塔吊TC5613计算书.docx
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塔吊TC5613计算书
塔吊TC5613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
、塔机属性
塔机型号
TC5613-6
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)
40.5
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
、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)
487.5
起重荷载标准值Fqk(kN)
61.2
竖向荷载标准值Fk(kN)
548.7
水平荷载标准值Fvk(kN)
18.5
倾覆力矩标准值Mk(kN·m)
1693
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'(kN)
487.5
水平荷载标准值Fvk'(kN)
74.7
倾覆力矩标准值Mk'(kNm·)
1766
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)
1.35Fk1=1.35×487.5=658.125
起重荷载设计值FQ(kN)
1.35FQk=1.35×61.2=82.62
竖向荷载设计值F(kN)
658.125+82.62=740.745
水平荷载设计值Fv(kN)
1.35Fvk=1.35×18.5=24.975
倾覆力矩设计值M(kN·m)
1.35Mk=1.35×1693=2285.55
非工作状态
竖向荷载设计值F'(kN)
1.35Fk'=1.35×487.5=658.125
水平荷载设计值Fv'(kN)
1.35Fvk'=1.35×74.7=100.845
倾覆力矩设计值M'(kN·m)
1.35Mk=1.35×1766=2384.1
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h(m)
1.4
承台长l(m)
4
承台宽b(m)
4
承台长向桩心距al(m)
2.4
承台宽向桩心距ab(m)
2.4
桩直径d(m)
0.8
承台参数
承台混凝土等级
C40
3
承台混凝土自重γC(kN/m)
25
承台上部覆土厚度h'(m)
0
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)
40
配置暗梁
是
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')=4×4×(1.4×25+0×19)=560kN承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.35Gk=1.35×560=756kN桩对角线距离:
L=(ab2+al2)0.5=(2.42+2.42)0.5=3.394m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下:
Qk=(Fk+Gk+Gp2)/n=(487.5+560+20)/4=266.875kN荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Qkmax=(Fk+Gk+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/L
=(487.5+560+20)/4+(1766+74.71.4×)/3.394=818kN
Qkmin=(Fk+Gk+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L
=(487.5+560+20)/4-(1766+74.71.4)×/3.394=-284.25kN
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
=(658.125+756+1.352×0)/4+(2384.1+100.8451.4×)/3.394=1104.3kNQmin=(F+G+1.35×Gp2)/n-(M+Fvh)/L
=(658.125+756+1.352×0)/4-(2384.1+100.8451.4×)/3.394=-383.737kN
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)
460
格构式钢柱长度H0(m)
8.05
缀板间净距l01(mm)
300
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
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iy0(cm)
3.14
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩
4I0(cm)
1175.08
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)
4.55
2分肢材料屈服强度fy(N/mm)
345
分肢材料抗拉、压强度设计值
2f(N/mm)
310
格构柱缀件参数
格构式钢柱缀件材料
400×300×12
2
格构式钢柱缀件截面积A1x'(mm2)
3600
2
缀件钢板抗弯强度设计值f(N/mm2)
215
2缀件钢板抗剪强度设计值τ(N/mm)
125
焊缝参数
角焊缝焊脚尺寸hf(mm)
10
焊缝计算长度lf(mm)
560
2
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:
224
I=4[I0+A0(a/2-Z0)2]=4×[1175.08+49.07(4×6.00/2-4.55)2]=71514.523cm4
整个构件长细比:
λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=805/(71514.523/(449×.07))0.5=42.173
分肢长细比:
λ1=l01/iy0=30.00/3.14=9.554
22分肢毛截面积之和:
A=4A0=4×49.07×102=19628mm2格构式钢柱绕两主轴的换算长细比:
λ0max=(λx2+λ12)0.5=(42.1732+9.5542)0.5=43.242
λ0max=43.242≤[λ]=150满足要求!
2、格构式钢柱分肢的长细比验算λ1=9.554≤min(0.50maλx,40)=min(0.5×43.242,40)=21.621满足要求!
3、格构式钢柱受压稳定性验算
0.50.5λ0max(fy/235)0.5=43.242×(345/235)0.5=52.394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:
υ=0.847
Qmax/(υA)=1104.3×3/(100.8471×9628)=66.424N/mm2≤f=310N/mm2满足要求!
4、缀件验算
0.5-30.5缀件所受剪力:
V=Af(fy/235)0.5/85=19628×310×10-3×(345/235)0.5/85=86.735kN格构柱相邻缀板轴线距离:
l1=l01+30=30.00+30=60cm作用在一侧缀板上的弯矩:
M0=Vl1/4=86.7350×.6/4=13.01kNm·分肢型钢形心轴之间距离:
b1=a-2Z0=0.46-20×.0455=0.369m作用在一侧缀板上的剪力:
V0=Vl1/(2b·1)=86.7350×.6/(20×.369)=70.516kNσ=M0/(bh2/6)=13.011×06/(12×3002/6)=72.279N/mm2≤f=215N/mm2满足要求!
