一、塔机属性
| 塔机型号 | QTZ63 (ZJ5311) |
| 塔机状态的最大起吊高度H0(m) | 40 |
| 塔机状态的计算高度H(m) | 43 |
| 塔身桁架结构 | 方钢管 |
| 塔身桁架结构宽度B(m) | 1.6 |
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
| 塔身自重G0(kN) | 251 |
| 起重臂自重G1(kN) | 37.4 |
| 起重臂重心至塔身中心距离RG1(m) | 22 |
| 小车和吊钩自重G2(kN) | 3.8 |
| 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) | 11.5 |
| 最小起重荷载Qmin(kN) | 10 |
| 最大吊物幅度RQmin(m) | 50 |
| 最大起重力矩M2(kN·m) | Max[60×11.5，10×50]＝690 |
| 平衡臂自重G3(kN) | 19.8 |
| 平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m) | 6.3 |
| 平衡块自重G4(kN) | .4 |
| 平衡块重心至塔身中心距离RG4(m) | 11.8 |
| 工程所在地 | 浙江 慈溪市 | |
| 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 | 工作状态 | 1.59 |
| 非工作状态 | 1.65 | |
| 风压等效高度变化系数μz | 1.32 | |
| 风荷载体型系数μs | 工作状态 | 1.95 |
| 非工作状态 | 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) | 工作状态 | 0.8×1.2×1.59×1.95×1.32×0.2＝0.79 |
| 非工作状态 | 0.8×1.2×1.65×1.95×1.32×0.45＝1.83 | |
| 工作状态 | |
| 塔机自重标准值Fk1(kN) | 251+37.4+3.8+19.8+.4＝401.4 |
| 起重荷载标准值Fqk(kN) | 60 |
| 竖向荷载标准值Fk(kN) | 401.4+60＝461.4 |
| 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·m) | 37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-.4×11.8+0.9×(690+0.5×19.02×43)＝675.88 |
| 非工作状态 | |
| 竖向荷载标准值Fk'(kN) | Fk1＝401.4 |
| 水平荷载标准值Fvk'(kN) | 1.83×0.35×1.6×43＝44.07 |
| 倾覆力矩标准值Mk'(kN·m) | 37.4×22-19.8×6.3-.4×11.8+0.5×44.07×43＝590. |
| 工作状态 | |
| 塔机自重设计值F1(kN) | 1.2Fk1＝1.2×401.4＝481.68 |
| 起重荷载设计值FQ(kN) | 1.4FQk＝1.4×60＝84 |
| 竖向荷载设计值F(kN) | 481.68+84＝565.68 |
| 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·m) | 1.2×(37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-.4×11.8)+1.4×0.9×(690+0.5×19.02×43)＝1008.86 |
| 非工作状态 | |
| 竖向荷载设计值F'(kN) | 1.2Fk'＝1.2×401.4＝481.68 |
| 水平荷载设计值Fv'(kN) | 1.4Fvk'＝1.4×44.07＝61.7 |
| 倾覆力矩设计值M'(kN·m) | 1.2×(37.4×22-19.8×6.3-.4×11.8)+1.4×0.5×44.07×43＝8.27 |
| 承台布置 | |||
| 桩数n | 4 | 承台高度h(m) | 1.2 |
| 承台长l(m) | 5 | 承台宽b(m) | 5 |
| 承台长向桩心距al(m) | 3.4 | 承台宽向桩心距ab(m) | 3.4 |
| 桩直径d(m) | 0.8 | ||
| 承台参数 | |||
| 承台混凝土等级 | C35 | 承台混凝土自重γC(kN/m3) | 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) | 50 | 配置暗梁 | 否 |
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')=5×5×(1.2×25+0×19)=750kN
承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×750=900kN
桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(3.42+3.42)0.5=4.81m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(461.4+750)/4=302.85kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L
=(461.4+750)/4+(675.88+44.07×1.2)/4.81=454.41kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L
=(461.4+750)/4-(675.88+44.07×1.2)/4.81=151.29kN
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
=(565.68+900)/4+(1008.86+26.63×1.2)/4.81=582.88kN
Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L
=(565.68+900)/4-(1008.86+26.63×1.2)/4.81=149.96kN
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) | 480 |
| 格构式钢柱计算长度H0(m) | 3.95 | 缀板间净距l01(mm) | 200 |
| 格构柱伸入灌注桩的锚固长度(m) | 2.2 | ||
| 格构柱分肢参数 | |||
| 格构柱分肢材料 | L125X10 | 分肢材料截面积A0(cm2) | 24.37 |
| 分肢对最小刚度轴的回转半径iy0(cm) | 2.48 | 格构柱分肢平行于对称轴惯性矩I0(cm4) | 361.67 |
| 分肢形心轴距分肢外边缘距离Z0(cm) | 3.45 | 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 | 460×150×10 | 格构式钢柱缀件截面积A1x'(mm2) | 1500 |
| 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 | ||
整个格构柱截面对X、Y轴惯性矩：
I=4[I0+A0(a/2-Z0)2]=4×[361.67+24.37×(48.00/2-3.45)2]=42612.73cm4
整个构件长细比：λx=λy=H0/(I/(4A0))0.5=395/(42612.73/(4×24.37))0.5=18.
