格构式钢平台基础Word格式.docx
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674.077=910.004
竖向荷载设计值F'
1.35Fk'
=1.35×
水平荷载设计值Fv'
1.35Fvk'
42.573=57.474
倾覆力矩设计值M'
558.459=753.92
三、钢平台计算
钢平台宽b(m)
0.61
钢平台板厚t(mm)
50
塔吊基础节加固杆件截面类型
槽钢
塔吊基础节加固杆件型号
22a号槽钢
钢平台总重Gp1(kN)
6
格构式钢柱总重Gp2(kN)
锚栓孔直径R(mm)
36
钢平台与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf1(mm)
10
节点板与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf2(mm):
8
钢平台单边节点板个数n1
2
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
单向板
钢板抗弯强度设计值f(N/mm2)
215
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n
螺栓有效直径de(mm)
27
螺栓抗剪强度设计值fvb(N/mm2)
310
螺栓抗拉强度设计值ftb(N/mm2)
500
桩对角线距离:
L=(ab2+al2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.263m
1、钢板强度验算
荷载效应基本组合偏心竖向力作用下:
Qmax1=F/n+M/L=622.89/4+910.004/2.263=557.845kN
Qmin1=F/n-M/L=622.89/4-910.004/2.263=-246.4kN
简化钢平台板为单向板(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×
a=1.35×
0.05×
0.46=2.437kN/m
M中1=qa2/8+Qmaxa/4=2.437×
0.462/8+557.845×
0.46/4=64.217kN·
m
M中2=qa2/8+Qmina/4=2.437×
0.462/8+-246.4×
0.46/4=-28.272kN·
M=64.217kN·
hc=(Ac×
(110+t)+(a-2R)t2/2)/(Ac+(a-2R)t)=(3184×
(110+50)+(460-2×
36)×
502/2)/(3184+(460-2×
50)=44.033mm
W=((a-2R)t3/12+(a-2R)t×
(hc-t/2)2+Ix+Ac×
(110+t-hc)2)/max((220+t-hc),hc)=((460-2×
503/12+(460-2×
50×
(44.033-50/2)2+23939000+3184×
(110+50-44.033)2)/max((220+50-44.033),44.033)=344421.735mm3
σ=M/W=64.217×
106/344421.735=186.449N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求!
2、基础节螺栓验算
每个螺栓所受剪力:
Nvb=nvπd2fvb/4=1×
π×
302×
310/4=219.126kN;
螺栓所受剪力:
Nv=Fv/n=57.47355/8=7.184kN≤219.126kN
螺栓抗拉验算:
Ntb=πde2ftb/4=π×
272×
500/4=286.278kN
Nt=Qmin1/(n/4)=246.4/(8/4)=123.2kN≤286.278kN
螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算:
((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((7.184/219.126)2+(123.2/286.278)2)0.5=0.432≤1
3、焊缝验算
Qmax2=(F+1.35Gp1)/n+M/L=(622.89+1.35×
6)/4+910.004/2.263=559.87kN
Qmin2=(F+1.35Gp1)/n-M/L=(622.89+1.35×
6)/4-910.004/2.263=-244.375kN
钢平台与格构柱连接角焊缝:
hf1=10mm
焊缝长度lw1=4×
2×
l=4×
100=800mm
节点板与钢平台连接采用双面角焊缝:
hf2=8mm
焊缝长度lw2=4×
n1×
b1=4×
75=1200mm
考虑安装焊缝折减系数取0.8
焊缝应力:
σ=Qmin2/(0.8×
0.7×
(lw1×
hf1+lw2×
hf2))=244.375×
103/(0.8×
(800×
10+1200×
8))=24.795N/mm2≤f=160N/mm2
节点板与格构柱连接采用双面角焊缝:
焊缝长度lw3=4×
h1=4×
200=3200mm
σ=N/(0.8×
lw3×
hf2))=559.87×
3200×
8)=39.053N/mm2≤f=160N/mm2
四、桩顶作用效应计算
基础布置
桩数n
4
下承台高度h(m)
1.2
下承台长l(m)
4.8
下承台宽b(m)
下承台长向桩心距al(m)
下承台宽向桩心距ab(m)
桩直径d(m)
0.8
下承台参数
下承台混凝土等级
C25
下承台混凝土自重γC(kN/m3)
25
下承台上部覆土厚度h'
(m)
下承台上部覆土的重度γ'
(kN/m3)
19
下承台混凝土保护层厚度δ(mm)
承台及其上土的自重荷载标准值:
Gk=bl(hγc+h'
γ'
)=4.8×
4.8×
(1.2×
25+0×
19)=691.2kN
承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.35Gk=1.35×
691.2=933.12kN
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下:
Qk=(Fk+Gp1+Gp2)/n=(461.4+6+40)/4=126.85kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Qkmax=(Fk+Gp1+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/L
=(461.4+6+40)/4+(674.077+18.927×
6.35)/2.263=477.868kN
Qkmin=(Fk+Gp1+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L
=(461.4+6+40)/4-(674.077+18.927×
6.35)/2.263=-224.168kN
2、荷载效应基本组合
Qmax=(F+1.35×
(Gp1+Gp2))/n+(M+Fvh)/L
=(622.89+1.35×
(6+40))/4+(910.004+25.551×
6.35)/2.263=645.122kN
Qmin=(F+1.35×
(Gp1+Gp2))/n-(M+Fvh)/L
(6+40))/4-(910.004+25.551×
6.35)/2.263=-302.627kN
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)
11.3
缀板间净距l01(mm)
格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)
5
格构柱分肢参数
格构柱分肢材料
L100X10
分肢材料截面积A0(cm2)
19.26
分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)
1.96
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)
179.51
