17#楼塔吊格构式钢平台基础施工方案Word文档下载推荐.docx
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《地质勘察报告》核工业湖州工程勘察院
《塔式起重机使用说明书》浙江省嘉兴市华东建设机械有限公司
《浙江省固定式塔式起重机基础技术规程》(DB-T1053-2008)
《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187—2009)
品茗安全计算软件2013版
根据组合式塔吊基础的有关要求及本工程所处位置的实际情况,桩顶的标高为
黄海标高-3.28米。
按照57m臂长计算,计算书和附图如下:
格构式钢平台基础计算书
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
一、塔机属性
塔机型号
QTZ80(华东建机)
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)
40
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
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0(kN)
312.38
起重臂自重G1(kN)
59.05
起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)
24.8
小车和吊钩自重G2(kN)
3.9
最大起重荷载Qmax(kN)
60
最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)
13.5
最小起重荷载Qmin(kN)
10
最大吊物幅度RQmin(m)
最大起重力矩M2(kN·
m)
Max[60×
13.5,10×
60]=810
平衡臂自重G3(kN)
16.75
平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)
6.07
平衡块自重G4(kN)
165
平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)
10.5
2、风荷载标准值ωk(kN/m2)
工程所在地
浙江湖州市
基本风压ω0(kN/m2)
工作状态
0.2
非工作状态
0.45
塔帽形状和变幅方式
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
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
0.45=1.77
3、塔机传递至基础荷载标准值
塔机自重标准值Fk1(kN)
312.38+59.05+3.9+16.75+165=557.08
起重荷载标准值Fqk(kN)
竖向荷载标准值Fk(kN)
557.08+60=617.08
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·
59.05×
24.8+3.9×
13.5-16.75×
6.07-165×
10.5+0.9×
(810+0.5×
19.02×
43)=779.95
竖向荷载标准值Fk'
(kN)
Fk1=557.08
水平荷载标准值Fvk'
1.77×
43=42.62
倾覆力矩标准值Mk'
(kN·
24.8-16.75×
10.5+0.5×
42.62×
43=546.6
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×
557.08=668.5
起重荷载设计值FQ(kN)
1.4FQk=1.4×
60=84
竖向荷载设计值F(kN)
668.5+84=752.5
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·
(59.05×
10.5)+1.4×
0.9×
43)=1155.35
竖向荷载设计值F'
1.2Fk'
=1.2×
水平荷载设计值Fv'
1.4Fvk'
=1.4×
42.62=59.67
倾覆力矩设计值M'
0.5×
43=839.18
三、钢平台计算
钢平台宽b(m)
0.70
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)
30
钢平台与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf1(mm)
12
节点板与格构柱连接角焊缝焊角尺寸hf2(mm):
钢平台单边节点板个数n1
2
节点板厚t1(mm)
20
节点板高h1(mm)
200
节点板宽b1(mm)
75
钢平台验算方式
双向板
双向板的支撑形式
四边简支
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=752.496/4+1155.353/2.263=698.664kN
Qmin1=F/n-M/L=752.496/4-1155.353/2.263=-322.416kN
简化钢平台板为双向板(断面扣除2个锚栓孔直径)承载计算,
钢板自重:
q=78.5×
t=78.5×
0.05=3.925Kn/m2
板的支撑方式为四边简支,板在两个方向的长度lx=ly=a,查双向板在均布荷载作用下的内力系数表得最大弯矩在跨中,Mx=My,弯矩系数为0.0368
M中1=0.0368(q+Qmax/a2)a2=0.0368×
(3.925+698.664/0.452)×
0.452=25.74kN·
m
M中2=0.0368(q+Qmin/a2)a2=0.0368×
(3.925+(-322.416)/0.452)×
0.452=-11.836kN·
M=25.74kN·
hc=(Ac×
(110+t)+(a-2R)t2/2)/(Ac+(a-2R)t)=(3184×
(110+50)+(450-2×
30)×
502/2)/(3184+(450-2×
50)=43.949mm
W=((a-2R)t3/12+(a-2R)t×
(hc-t/2)2+Ix+Ac×
(110+t-hc)2)/max((220+t-hc),hc)=((450-2×
503/12+(450-2×
50×
(43.949-50/2)2+23939000+3184×
(110+50-43.949)2)/max((220+50-43.949),43.949)=344545.457mm3
σ=M/W=25.74×
106/344545.457=74.707N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求!
