矩形格构式基础计算书
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 塔机状态的最大起吊高度H0(m) 塔机状态的计算高度H(m) 塔身桁架结构 塔身桁架结构宽度B(m) QTZ60（浙江建机） 40 43 圆钢管 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) 起重臂自重G1(kN) 起重臂重心至塔身中心距离RG1(m) 小车和吊钩自重G2(kN) 小车最小工作幅度RG2(m) 最大起重荷载Qmax(kN) 最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m) 最小起重荷载Qmin(kN) 最大吊物幅度RQmin(m) 最大起重力矩M2(kN·m) 平衡臂自重G3(kN) 平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m) 平衡块自重G4(kN) 平衡块重心至塔身中心距离RG4(m) 251 37.4 22 3.8 0 60 11.5 10 50 Max[60×11.5，10×50]＝690 19.8 6.3 .4 11.8 2、风荷载标准值ωk(kN/m2)
工程所在地 浙江 杭州市 工作状态 基本风压ω0(kN/m) 非工作状态 塔帽形状和变幅方式 地面粗糙度 0.45 20.2 锥形塔帽，小车变幅 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) 工作状态 1.586 1.3 风振系数βz 非工作状态 风压等效高度变化系数μz 1.297 工作状态 风荷载体型系数μs 非工作状态 风向系数α 塔身前后片桁架的平均充实率α0 1.2 0.35 工作状态 风荷载标准值ωk(kN/m) 非工作状态 21.793 1.611 0.8×1.2×1.586×1.793×1.297×0.2＝0.708 0.8×1.2×1.3×1.611×1.297×0.45＝1.483 3、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) 起重荷载标准值Fqk(kN) 竖向荷载标准值Fk(kN) 水平荷载标准值Fvk(kN) 倾覆力矩标准值Mk(kN·m) 251+37.4+3.8+19.8+.4＝401.4 60 401.4+60＝461.4 0.708×0.35×1.6×43＝17.049 37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-.4×11.8+0.9×(690+0.5×17.049×43)＝637.738 非工作状态 竖向荷载标准值Fk'(kN) 水平荷载标准值Fvk'(kN) 倾覆力矩标准值Mk'(kN·m) Fk1＝401.4 1.483×0.35×1.6×43＝35.711 37.4×22+3.8×0-19.8×6.3-.4×11.8+0.5×35.711×43＝410.926 4、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) 起重荷载设计值FQ(kN) 竖向荷载设计值F(kN) 水平荷载设计值Fv(kN) 倾覆力矩设计值M(kN·m) 1.2Fk1＝1.2×401.4＝481.68 1.4FQk＝1.4×60＝84 481.68+84＝565.68 1.4Fvk＝1.4×17.049＝23.869 1.2×(37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-.4×11.8)+1.4×0.9×(690+0.5×17.049×43)＝955.465 非工作状态 竖向荷载设计值F'(kN) 水平荷载设计值Fv'(kN) 倾覆力矩设计值M'(kN·m) 1.2Fk＝1.2×401.4＝481.68 1.4Fvk＝1.4×35.711＝49.995 1.2×(37.4×22+3.8×0-19.8×6.3-.4×11.8)+1.4×0.5×35.711×43＝6.669 '' 三、桩顶作用效应计算
承台布置 桩数n 承台长l(m) 承台长向桩心距al(m) 桩直径d(m) 承台参数 承台混凝土等级 承台上部覆土厚度h'(m) 承台混凝土保护层厚度δ(mm) 格构式钢柱总重Gp2(kN) C25 0 50 20 承台混凝土自重γC(kN/m) 承台上部覆土的重度γ'(kN/m) 配置暗梁 334 4.8 3.6 0.8 承台高度h(m) 承台宽b(m) 承台宽向桩心距ab(m) 1.2 4.8 3.6 25 19 否
基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl(hγc+h'γ')=4.8×4.8×(1.2×25+0×19)=691.2kN
承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×691.2=829.44kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(3.62+3.62)0.5=5.091m 1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk+Gp2)/n=(461.4+691.2+20)/4=293.15kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk+Gp2)/n+(Mk+FVkh)/L
=(461.4+691.2+20)/4+(637.738+17.049×1.2)/5.091=422.432kN Qkmin=(Fk+Gk+Gp2)/n-(Mk+FVkh)/L
=(461.4+691.2+20)/4-(637.738+17.049×1.2)/5.091=163.868kN 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
=(565.68+829.44+1.35×20)/4+(955.465+23.869×1.2)/5.091=548.827kN Qmin=(F+G+1.35×Gp2)/n-(M+Fvh)/L
=(565.68+829.44+1.35×20)/4-(955.465+23.869×1.2)/5.091=162.233kN
四、格构柱计算