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)
2.84
分肢材料屈服强度fy(N/mm2)
235
分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm2)
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A1x'
(mm2)
6000
缀件钢板抗弯强度设计值f(N/mm2)
缀件钢板抗剪强度设计值τ(N/mm2)
125
焊缝参数
角焊缝焊脚尺寸hf(mm)
焊缝计算长度lf(mm)
464
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×
[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=1130/(32029.068/(4×
19.26))0.5=55.42
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
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比:
λ0max=(λx2+λ12)0.5=(55.422+15.8162)0.5=57.632
λ0max=57.632≤[λ]=150
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=15.816≤min(0.5λ0max,40)=min(0.5×
57.632,40)=28.816
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max(fy/235)0.5=57.632×
(235/235)0.5=57.632
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=0.818
Qmax/(φA)=645.122×
103/(0.818×
7704)=102.37N/mm2≤f=215N/mm2
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+30=31.00+30=61cm
作用在一侧缀板上的弯矩:
M0=Vl1/4=19.487×
0.61/4=2.972kN·
分肢型钢形心轴之间距离:
b1=a-2Z0=0.46-2×
0.0284=0.403m
作用在一侧缀板上的剪力:
V0=Vl1/(2·
b1)=19.487×
0.61/(2×
0.403)=14.741kN
σ=M0/(bh2/6)=2.972×
106/(20×
3002/6)=9.906N/mm2≤f=215N/mm2
τ=3V0/(2bh)=3×
14.741×
103/(2×
20×
300)=3.685N/mm2≤τ=125N/mm2
角焊缝面积:
Af=0.7hflf=0.8×
10×
464=3248mm2
角焊缝截面抵抗矩:
Wf=0.7hflf2/6=0.7×
4642/6=251179mm3
垂直于角焊缝长度方向应力:
σf=M0/Wf=2.972×
106/251179=12N/mm2
平行于角焊缝长度方向剪应力:
τf=V0/Af=14.741×
103/3248=5N/mm2
((σf/1.22)2+τf2)0.5=((12/1.22)2+52)0.5=11N/mm2≤ftw=160N/mm2
根据缀板的构造要求
缀板高度:
300mm≥2/3b1=2/3×
0.403×
1000=269mm
缀板厚度:
20mm≥max[1/40b1,6]=max[1/40×
1000,6]=10mm
缀板间距:
l1=610mm≤2b1=2×
1000=806mm
线刚度:
∑缀板/分肢=4×
3003/(12×
(460-2×
28.4))/(179.51×
104/610)=151.703≥6
六、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)
22
桩间侧阻力折减系数ψ
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
地下水位至地表的距离hz(m)
承台埋置深度d(m)
1.5
是否考虑承台效应
是
承台效应系数ηc
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)
杂填土
13
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=2.513m
桩端面积:
Ap=πd2/4=3.14×
0.82/4=0.503m2
承载力计算深度:
min(b/2,5)=min(4.8/2,5)=2.4m
fak=(2.4×
100)/2.4=240/2.4=100kPa
承台底净面积:
Ac=(bl-nAp)/n=(4.8×
4.8-4×
0.503)/4=5.257m2
复合桩基竖向承载力特征值:
Ra=ψuΣqsia·
li+qpa·
Ap+ηcfakAc=0.8×
2.513×
(5.2×
5+7.4×
24+3.1×
18)+200×
0.503+0.1×
100×
5.257=674.659kN
Qk=126.85kN≤Ra=674.659kN
Qkmax=477.868kN≤1.2Ra=1.2×
674.659=809.591kN
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-224.168kN<
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力:
Qk'
=224.168kN
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))×
(γz-10)×
Ap=(22-(11.3-5))×
(25-10)×
0.503=118.375kN
Ra'
=ψuΣλiqsiali+Gp=0.8×
(0.7×
5.2×
5+0.7×
7.4×
24+0.7×
3.1×
18)+118.375
=483.463kN
Qk'
=224.168kN≤Ra'
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=645.122kN
ψcfcAp+0.9fy'
As'
=(0.75×
12×
0.503×
106+0.9×
(300×
2412.743))×
10-3=5210.017kN
Q=645.122kN≤ψcfcAp+0.9fy'
=5210.017kN
(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=302.627kN
fyAS=300×
2412.743×
10-3=723.823kN
Q'
=302.627kN≤fyAS=723.823kN
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×
100%=(2412.743/(0.503×
106))×
100%=0.48%≥0.45%
七、下承台计算
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
1、板底面长向配筋面积
板底需要配筋:
A1=ρbh0=0.0015×
4800×
1139=8201mm2
板底面长向配筋面积:
AS1'
=9504mm2≥A1=8201mm2
2、板底面短向配筋面积
A2=ρlh0=0.0015×
板底面短向配筋面积:
AS2'
=9504mm2≥A2=8201mm2
3、板顶面长向配筋面积
板顶面长向配筋面积:
AS3'
=6362mm2≥0.5AS1'
=0.5×
9504=4752mm2
4、板顶面短向配筋面积
板顶面短向配筋面积:
AS4'
=6362mm2≥0.5AS2'
八、示意图
下承台配筋图
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
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