矩形格构式基础计算书Word文档下载推荐.docx
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锥形塔帽,小车变幅
地面粗糙度
B类(田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区)
风振系数βz
1.59
1.65
风压等效高度变化系数μz
1.32
风荷载体型系数μs
1.95
风向系数α
1.2
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值ωk(kN/m2)
0.8×
1.2×
1.59×
1.95×
1.32×
0.2=0.79
1.65×
0.45=1.83
3、塔机传递至基础荷载标准值
塔机自重标准值Fk1(kN)
251+37.4+3.8+19.8+89.4=401.4
起重荷载标准值Fqk(kN)
竖向荷载标准值Fk(kN)
401.4+60=461.4
水平荷载标准值Fvk(kN)
0.79×
0.35×
1.6×
43=19.02
倾覆力矩标准值Mk(kN·
37.4×
22+3.8×
11.5-19.8×
6.3-89.4×
11.8+0.9×
(690+0.5×
19.02×
43)=675.88
竖向荷载标准值Fk'
(kN)
Fk1=401.4
水平荷载标准值Fvk'
1.83×
43=44.07
倾覆力矩标准值Mk'
(kN·
22-19.8×
11.8+0.5×
44.07×
43=590.64
4、塔机传递至基础荷载设计值
塔机自重设计值F1(kN)
1.2Fk1=1.2×
401.4=481.68
起重荷载设计值FQ(kN)
1.4FQk=1.4×
60=84
竖向荷载设计值F(kN)
481.68+84=565.68
水平荷载设计值Fv(kN)
1.4Fvk=1.4×
19.02=26.63
倾覆力矩设计值M(kN·
(37.4×
11.8)+1.4×
0.9×
43)=1008.86
竖向荷载设计值F'
1.2Fk'
=1.2×
水平荷载设计值Fv'
1.4Fvk'
=1.4×
44.07=61.7
倾覆力矩设计值M'
0.5×
43=898.27
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h(m)
1
承台长l(m)
5
承台宽b(m)
承台长向桩心距al(m)
承台宽向桩心距ab(m)
桩直径d(m)
0.8
承台参数
承台混凝土等级
C25
承台混凝土自重γC(kN/m3)
25
承台上部覆土厚度h'
(m)
承台上部覆土的重度γ'
(kN/m3)
19
承台混凝土保护层厚度δ(mm)
配置暗梁
是
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'
)=5×
5×
(1×
25+0×
19)=625kN
承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.2Gk=1.2×
625=750kN
桩对角线距离:
L=(ab2+al2)0.5=(3.82+3.82)0.5=5.37m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(461.4+625)/4=271.6kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L
=(461.4+625)/4+(675.88+19.02×
6.5)/5.37=420.37kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L
=(461.4+625)/4-(675.88+19.02×
6.5)/5.37=122.83kN
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
=(565.68+750)/4+(1008.86+26.63×
6.5)/5.37=548.86kN
Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L
=(565.68+750)/4-(1008.86+26.63×
6.5)/5.37=108.98kN
四、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)
490
格构式钢柱计算长度H0(m)
8.5
缀板间净距l01(mm)
600
格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)
2.5
格构柱分肢参数
格构柱分肢材料
L160X10
分肢材料截面积A0(cm2)
31.5
分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)
3.2
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)
779.53
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)
4.31
分肢材料强度设计值fy(N/mm2)
235
分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm2)
215
格构柱缀件参数
格构式钢柱缀件材料
350×
200×
格构式钢柱缀件截面积A1x'
(mm2)
2000
焊缝参数
角焊缝焊脚尺寸hf(mm)
焊缝计算长度lf(mm)
200
焊缝强度设计值ftw(N/mm2)
160
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×
[779.53+31.50×
(49.00/2-4.31)2]=54480.27cm4
整个构件长细比:
λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=850/(54480.27/(4×
31.50))0.5=40.88
分肢长细比:
λ1=l01/iy0=60.00/3.20=18.75
分肢毛截面积之和:
A=4A0=4×
31.50×
102=12600mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比:
λ0max=(λx2+λ12)0.5=(40.882+18.752)0.5=44.97
满足要求!