格构柱参数 格构柱缀件形式 格构式钢柱长度H0(m) 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 L100X14 分肢材料截面积A0(cm) 格构柱分肢平行于对称轴惯性矩分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm) 1.94 I0(cm) 分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm) 2.99 分肢材料抗拉、压强度设计值f(N/mm) 格构柱缀件参数 格构式钢柱缀件材料 缀件钢板抗弯强度设计值f(N/mm) 焊缝参数 角焊缝焊脚尺寸hf(mm) 焊缝强度设计值ftw(N/mm) 22242缀板 11.3 5 格构式钢柱的截面边长a(mm) 缀板间净距l01(mm) 460 310 26.26 236.53 分肢材料屈服强度fy(N/mm) 2215 215 424×300×20 215 格构式钢柱缀件截面积A1x'(mm) 缀件钢板抗剪强度设计值τ(N/mm) 226000 125 10 160 焊缝计算长度lf(mm) 4 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×[236.53+26.26×(46.00/2-2.99)2]=43004.147cm4
整个构件长细比：λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=1130/(43004.147/(4×26.26))0.5=55.847 分肢长细比：λ1=l01/iy0=31.00/1.94=15.979
分肢毛截面积之和：A=4A0=4×26.26×102=10504mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：λ0 max=(λx2+λ12)0.5=(55.8472+15.9792)0.5=58.088 λ0max=58.088≤[λ]=150 满足要求！
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=15.979≤min(0.5λ0max，40)=min(0.5×58.088，40)=29.044 满足要求！
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max(fy/235)0.5=58.088×(215/235)0.5=55.561
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=0.828 Qmax/(υA)=548.827×103/(0.828×10504)=63.103N/mm2≤f=215N/mm2 满足要求！ 4、缀件验算
缀件所受剪力：V=Af(fy/235)0.5/85=10504×215×10-3×(215/235)0.5/85=25.413kN 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=25.413×0.61/4=3.876kN·m 分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.46-2×0.0299=0.4m
作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2·b1)=25.413×0.61/(2×0.4)=19.368kN σ= M0/(bh2/6)=3.876×106/(20×3002/6)=12.918N/mm2≤f=215N/mm2 满足要求！
τ=3V0/(2bh)=3×19.368×103/(2×20×300)=4.842N/mm2≤τ=125N/mm2 满足要求！
角焊缝面积：Af=0.7hflf=0.8×10×4=3248mm2
角焊缝截面抵抗矩：Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×42/6=251179mm3
垂直于角焊缝长度方向应力：σf=M0/Wf=3.876×106/251179=15N/mm2 平行于角焊缝长度方向剪应力：τf=V0/Af=19.368×103/3248=6N/mm2 ((σf /1.22)2+τf2)0.5=((15/1.22)2+62)0.5=14N/mm2≤ftw=160N/mm2 满足要求！
根据缀板的构造要求
缀板高度：300mm≥2/3 b1=2/3×0.4×1000=267mm 满足要求！
缀板厚度：20mm≥max[1/40b1，6]= max[1/40×0.4×1000，6]=10mm 满足要求！
缀板间距：l1=610mm≤2b1=2×0.4×1000=800mm 满足要求！
线刚度：∑缀板/分肢=4×20×3003/(12×(460-2×29.9))/(236.53×104/610)=115.995≥6 满足要求！
五、桩承载力验算
桩参数 桩混凝土强度等级 桩混凝土自重γz(kN/m) 桩入土深度lt(m) 桩配筋 自定义桩身承载力设计值 桩身普通钢筋配筋 地基属性 地下水位至地表的距离hz(m) 是否考虑承台效应 0 否 侧阻力特征值土名称 土层厚度li(m) qsia(kPa) 杂填土 粘性土 素填土 13 7.4 10 5 24 18 qpa(kPa) 100 340 200 0.7 0.7 0.7 端阻力特征值抗拔系数 fak(kPa) - - - 承载力特征值承台埋置深度d(m) 1.5 否 HRB335 12Φ16 桩混凝土类型 钢筋混凝土 3C25 25 22 桩基成桩工艺系数ψC 桩混凝土保护层厚度б(mm) 0.75 35 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 Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap
=2.513×(5.8×5+7.4×24+3.1×18)+200×0.503=760.014kN Qk=293.15kN≤Ra=760.014kN
Qkmax=422.432kN≤1.2Ra=1.2×760.014=912.017kN 满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=163.868kN≥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=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=548.827kN
ψcfcAp+0.9fy'As'=(0.75×12×0.503×106 + 0.9×(300×2412.743))×10-3=5210.017kN Q=548.827kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=5210.017kN 满足要求！