τ=3V0/(2bh)=37×0.516×103/(2×12×300)=29.382N/mm2≤τ=125N/m2m满足要求!
2
角焊缝面积:
Af=0.7hflf=0.8×10×560=3920mm2角焊缝截面抵抗矩:
Wf=0.7hflf2/6=0.71×0×5602/6=365867mm3垂直于角焊缝长度方向应力:
σf=M0/Wf=13.01×106/365867=36N/mm2平行于角焊缝长度方向剪应力:
τf=V0/Af=70.516×103/3920=18N/mm2
((σf/1.22)2+τf2)0.5=((36/1.22)2+182)0.5=34N/mm2≤tfw=160N/mm2满足要求!
根据缀板的构造要求
缀板高度:
300mm≥2/3b1=2/3×0.369×1000=246mm
满足要求!
缀板厚度:
12mm≥max[1/40b1,6]=max[1/40×0.369×1000,6]=9mm
满足要求!
缀板间距:
l1=600mm≤2b1=2×0.369×1000=738mm
满足要求!
线刚度:
∑缀板/分肢=4×12×3003/(12×(460-2×45.5))/(1175.08104×/600)=14.944≥6满足要求!
五、桩承载力验算
桩参数
桩混凝土强度等级
C35
桩基成桩工艺系数ψC
0.75
桩混凝土自重γz(kN/m3)
25
桩混凝土保护层厚度б(mm)
35
桩入土深度lt(m)
36
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
HRB40020Φ20
地基属性
地下水位至地表的距离hz(m)
0
承台埋置深度d(m)
0.8
是否考虑承台效应
是
承台效应系数εc
0.1
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)
淤泥质土
10
8
0
0.8
70
粘性土
19
35
800
0.8
220
中风化岩
8
35
2800
0.9
1000
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=3.140×.82/4=0.503m2承载力计算深度:
min(b/2,5)=min(4/2,5)=2mfak=(2×70)/2=140/2=70kPa
2承台底净面积:
Ac=(bl-nAp)/n=(44×-4×0.503)/4=3.497m2复合桩基竖向承载力特征值:
Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap+εcfakAc=2.513×(4.35×8+19×35+7.8×35)+2800×0.503+0.17×0×3.497=3876.828kN
Qk=266.875kN≤Ra=3876.828kNQkmax=818kN≤1.2Ra=1.2×3876.828=4652.194kN满足要求!
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-284.25kN<0按荷载效应标准组合计算的桩基拔力:
Qk'=284.25kN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:
Gp=(lt-(H0-hr-h/2))×z-(1γ0)×Ap=(36-(8.05-2.5-1.4/2))(25-10×)0×.503=234.865kNRa'=uΣiqλsiali+Gp=2.513×(0.8×4.35×8+0.8×19×35+0.9×7.8×35)+234.865=2259.408kN
Qk'=284.25kN≤aR'=2259.408kN满足要求!
3、桩身承载力计算纵向普通钢筋截面面积:
As=nπd2/4=20×3.142×202/4=6283mm2
(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=1104.3kNψcfcAp+0.9fy'As'=(0.751×7×0.503×106+0.9(×360×6283.185))1×0-3=8557.698kN
Q=1104.3kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=8557.698kN
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'=-Qmin=383.737kN
-3
fyAS=360×6283.185×10-3=2261.947kN
Q'=383.737kN≤yAfS=2261.947kN
满足要求!
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×100%=(6283.185/(0.50310×6))×100%=1.25%≥0.45%满足要求!
六、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
RRB400Φ25@150
承台底部短向配筋
RRB400Φ25@150
承台顶部长向配筋
HRB400Φ25@150
承台顶部短向配筋
HRB400Φ25@150
暗梁配筋
承台梁上部配筋
HRB4006Φ25
承台梁腰筋配筋
HPB3004Φ14
承台梁底部配筋
HRB4006Φ25
承台梁箍筋配筋
HRB400Φ10@200
承台梁箍筋肢数n
4
暗梁计算宽度l'(m)
0.8
1、荷载计算
塔身截面对角线上立杆的荷载设计值:
0.50.5
Fmax=F/4+M/(20.5B)=658.125/4+2384.1/(20.5×1.6)=1218.165kN
0.50.5
Fmin=F/4-M/(20.5B)=658.125/4-2384.1/(20.5×1.6)=-889.102kN
剪力图(kN)
弯矩图(kN·m)
Vmax=866.747kN,Mmax=304.329kN·m,Mmin=-490.579kNm·
2、受剪切计算
截面有效高度:
h0=h-δc-D/2=1400-40-25/2=1348mm受剪切承载力截面高度影响系数:
βhs=(800/1348)1/4=0.878塔吊边至桩边的水平距离:
a1b=(ab-B-d)/2=(2.4-1.6-0.8)/2=0ma1l=(al-B-d)/2=(2.4-1.6-0.8)/2=0m
计算截面剪跨比:
λb'=a1b/h0=0/1.348=0,取λb=0.25;
λl'=a1l/h0=0/1.348=0,取λl=0.25;
承台剪切系数:
αb=1.75/(bλ+1)=1.75/(0.25+1)=1.4
αl=1.75/(l+λ1)=1.75/(0.25+1)=1.4
Vmax=866.747kN≤hβsαbftl'h0=0.878×1.4×1710×0.8×1.348=2265.969kN
Vmax=866.747kN≤hβsαlftl'h0=0.878×1.4×1710×0.8×1.348=2265.969kN满足要求!
