λx =λy =H 0/(I/(4A 0))0.5=890/(71514.523/(4×49.07))0.5=46.626 分肢长细比：λ1=l 01/i y0=31.00/3.14=9.873分肢毛截面积之和：A=4A 0=4×49.07×102=19628mm 2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：λ0 max =(λx 2+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(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：φ=0.856Q max/(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(f y/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)=41.036kNσ= 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：A f=0.7h f l f=0.8×10×584=4088mm2角焊缝截面抵抗矩：W f=0.7h f l f2/6=0.7×10×5842/6=397899mm3垂直于角焊缝长度方向应力：σf=M0/W f=7.571×106/397899=19N/mm2平行于角焊缝长度方向剪应力：τf=V0/A f=41.036×103/4088=10N/mm2 ((σf /1.22)2+τf2)0.5=((19/1.22)2+102)0.5=19N/mm2≤f f w=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灌注桩桩直径d(mm)800桩混凝土强度等级C40桩基成桩工艺系数ψC0.75桩混凝土自重γz(kN/m3)25桩混凝土保护层厚度б(mm)35桩底标高d2(m)-25桩有效长度l t(m)20.1桩间侧阻力折减系数ψ0.8桩配筋自定义桩身承载力设计值否桩混凝土类型钢筋混凝土桩身普通钢筋配筋HRB335 20Φ16地基属性地下水位至地表的距离hz(m)0.6自然地面标高d(m)2土名称土层厚度l i(m)侧阻力特征值q sia(kPa)端阻力特征值q pa(kPa)抗拔系数承载力特征值f ak(kPa)素填土 1.847.641500.6-粉土 1.5212.823500.72-粉土 1.5510.193500.72-粉土 2.49526.323500.7-粉土9.41510.033500.72-粉土 1.37530.43500.72-粉土 2.025131.363500.7-粉土 3.24548.433500.72-粉砂 3.23208.43500.68-粉土 2.22555.923500.7-粘性土 2.42531.223000.7-粉土 4.44483500.72-软弱下卧层硬持力层厚度t(m)5地基压力扩散角θ(°)30修正后的地基承载力特征值f a(kPa)885.92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：A p=πd2/4=3.14×0.82/4=0.503m2R a=ψuΣq sia·l i+q pa·A p=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 Q k=125.025kN≤R a=2717.583kNQ kmax=1004.263kN≤1.2R a=1.2×2717.583=3261.1kN满足要求！2、桩基竖向抗拔承载力计算Q kmin=-754.213kN<0按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Q k'=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：G p=l t(γz-10)A p=20.1×(25-10)×0.503=151.655kNR a'=ψuΣλi q sia l i+G p=0.8×2.513×(0.7×0.465×26.32+0.72×9.415×10.03+0.72×1.375×30.4+0 Q k'=754.213kN≤R a'=1915.457kN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=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=Q max=1355.755kNψc f c A p+0.9f y'A s'=(0.75×19.1×0.503×106 + 0.9×(300×4021.239))×10-3=8291.209kNQ=1355.755kN≤ψc f c A p+0.9f y'A s'=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'=-Q min=1018.187kNf y A S=300×4021.239×10-3=1206.372kNQ'=1018.187kN≤f y A S=1206.372kN满足要求！4、桩身构造配筋计算A s/A p×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f a=885.92kPa(2)、作用于软弱下卧层顶面的附加应力σz=[(F k+G k)-3/2(a l+a b+2d)·Σq sik l i]/[(a l+d+2t·tanθ)(a b+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(l t+t)=0+18×(20.1+5)=451.8kPa≤f a=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。