2、焊缝验算
Qmax2=(F+1.35Gp1)/n+M/L=(752.496+1.35×
6)/4+1155.353/2.263=700.689kN
Qmin2=(F+1.35Gp1)/n-M/L=(752.496+1.35×
6)/4-1155.353/2.263=-320.391kN
钢平台与格构柱连接角焊缝:
hf1=12mm
焊缝长度lw1=4×
2×
l=4×
125=1000mm
节点板与钢平台连接采用双面角焊缝:
hf2=12mm
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))=320.391×
103/(0.8×
(1000×
12+1200×
12))=21.671N/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))=700.689×
3200×
12)=32.584N/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)
0.6
下承台长l(m)
2.8
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'
)=2.8×
2.8×
(0.6×
25+0×
19)=117.6kN
承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.2Gk=1.2×
117.6=141.12kN
L=(ab2+al2)0.5=(1.62+1.62)0.5=2.26m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下:
Qk=(Fk+Gk+Gp1+Gp2)/n=(617.08+117.6+6+40)/4=195.17kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Qkmax=(Fk+Gk+Gp1+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/L
=(617.08+117.6+6+40)/4+(779.95+19.02×
6.8)/2.26=597.021kN
Qkmin=(Fk+Gk+Gp1+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L
=(617.08+117.6+6+40)/4-(779.95+19.02×
6.8)/2.26=-206.68kN
2、荷载效应基本组合
Qmax=(F+G+1.35×
(Gp1+Gp2))/n+(M+Fvh)/L
=(752.5+141.12+1.35×
(6+40))/4+(1155.35+26.63×
6.8)/2.26=829.55kN
Qmin=(F+G+1.35×
(Gp1+Gp2))/n-(M+Fvh)/L
(6+40))/4-(1155.35+26.63×
6.8)/2.26=-351.692kN
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)
450
格构式钢柱计算长度H0(m)
9
缀板间净距l01(mm)
250
格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m)
2.25
格构柱分肢参数
格构柱分肢材料
L125X12
分肢材料截面积A0(cm2)
28.91
分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm)
2.46
格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4)
423.16
分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm)
3.53
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×
250×
格构式钢柱缀件截面积A1x'
(mm2)
2500
焊缝参数
角焊缝焊脚尺寸hf(mm)
焊缝计算长度lf(mm)
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×
[423.16+28.91×
(45.00/2-3.53)2]=43306.95cm4
整个构件长细比:
λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=900/(43306.95/(4×
28.91))0.5=46.51
分肢长细比:
λ1=l01/iy0=25.00/2.46=10.16
分肢毛截面积之和:
A=4A0=4×
28.91×
102=11564mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比:
λ0max=(λx2+λ12)0.5=(46.512+10.162)0.5=47.6
λ0max=47.6≤[λ]=150
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=10.16≤min(0.5λ0max,40)=min(0.5×
47.6,40)=23.8
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max(fy/235)0.5=47.6×
(215/235)0.5=45.53
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=0.874
Qmax/(φA)=829.55×
103/(0.874×
11564)=82.08N/mm2≤f=215N/mm2
4、缀件验算
缀件所受剪力:
V=Af(fy/235)0.5/85=11564×
215×
10-3×
(235/235)0.5/85=29.25kN
格构柱相邻缀板轴线距离:
l1=l01+25=25.00+25=50cm
作用在一侧缀板上的弯矩:
M0=Vl1/4=29.25×
0.5/4=3.66kN·
分肢型钢形心轴之间距离:
b1=a-2Z0=0.45-2×
0.0353=0.38m
作用在一侧缀板上的剪力:
V0=Vl1/(2·
b1)=29.25×
0.5/(2×
0.38)=19.27kN
角焊缝面积:
Af=0.8hflf=0.8×
12×
200=1920mm2
角焊缝截面抵抗矩:
Wf=0.7hflf2/6=0.7×
2002/6=56000mm3
垂直于角焊缝长度方向应力:
σf=M0/Wf=3.66×
106/56000=65N/mm2
垂直于角焊缝长度方向剪应力:
τf=V0/Af=19.27×
103/1920=10N/mm2
((σf/1.22)2+τf2)0.5=((65/1.22)2+102)0.5=54N/mm2≤ftw=160N/mm2
根据缀板的构造要求
缀板高度:
250mm=2/3b1=2/3×
0.38×
1000=253mm
满足要求!
