矩形格构式基础计算书101Word文档格式.docx
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19.02=25.68
倾覆力矩设计值M(kN·
1.35Mk=1.35×
2439.08=3292.76
竖向荷载设计值F'
1.35Fk'
=1.35×
水平荷载设计值Fv'
1.35Fvk'
44.07=59.49
倾覆力矩设计值M'
2407.85=3250.6
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h(m)
1.35
承台长l(m)
4.5
承台宽b(m)
承台长向桩心距al(m)
3
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
C30
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)
50
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'
)=4.5×
4.5×
(1.35×
25+0×
19)=683.44kN
承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.35Gk=1.35×
683.44=922.64kN
桩对角线距离:
L=(ab2+al2)0.5=(32+32)0.5=4.24m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(544+683.44)/4=306.86kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L
=(544+683.44)/4+(2439.08+19.02×
14.3)/4.24=945.89kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L
=(544+683.44)/4-(2439.08+19.02×
14.3)/4.24=-332.17kN
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
=(734.4+922.64)/4+(3292.76+25.68×
14.3)/4.24=1276.95kN
Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L
=(734.4+922.64)/4-(3292.76+25.68×
14.3)/4.24=-448.43kN
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
格构式钢柱计算长度H0(m)
16.63
缀板间净距l01(mm)
300
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
L160X12
分肢材料截面积A0(cm2)
37.44
分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)
3.18
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)
916.58
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)
4.39
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
400×
300×
20
格构式钢柱缀件截面积A1x'
(mm2)
6000
焊缝参数
角焊缝焊脚尺寸hf(mm)
10
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×
[916.58+37.44×
(46.00/2-4.39)2]=55533.02cm4
整个构件长细比:
λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=1663/(55533.02/(4×
37.44))0.5=86.36
分肢长细比:
λ1=l01/iy0=30.00/3.18=9.43
分肢毛截面积之和:
A=4A0=4×
37.44×
102=14976mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比:
λ0max=(λx2+λ12)0.5=(86.362+9.432)0.5=86.87
λ0max=86.87≤[λ]=150
满足要求!
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=9.43≤min(0.5λ0max,40)=min(0.5×
86.87,40)=40
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max(fy/235)0.5=86.87×
(215/235)0.5=83.1
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=0.668
Qmax/(φA)=1276.95×
103/(0.668×
14976)=127.64N/mm2≤f=215N/mm2
4、缀件验算
缀件所受剪力:
V=Af(fy/235)0.5/85=14976×
215×
10-3×
(235/235)0.5/85=37.88kN
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=37.88×
0.6/4=5.68kN·
m
分肢型钢形心轴之间距离:
b1=a-2Z0=0.46-2×
0.0439=0.37m
作用在一侧缀板上的剪力:
V0=Vl1/(2·
b1)=37.88×
0.6/(2×
0.37)=30.53kN
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=5.68×
106/46667=122N/mm2
垂直于角焊缝长度方向剪应力:
τf=V0/Af=30.53×
103/1600=19N/mm2
((σf/1.22)2+τf2)0.5=((122/1.22)2+192)0.5=102N/mm2≤ftw=160N/mm2
根据缀板的构造要求
缀板高度:
300mm≥2/3b1=2/3×
0.37×
1000=248mm
缀板厚度:
20mm≥max[1/40b1,6]=max[1/40×
1000,6]=9mm
缀板间距:
l1=600mm≤2b1=2×
1000=744mm
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)
33
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
HRB33512Φ16
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)
淤泥质土
21.59
8
450
0.7
-
粉砂
2.7
850
圆砂
2
2600
杂填土
1
粘性土
2.99
13
750
5.8
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×
(7.14×
8+2.7×
19+2×