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=18.75≤min(0.5λ0max,40)=min(0.5×
44.97,40)=22.49
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max(fy/235)0.5=44.97×
(215/235)0.5=43.02
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)=548.86×
103/(0.887×
12600)=49.11N/mm2≤f=215N/mm2
4、缀件验算
缀件所受剪力:
V=Af(fy/235)0.5/85=12600×
215×
10-3×
(235/235)0.5/85=31.87kN
格构柱相邻缀板轴线距离:
l1=l01+20=60.00+20=80cm
作用在一侧缀板上的弯矩:
M0=Vl1/4=31.87×
0.8/4=6.37kN·
m
分肢型钢形心轴之间距离:
b1=a-2Z0=0.49-2×
0.0431=0.4m
作用在一侧缀板上的剪力:
V0=Vl1/(2·
b1)=31.87×
0.8/(2×
0.4)=31.57kN
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×
2002/6=46667mm3
垂直于角焊缝长度方向应力:
σf=M0/Wf=6.37×
106/46667=137N/mm2
垂直于角焊缝长度方向剪应力:
τf=V0/Af=31.57×
103/1600=20N/mm2
((σf/1.22)2+τf2)0.5=((137/1.22)2+202)0.5=114N/mm2≤ftw=160N/mm2
五、桩承载力验算
桩参数
桩混凝土强度等级
桩基成桩工艺系数ψC
0.75
桩混凝土自重γz(kN/m3)
桩混凝土保护层厚度б(mm)
35
桩入土深度lt(m)
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
HRB40016Φ14
地基属性
是否考虑承台效应
土名称
土层厚度li(m)
侧阻力特征值qsia(kPa)
端阻力特征值qpa(kPa)
抗拔系数
承载力特征值fak(kPa)
杂填土
100
0.7
-
粘性土
7.4
24
340
素填土
18
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×
(3×
5+7.4×
24+6.1×
18)+200×
0.5=860.55kN
Qk=271.6kN≤Ra=860.55kN
Qkmax=420.37kN≤1.2Ra=1.2×
860.55=1032.65kN
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=122.83kN≥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=16×
3.14×
142/4=2463mm2
(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=548.86kN
ψcfcAp+0.9fy'
As'
=(0.75×
12×
106+0.9×
(360×
2463.01))×
10-3=5372.88kN
Q=548.86kN≤ψcfcAp+0.9fy'
=5372.88kN
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
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%=(2463.01/(0.5×
106))×
100%=0.49%≥0.45%
六、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
RRB400Φ22@200
承台底部短向配筋
承台顶部长向配筋
HRB335Φ18@200
承台顶部短向配筋
暗梁配筋
承台梁上部配筋
HRB3356Φ22
承台梁腰筋配筋
HPB3004Φ14
承台梁底部配筋
承台梁箍筋配筋
HPB300Φ12@200
承台梁箍筋肢数n
暗梁计算宽度l'
1、荷载计算
塔身截面对角线上立杆的荷载设计值:
Fmax=F/n+M/(20.5B)=565.68/4+1008.86/(20.5×
1.6)=587.28kN
Fmin=F/n-M/(20.5B)=565.68/4-1008.86/(20.5×
1.6)=-304.44kN
剪力图(kN)
弯矩图(kN·
Vmax=329.33kN,Mmax=72.52kN·
m,Mmin=-510.46kN·
2、受剪切计算
截面有效高度:
h0=h-δc-D/2=1000-50-22/2=939mm
受剪切承载力截面高度影响系数:
βhs=(800/939)1/4=0.96
塔吊边至桩边的水平距离:
a1b=(ab-B-d)/2=(3.8-1.6-0.8)/2=0.7m
a1l=(al-B-d)/2=(3.8-1.6-0.8)/2=0.7m
计算截面剪跨比:
λb'
=a1b/h0=0.7/0.94=0.75,取λb=0.75;
λl'
=a1l/h0=0.7/0.94=0.75,取λl=0.75;
承台剪切系数:
αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.75+1)=1
αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.75+1)=1
Vmax=329.33kN≤βhsαbftl'
h0=0.96×
1×
1270×
0.94=918.95kN
Vmax=329.33kN≤βhsαlftl'
3、受冲切计算
钢格构柱顶部基础承台底有角钢托板,所以无需对混凝土承台进行抗冲切验算
4、承台配筋计算
(1)、承台梁底部配筋
αS1=Mmin/(α1fcl'
h02)=510.46×
106/(1.05×
11.9×
800×
9392)=0.058
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×
0.058)0.5=0.06
γS1=1-ζ1/2=1-0.06/2=0.97
AS1=Mmin/(γS1h0fy1)=510.46×
106/(0.97×
939×
300)=1868mm2
最小配筋率:
ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×
1.27/300)=max(0.2,0.19)=0.2%
梁底需要配筋:
A1=max(AS1,ρlh0)=max(1868,0.002×
939)=1868mm2
梁底部实际配筋:
AS1'
=2281mm2≥AS1=1868mm2
(2)、承台梁上部配筋
αS2=Mmax/(α2fcl'
h02)=72.52×
9392)=0.008
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×
0.008)0.5=0.008
γS2=1-ζ2/2=1-0.008/2=0.996
AS1=Mmax/(γS2h0fy2)=72.52×
106/(0.996×
300)=259mm2
ρ=max(0.2,45ft/fy2)=max(0.2,45×
梁上部需要配筋:
A2=max(AS2,ρl'
h0)=max(259,0.002×
939)=1503mm2
梁上部实际配筋:
AS2'
=2281mm2≥AS2=1503mm2
(3)、梁腰筋配筋
梁腰筋按照构造配筋4Φ14
(4)、承台梁箍筋计算
箍筋抗剪
λ'
=(L-20.5B)/(2h0)=(5-20.5×
1.6)/(2×
0.94)=1.46
取λ=1.5
混凝土受剪承载力:
1.75ftl'
h0/(λ+1)=1.75×
1.27×
0.94/(1.5+1)=0.67kN
Vmax=329.33kN>
h0/(λ+1)=0.67kN
nAsv1/s=4×
(3.14×
122/4)/200=2.26
(V-0.7ftl'
h0)/(1.25fyvh0)
=(329.33×
103-0.7×
939)/(1.25×
270×
939)=-1.07mm2/mm
nAsv1/s≥(V-0.7ftlh0)/(1.25fyvh0)
配箍率验算
ρsv=nAsv1/(l'
s)=4×
122/4)/(800×
200)
=0.28%≥psv,min=0.24ft/fyv=0.24×
1.27/270=0.11%
(5)、板底面长向配筋面积
AS1=ρbh0=0.0015×
5000×
939=7043mm2
承台底长向实际配筋:
=9884mm2≥AS1=7043mm2
(6)、板底面短向配筋面积
AS2=ρlh0=0.0015×
承台底短向实际配筋:
=9884mm2≥AS2=7043mm2
(7)、板顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋:
AS3'
=6617mm2≥0.5AS1'
=0.5×
9884=4942mm2
(8)、板顶面短向配筋面积
AS4'
=6617mm2≥0.5AS2'
(9)、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
矩形桩式暗梁配筋图
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
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