缀板厚度:
10mm≥max[1/40b1,6]=max[1/40×
1000,6]=9mm
缀板间距:
l1=500mm≤2b1=2×
1000=759mm
六、桩承载力验算
桩参数
桩混凝土强度等级
C30,取Z57
桩基成桩工艺系数ψC
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)
23.42米(从桩顶标高黄海标高—3.28米算起),取Z57孔
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
HRB40012Φ20
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)
淤泥质粉质粘土
2.42
0.7
-
粉质粘土夹粉土
2.40
13
4.10
8
粉土
1.30
16
6.10
粉质粘土
3.20
粉细砂夹粉质粘土
2.30
29
1.60
260
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=ψuΣqsia·
li+qpa·
Ap
=0.70×
2.51×
(2.42×
6+2.40*13+4.10*8+1.30*16+6.10*8+3.20*30+2.30*29+1.60*20)+260×
0.5=732.33kN
Qk=195.17kN≤Ra=732.33kN
Qkmax=597.02kN≤1.2Ra=1.2×
732.33=878.801kN
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-206.68kN<
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力:
Qk'
=206.68kN
桩身的重力标准值:
Gp=lwApγz=23.42×
15=175.65kN
Ra'
=ψuΣλiqsiali+Gp=0.70×
6+2.40*13+4.10*8+1.30*16+6.10*8+3.20*30+2.30*29+1.60*20)+172.65
=774.98kN
Qk'
=206.68kN≤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×
202/4=3770mm2
(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=829.55kN
ψcfcAp+0.9fy'
As'
=(0.75×
14×
106+0.9×
(360×
3769.91))×
10-3=6748.14kN
Q=829.55kN≤ψcfcAp+0.9fy'
=6748.14kN
(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=351.69kN
fyAS=360×
3769.91×
10-3=1357.17kN
Q'
=351.69kN≤fyAS=1357.17kN
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×
100%=(3769.91/(0.5×
106))×
100%=0.75%≥0.45%
七、下承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
RRB400Φ18@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
梁底需要配筋:
A1=ρbh0=0.0015×
2800×
541=2273mm2
板底面长向配筋面积:
AS1'
=3818mm2≥A1=2273mm2
2、板底面短向配筋面积
A2=ρlh0=0.0015×
板底面短向配筋面积:
AS2'
=3818mm2≥A2=2273mm2
(3)、板顶面长向配筋面积
板顶面长向配筋面积:
AS3'
=3818mm2≥0.5AS1'
=0.5×
3818=1909mm2
(4)、板顶面短向配筋面积
板顶面短向配筋面积:
AS4'
=3818mm2≥0.5AS2'
八、钢平台抗扭计算
1、荷载计算
柱顶钢板承受的扭矩:
364.50KN.m(参考ZJ80塔吊),产生剪力V=364.50/0.75=486.00KN,沿着钢格构柱基础一侧均匀分布,见示意图。
2、焊缝计算
取hf=12mm,≥1.5t2(厚板)+1=1.5*50+1=7.50+1=8.50mm,T形接头单面角焊缝;
≤1.20t1(角钢)=1.20*12=14mm。
考虑塔吊为动力荷载,取ß
f=1.00(详见《钢结构—设计与原理》P66)
抗剪:
£
ƒ=V/Aw=486.00*103/0.70hf*lw2*2=486.00*103/0.70*12*280*2=103.32N/mm2≤fwƒ=160N/mm2
满足要求。
3、考虑塔吊钢格构柱顶钢板为仰焊,为了进一步保证质量,采取以下加固措施
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