1#宿舍矩形格构式基础计算书

矩形格构式基础计算书

计算依据：

1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009 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

6、新绍兴一中建设工程岩土勘察报告：4-4，Z6孔。

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) QTZ6021 40 43 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) 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) 401.4 60 461.4 18.927 674.077 非工作状态 竖向荷载标准值Fk'(kN) 401.4 水平荷载标准值Fvk'(kN) 倾覆力矩标准值Mk'(kN·m) 45.246 615.929 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) 倾覆力矩设计值M(kN·m) 1.35Fk1＝1.35×401.4＝541.89 1.35FQk＝1.35×60＝81 541.89+81＝622.89 1.35Fvk＝1.35×18.927＝25.551 1.35Mk＝1.35×674.077＝910.004 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＝1.35×401.4＝541.89 1.35Fvk＝1.35×45.246＝61.082 1.35Mk＝1.35×615.929＝831.504 '' 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) C35 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 5 3.6 0.8 承台高度h(m) 承台宽b(m) 承台宽向桩心距ab(m) 1.25 5 3.6 25 19 否 格构式钢柱总重Gp2(kN) 20

基础布置图

承台及其上土的自重荷载标准值：

Gk=bl(hγc+h'γ')=5×5×(1.25×25+0×19)=781.25kN

承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.35Gk=1.35×781.25=1054.688kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(3.62+3.62)0.5=5.091m 1、荷载效应标准组合

轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk+Gp2)/n=(461.4+781.25+20)/4=315.662kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/L

=(461.4+781.25+20)/4+(674.077+18.927×1.25)/5.091=452.711kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L

=(461.4+781.25+20)/4-(674.077+18.927×1.25)/5.091=178.614kN 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+1.35×Gp2)/n+(M+Fvh)/L

=(622.89+1054.688+1.35×20)/4+(910.004+25.551×1.25)/5.091=611.16kN Qmin=(F+G+1.35×Gp2)/n-(M+Fvh)/L

=(622.89+1054.688+1.35×20)/4-(910.004+25.551×1.25)/5.091=241.129kN

四、格构柱计算

格构柱参数 格构柱缀件形式 格构式钢柱长度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 分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm) 分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm) 分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm) 格构柱缀件参数 缀条材料 缀条截面积Az(cm) 焊缝参数 角焊缝焊脚尺寸hf(mm) 焊缝强度设计值ftw(N/mm) 222缀条 10.9 3 格构式钢柱的截面边长a(mm) 缀板间净距l01(mm) 460 310 L100X10 1.96 2.84 215 分肢材料截面积A0(cm) 格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm) 分肢材料屈服强度fy(N/mm) 24219.26 179.51 235 L40X5 3.79 缀条最小回转半径inim(cm) 0.78 10 160 焊缝计算长度lf(mm) 464 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×[179.51+19.26×(46.00/2-2.84)2]=32029.068cm4 整个构件长细比：λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=1090/(32029.068/(4×19.26))0.5=53.458

分肢长细比：λ1=l01/iy0=31.00/1.96=15.816 分肢毛截面积之和：A=4A0=4×19.26×102=7704mm2 构件截面中垂直于X轴的各斜缀条的毛截面积之和： A1x=2Az=2×3.79×100=758mm2 格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：

λ0max=(λx2+40A/A1x)0.5=(53.4582+40×7704/758)0.5=57.134 λ0max=57.134≤[λ]=150 满足要求！

2、格构式钢柱分肢的长细比验算

λ1=15.816≤0.7λ0max=0.7×57.134=39.994 满足要求！

3、格构式钢柱受压稳定性验算

λ0max(fy/235)0.5=57.134×(235/235)0.5=57.134

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=0.823 Qmax/(φA)=611.16×103/(0.823×7704)=96.391N/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=7704×215×10-3×(235/235)0.5/85=19.487kN 格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+4=31.00+4=35cm

斜缀条轴向压力值：N0=V/(2cosα)=V/(2a/(a2+l12)0.5)=19.487/(2×0.46/(0.462+0.352)0.5)=12.243kN 缀条计算长度：lt=(a2+l12)0.5=(4602+3502)0.5=578.014mm 缀条长细比：λ=lt/imin=57.801/0.78=74.104≤80

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=0.726 等边角钢计算稳定性系数：

γ0=min(0.6+0.0015λ，1.0)=min(0.6+0.0015×74.104，1.0)=0.711 缀条稳定验算：

σ=N0/(φAz)=12.243×103/(0.726×3.79×102)=44N/mm2≤γ0f=0.711×215=153N/mm2 满足要求！ 需要焊缝长度：

Σlw=N0/(0.7hf×0.85ffw)=12.243×103/(0.7×10×0.85×160)=13mm≤lf=464mm 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) 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 地下水位至地表的距离hz(m) 是否考虑承台效应 0 否 侧阻力特征值qsia(kPa土层厚度li(m) ) 0 10 6 5 18 12 26 25 承台埋置深度d(m) 1.5 否 HRB335 12Φ16 桩混凝土类型 钢筋混凝土 3C35 25 24 桩基成桩工艺系数ψC 桩混凝土保护层厚度б(mm) 0.75 35 土名称 拔系数 端阻力特征值qpa(kPa) 抗承载力特征值fak(kPa) 1-2素填土 1-3粉质粘土 2淤泥质粉质粘土 3淤泥质粘土 4粉质粘土 5粉质粘土 6-1粘土 6-2粉质粘土 0.9 1.9 2.4 4.6 7.3 2.8 3.9 12.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 - - - - - - - - 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=uΣqsia·li+qpa·Ap