(2)、轴心受拔桩桩身承载力 Qkmin=163.868kN≥0
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%=(2412.743/(0.503×106))×100%=0.48%≥0.45% 满足要求！
六、承台计算
承台配筋 承台底向配筋 承台顶向配筋 RRB400 Φ25@200 承台底部短向配筋 HRB335 Φ18@200 承台顶部短向配筋 RRB400 Φ25@200 HRB335 Φ18@200 1、荷载计算
承台有效高度：h0=1200-50-25/2=1138mm
M=(Qmax+Qmin)L/2=(548.827+(162.233))×5.091/2=1810.063kN·m X方向：Mx=Mab/L=1810.063×3.6/5.091=1279.908kN·m Y方向：My=Mal/L=1810.063×3.6/5.091=1279.908kN·m 2、受剪切计算
V=F/n+M/L=565.68/4 + 955.465/5.091=329.091kN 受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1138)1/4=0.916
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(3.6-1.6-0.8)/2=0.6m a1l=(al-B-d)/2=(3.6-1.6-0.8)/2=0.6m 剪跨比：λb'=a1b/h0=600/1138=0.527，取λb=0.527； λl'= a1l/h0=600/1138=0.527，取λl=0.527； 承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.527+1)=1.146 αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.527+1)=1.146 βhsαbftbh0=0.916×1.146×1.27×103×4.8×1.138=7278.715kN βhsαlftlh0=0.916×1.146×1.27×103×4.8×1.138=7278.715kN V=329.091kN≤min(βhsαbftbh0， βhsαlftlh0)=7278.715kN 满足要求！ 3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.6+2×1.138=3.876m ab=3.6m≤B+2h0=3.876m，al=3.6m≤B+2h0=3.876m
角桩位于冲切椎体以内，可不进行角桩冲切的承载力验算！ 4、承台配筋计算
(1)、承台底面长向配筋面积
αS1= My/(α1fcbh02)=1279.908×106/(1.05×11.9×4800×11382)=0.016 δ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.016)0.5=0.017 γS1=1-δ1/2=1-0.017/2=0.992
AS1=My/(γS1h0fy1)=1279.908×106/(0.992×1138×360)=3151mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.27/360)=max(0.2,0.159)=0.2% 梁底需要配筋：A1=max(AS1, ρbh0)=max(3151,0.002×4800×1138)=10925mm2
承台底长向实际配筋：AS1'=12272mm2≥A1=10925mm2 满足要求！
(2)、承台底面短向配筋面积
αS2= Mx/(α2fcbh02)=1279.908×106/(1.05×11.9×4800×11382)=0.016 δ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.016)0.5=0.017 γS2=1-δ2/2=1-0.017/2=0.992
AS2=Mx/(γS2h0fy1)=1279.908×106/(0.992×1138×360)=3151mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.27/360)=max(0.2,0.159)=0.2% 梁底需要配筋：A2=max(9674, ρlh0)=max(9674,0.002×4800×1138)=10925mm2 承台底短向实际配筋：AS2'=12272mm2≥A2=10925mm2 满足要求！
(3)、承台顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋：AS3'=6362mm2≥0.5AS1'=0.5×12272=6136mm2 满足要求！
(4)、承台顶面短向配筋面积
承台顶长向实际配筋：AS4'=6362mm2≥0.5AS2'=0.5×12272=6136mm2 满足要求！
(5)、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) 下承台高度h(m) 下承台参数 下承台混凝土等级 下承台上部覆土厚度h`(m) 下承台混凝土保护层厚度δ(mm) C25 10 11 下承台混凝土自重γC(kN/m) 下承台上部覆土的重度γ`(kN/m) 334.5 1.5 下承台宽b(m) 4.5 10 11 承台配筋 承台底向配筋 承台顶向配筋 HPB300 Φ25@200 承台底部短向配筋 HRB400 Φ20@200 承台顶部短向配筋 HPB300 Φ25@200 HRB400 Φ20@200 (1)、板底面长向配筋面积
板底需要配筋：AS1=ρbh0=0.0015×4500×1476=9963mm2 承台底长向实际配筋：AS1'=11536mm2≥AS1=9963mm2 满足要求！
(2)、板底面短向配筋面积
板底需要配筋：AS2=ρlh0=0.0015×4500×1476=9963mm2 承台底短向实际配筋：AS2'=11536mm2≥AS2=9963mm2 满足要求！
(3)、板顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋：AS3'=7383mm2≥0.5AS1'=0.5×11536=5768mm2 满足要求！
(4)、板顶面短向配筋面积
承台顶短向实际配筋：AS4'=7383mm2≥0.5AS2'=0.5×11536=5768mm2 满足要求！
八、示意图
上承台配筋图
桩配筋图
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
下承台配筋图