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)=490.5791×06/(1.021×9.1×800×13482)=0.017
0.50.5
δ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-20×.017)0.5=0.017γS1=1-δ1/2=1-0.017/2=0.991
AS1=Mmin/(Sγ1h0fy1)=490.5791×06/(0.9911×348×360)=1020mm2最小配筋率:
ρ=max(0.2,45t/ffy1)=max(0.2,451×.71/360)=max(0.2,0.214)=0.214%
2
梁底需要配筋:
A1=max(AS1,ρ0l)h=max(1020,0.00218×00×1348)=2306mm222
梁底部实际配筋:
AS1'=2946mm2≥AS1=2306mm2
满足要求!
(2)、承台梁上部配筋
αS2=Mmax/(α2fcl'h02)=304.3291×06/(1.021×9.1×800×13482)=0.011
0.50.5
δ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-20×.011)0.5=0.011γS2=1-δ2/2=1-0.011/2=0.995
AS1=Mmax/(γS2h0fy2)=304.3291×06/(0.9951×348×360)=631mm2
最小配筋率:
ρ=max(0.2,45t/ffy2)=max(0.2,451×.71/360)=max(0.2,0.214)=0.214%梁上部需要配筋:
A2=max(AS2,ρ0l')h=max(631,0.00218×00×1348)=2306mm2梁上部实际配筋:
AS2'=2946mm2≥AS2=2306mm2
满足要求!
(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
0.50.5
计算截面剪跨比:
λ'=(L-20.5B)/(2h0)=(4-20.5×1.6)/(21×.348)=0.644
取λ=1.5
混凝土受剪承载力:
1.75ftl'h0/(λ+1)=1.75×1.71×0.8×1.348/(1.5+1)=1.291kN
Vmax=866.747kN>1.75ftl'h0/(λ+1)=1.291kN
nAsv1/s=4×(3.1421×02/4)/200=1.571
V=866.747kN≤0.7tfl'0+h1.25fyvh0(nAsv1/s)=
0.7×1.71×800×1348+1.25×360×1348×1.571=2243.69kN满足要求!
配箍率验算
2
ρsv=nAsv1/(l's)=4(3.×1421×02/4)/(8002×00)
=0.196%≥psv,min=0.24ft/fyv=0.24×1.71/360=0.114%
满足要求!
(5)、板底面长向配筋面积
2
板底需要配筋:
AS1=ρb0h=0.002×4000×1348=10784mm2
22
承台底长向实际配筋:
AS1'=13581mm2≥AS1=10784mm2满足要求!
(6)、板底面短向配筋面积
2
板底需要配筋:
AS2=ρlh0=0.002×4000×1348=10784mm2
22
承台底短向实际配筋:
AS2'=13581mm2≥AS2=10784mm2满足要求!
(7)、板顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋:
AS3'=13581mm2≥0.5AS1'=0.51×3581=6791mm2满足要求!
(8)、板顶面短向配筋面积
22承台顶长向实际配筋:
AS4'=13581mm2≥0.5AS2'=0.51×3581=6791mm2满足要求!
(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、下承台计算
基础布置
下承台长l(m)
4
下承台宽b(m)
4
下承台高度h(m)
0.5
下承台参数
下承台混凝土等级
C40
3
下承台混凝土自重γC(kN/m3)
24
下承台上部覆土厚度h`(m)
0
3
下承台上部覆土的重度γ`(kN/m3)
11
下承台混凝土保护层厚度δ(mm)
40
承台配筋
承台底部长向配筋
HRB400Φ25@200
承台底部短向配筋
HRB400Φ25@200
承台顶部长向配筋
HRB400Φ20@200
承台顶部短向配筋
HRB400Φ20@200
(1)、板底面长向配筋面积
板底需要配筋:
AS1=ρb0h=0.0015×4000×448=2688mm2承台底长向实际配筋:
AS1'=10309mm2≥AS1=2688mm2满足要求!
(2)、板底面短向配筋面积板底需要配筋:
AS2=ρlh0=0.0015×4000×448=2688mm2
22承台底短向实际配筋:
AS2'=10309mm2≥AS2=2688mm2满足要求!
(3)、板顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋:
AS3'=6598mm2≥0.5AS1'=0.51×0309=5155mm2满足要求!
(4)、板顶面短向配筋面积
22承台顶短向实际配筋:
AS4'=6598mm2≥0.5AS2'=0.51×0309=5155mm2满足要求!
八、示意图
上承台配筋图
暗梁配筋图
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
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