=2.513×(1.025×5+7.3×18+2.8×12+3.9×26+1.7×25)+0×0.503=789.231kN Qk=315.662kN≤Ra=789.231kN

Qkmax=452.711kN≤1.2Ra=1.2×789.231=947.077kN 满足要求！

2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=178.614kN≥0

不需要进行桩基竖向抗拔承载力计算！ 3、桩身承载力计算

纵向普通钢筋截面面积：As=nπd2/4=12×3.142×162/4=2413mm2 (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=611.16kN

ψcfcAp+0.9fy'As'=(0.75×17×0.503×106 + 0.9×(300×2412.743))×10-3=7019.575kN Q=611.16kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=7019.575kN 满足要求！

(2)、轴心受拔桩桩身承载力 Qkmin=178.614kN≥0

不需要进行轴心受拔桩桩身承载力计算！ 4、桩身构造配筋计算

As/Ap×100%=(2412.743/(0.503×106))×100%=0.48%≥0.45% 满足要求！

六、承台计算

承台配筋 承台底部长向配筋 RRB400 Φ20@120 承台底部短向配筋 RRB400 Φ20@120 承台顶部长向配筋 HRB400 Φ20@200 承台顶部短向配筋 HRB400 Φ20@200 1、荷载计算

承台有效高度：h0=1250-50-20/2=1190mm

M=(Qmax+Qmin)L/2=(611.16+(241.129))×5.091/2=2169.573kN·m X方向：Mx=Mab/L=2169.573×3.6/5.091=1534.12kN·m Y方向：My=Mal/L=2169.573×3.6/5.091=1534.12kN·m 2、受剪切计算

V=F/n+M/L=622.89/4 + 910.004/5.091=334.464kN 受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1190)1/4=0.905

塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(3.6-1.6-0.8)/2=0.6m a1l=(al-B-d)/2=(3.6-1.6-0.8)/2=0.6m 剪跨比：λb'=a1b/h0=600/1190=0.504，取λb=0.504； λl'= a1l/h0=600/1190=0.504，取λl=0.504； 承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.504+1)=1.163 αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.504+1)=1.163 βhsαbftbh0=0.905×1.163×1.57×103×5×1.19=9840.889kN βhsαlftlh0=0.905×1.163×1.57×103×5×1.19=9840.889kN V=334.464kN≤min(βhsαbftbh0， βhsαlftlh0)=9840.889kN 满足要求！ 3、受冲切计算

塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.6+2×1.19=3.98m ab=3.6m≤B+2h0=3.98m，al=3.6m≤B+2h0=3.98m 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)=1534.12×106/(1.03×16.7×5000×11902)=0.013 δ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.013)0.5=0.013 γS1=1-δ1/2=1-0.013/2=0.994

AS1=My/(γS1h0fy1)=1534.12×106/(0.994×1190×360)=3604mm2

最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.57/360)=max(0.2,0.196)=0.2% 梁底需要配筋：A1=max(AS1, ρbh0)=max(3604,0.002×5000×1190)=11900mm2 承台底长向实际配筋：AS1'=13405mm2≥A1=11900mm2 满足要求！

(2)、承台底面短向配筋面积

αS2= Mx/(α2fcbh02)=1534.12×106/(1.03×16.7×5000×11902)=0.013 δ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.013)0.5=0.013 γS2=1-δ2/2=1-0.013/2=0.994

AS2=Mx/(γS2h0fy1)=1534.12×106/(0.994×1190×360)=3604mm2

最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.57/360)=max(0.2,0.196)=0.2% 梁底需要配筋：A2=max(9674, ρlh0)=max(9674,0.002×5000×1190)=11900mm2 承台底短向实际配筋：AS2'=13405mm2≥A2=11900mm2 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'=8169mm2≥0.5AS1'=0.5×13405=6703mm2 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'=8169mm2≥0.5AS2'=0.5×13405=6703mm2 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、下承台计算

基础布置 下承台长l(m) 下承台高度h(m) 下承台参数 5 0.5 下承台宽b(m) 5 下承台混凝土等级 下承台上部覆土厚度h`(m) 下承台混凝土保护层厚度δ(mm) 承台配筋 承台底部长向配筋 承台顶部长向配筋 C35 10 11 下承台混凝土自重γC(kN/m) 下承台上部覆土的重度γ`(kN/m) 3310 11 HRB400 Φ16@150 承台底部短向配筋 HRB400 Φ16@200 承台顶部短向配筋 HRB400 Φ16@150 HRB400 Φ16@200 (1)、板底面长向配筋面积

板底需要配筋：AS1=ρbh0=0.0015×5000×481=3608mm2 承台底长向实际配筋：AS1'=6904mm2≥AS1=3608mm2 满足要求！

(2)、板底面短向配筋面积

板底需要配筋：AS2=ρlh0=0.0015×5000×481=3608mm2 承台底短向实际配筋：AS2'=6904mm2≥AS2=3608mm2 满足要求！

(3)、板顶面长向配筋面积

承台顶长向实际配筋：AS3'=5228mm2≥0.5AS1'=0.5×6904=3452mm2 满足要求！

(4)、板顶面短向配筋面积

承台顶短向实际配筋：AS4'=5228mm2≥0.5AS2'=0.5×6904=3452mm2 满足要求！

八、示意图

上承台配筋图

桩配筋图

钻孔灌注桩详图

格构柱与承台连接详图

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

下承台配筋图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gf77.html