50+1×
0+2.99×
13+4.22×
19)+750×
0.5=1199.91kN
Qk=306.86kN≤Ra=1199.91kN
Qkmax=945.89kN≤1.2Ra=1.2×
1199.91=1439.89kN
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-332.17kN<
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力:
Qk'
=332.17kN
桩身的重力标准值:
Gp=lwApγz=(33-16.63+3+0.68)×
0.5×
25=251.89kN
Ra'
=uΣλiqsiali+Gp=2.51×
(0.7×
7.14×
8+0.7×
2.7×
19+0.7×
2×
50+0.7×
1×
0+0.7×
2.99×
13+0.7×
4.22×
19)+251.89
=827.94kN
Qk'
=332.17kN≤Ra'
3、桩身承载力计算
纵向普通钢筋截面面积:
As=nπd2/4=12×
3.14×
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=1276.95kN
ψcfcAp+0.9fy'
As'
=(0.75×
14×
106+0.9×
(300×
2412.74))×
10-3=6114.8kN
Q=1276.95kN≤ψcfcAp+0.9fy'
=6114.8kN
(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=448.43kN
fyAS=300×
2412.74×
10-3=723.82kN
Q'
=448.43kN≤fyAS=723.82kN
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×
100%=(2412.74/(0.5×
106))×
100%=0.48%≥0.45%
六、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
HRB400Φ22@150
承台底部短向配筋
承台顶部长向配筋
HRB400Φ18@200
承台顶部短向配筋
暗梁配筋
承台梁上部配筋
HRB4006Φ22
承台梁腰筋配筋
HRB4004Φ14
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)=734.4/4+3292.76/(20.5×
1.6)=1638.81kN
Fmin=F/n-M/(20.5B)=734.4/4-3292.76/(20.5×
1.6)=-1271.61kN
剪力图(kN)
弯矩图(kN·
Vmax=959.25kN,Mmax=586.13kN·
m,Mmin=-949.66kN·
2、受剪切计算
截面有效高度:
h0=h-δc-D/2=1350-50-22/2=1289mm
受剪切承载力截面高度影响系数:
βhs=(800/1289)1/4=0.89
塔吊边至桩边的水平距离:
a1b=(ab-B-d)/2=(3-1.6-0.8)/2=0.3m
a1l=(al-B-d)/2=(3-1.6-0.8)/2=0.3m
计算截面剪跨比:
λb'
=a1b/h0=0.3/1.29=0.23,取λb=0.25;
λl'
=a1l/h0=0.3/1.29=0.23,取λl=0.25;
承台剪切系数:
αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.25+1)=1.4
αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.25+1)=1.4
Vmax=959.25kN≤βhsαbftl'
h0=0.89×
1.4×
1430×
0.8×
1.29=1832.38kN
Vmax=959.25kN≤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)=949.66×
106/(1.04×
14.3×
800×
12892)=0.048
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×
0.048)0.5=0.049
γS1=1-ζ1/2=1-0.049/2=0.975
AS1=Mmin/(γS1h0fy1)=949.66×
106/(0.975×
1289×
360)=2099mm2
最小配筋率:
ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×
1.43/360)=max(0.2,0.18)=0.2%
梁底需要配筋:
A1=max(AS1,ρlh0)=max(2099,0.002×
1289)=2099mm2
梁底部实际配筋:
AS1'
=2281mm2≥AS1=2099mm2
(2)、承台梁上部配筋
αS2=Mmax/(α2fcl'
h02)=586.13×
12892)=0.03
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×
0.03)0.5=0.03
γS2=1-ζ2/2=1-0.03/2=0.985
AS1=Mmax/(γS2h0fy2)=586.13×
106/(0.985×
360)=1283mm2
ρ=max(0.2,45ft/fy2)=max(0.2,45×
梁上部需要配筋:
A2=max(AS2,ρl'
h0)=max(1283,0.002×
1289)=2063mm2
梁上部实际配筋:
AS2'
=2281mm2≥AS2=2063mm2
(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)=(4.5-20.5×
1.6)/(2×
1.29)=0.87
取λ=1.5
混凝土受剪承载力:
1.75ftl'
h0/(λ+1)=1.75×
1.43×
1.29/(1.5+1)=1.03kN
Vmax=959.25kN>
h0/(λ+1)=1.03kN
nAsv1/s=4×
(3.14×
122/4)/200=2.26
(V-0.7ftl'
h0)/(1.25fyvh0)
=(959.25×
103-0.7×
1289)/(1.25×
270×
1289)=-0.17mm2/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×
1.43/270=0.13%
(5)、板底面长向配筋面积
AS1=ρbh0=0.0015×
4500×
1289=8701mm2
承台底长向实际配筋:
=11785mm2≥AS1=8701mm2
(6)、板底面短向配筋面积
AS2=ρlh0=0.0015×
承台底短向实际配筋:
=11785mm2≥AS2=8701mm2
(7)、板顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋:
AS3'
=5981mm2≥0.5AS1'
=0.5×
11785=5893mm2
(8)、板顶面短向配筋面积
AS4'
=5981mm2≥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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