分肢长细比：λ1=l01/iy0=20.00/2.48=8.06
分肢毛截面积之和：A=4A0=4×24.37×102=9748mm2
格构式钢柱绕两主轴的换算长细比：λ0 max=(λx2+λ12)0.5=(18.2+8.062)0.5=20.54
满足要求！
2、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=8.06≤min(0.5λ0max，40)=min(0.5×20.54，40)=10.27
满足要求！
3、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max(fy/235)0.5=20.54×(215/235)0.5=19.65
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=0.97
Qmax/(φA)=582.88×103/(0.97×9748)=61.N/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=9748×215×10-3×(235/235)0.5/85=24.66kN
格构柱相邻缀板轴线距离：l1=l01+15=20.00+15=35cm
作用在一侧缀板上的弯矩：M0=Vl1/4=24.66×0.35/4=2.16kN·m
分肢型钢形心轴之间距离：b1=a-2Z0=0.48-2×0.0345=0.41m
作用在一侧缀板上的剪力：V0=Vl1/(2·b1)=24.66×0.35/(2×0.41)=10.5kN
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=0.7×10×2002/6=46667mm3
垂直于角焊缝长度方向应力：σf=M0/Wf=2.16×106/46667=46N/mm2
垂直于角焊缝长度方向剪应力：τf=V0/Af=10.5×103/1600=7N/mm2
((σf /1.22)2+τf2)0.5=((46/1.22)2+72)0.5=38N/mm2≤ftw=160N/mm2
满足要求！
五、桩承载力验算
| 桩参数 | |||||
| 桩混凝土强度等级 | C30 | 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) | 50 | ||
| 桩入土深度lt(m) | 21.5 | ||||
| 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 | HRB335 12Φ16 | ||||
| 地基属性 | |||||
| 是否考虑承台效应 | 否 | ||||
| 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 | 0.17 | 7 | 0 | 0.7 | - |
| 粉质粘土 | 7.6 | 15 | 0 | 0.7 | - |
| 粉质粘土 | 13.4 | 9 | 0 | 0.7 | - |
| 粉质粘土 | 26.2 | 14 | 700 | 0.7 | - |
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×(5.12×15+13.4×9+1.83×14)+700×0.5=912.37kN
Qk=302.85kN≤Ra=912.37kN
Qkmax=454.41kN≤1.2Ra=1.2×912.37=1094.84kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=151.29kN≥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=12×3.14×162/4=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=582.88kN
ψcfcAp+0.9fy'As'=(0.75×14×0.5×106 + 0.9×(300×2412.74))×10-3=6114.8kN
Q=582.88kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=6114.8kN
满足要求！
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
Qkmin=151.29kN≥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%=(2412.74/(0.5×106))×100%=0.48%≥0.45%
满足要求！
六、承台计算
| 承台配筋 | |||
| 承台底向配筋 | HRB335 Φ22@130 | 承台底部短向配筋 | HRB335 Φ22@130 |
| 承台顶向配筋 | HRB335 Φ20@200 | 承台顶部短向配筋 | HRB335 Φ20@200 |
承台有效高度：h0=1200-50-22/2=1139mm
M=(Qmax+Qmin)L/2=(582.88+(149.96))×4.81/2=1761.87kN·m
X方向：Mx=Mab/L=1761.87×3.4/4.81=1245.83kN·m
Y方向：My=Mal/L=1761.87×3.4/4.81=1245.83kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=565.68/4 + 1008.86/4.81=351.24kN
受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1139)1/4=0.92
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(3.4-1.6-0.8)/2=0.5m
a1l=(al-B-d)/2=(3.4-1.6-0.8)/2=0.5m
剪跨比：λb'=a1b/h0=500/1139=0.44，取λb=0.44；
λl'= a1l/h0=500/1139=0.44，取λl=0.44；
承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.44+1)=1.22
αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.44+1)=1.22
βhsαbftbh0=0.92×1.22×1.57×103×5×1.14=9954.46kN
βhsαlftlh0=0.92×1.22×1.57×103×5×1.14=9954.46kN
V=351.24kN≤min(βhsαbftbh0， βhsαlftlh0)=9954.46kN
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+2×1.14=3.88m
ab=3.4m≤B+2h0=3.88m，al=3.4m≤B+2h0=3.88m
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)=1245.83×106/(1.03×16.7×5000×11392)=0.011
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.011)0.5=0.011
γS1=1-ζ1/2=1-0.011/2=0.994
AS1=My/(γS1h0fy1)=1245.83×106/(0.994×1139×300)=3667mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.57/300)=max(0.2,0.24)=0.24%
梁底需要配筋：A1=max(AS1, ρbh0)=max(3667,0.002×5000×1139)=13412mm2
承台底长向实际配筋：AS1'=15001mm2≥A1=13412mm2
满足要求！
(2)、承台底面短向配筋面积
αS2= Mx/(α2fcbh02)=1245.83×106/(1.03×16.7×5000×11392)=0.011
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.011)0.5=0.011
γS2=1-ζ2/2=1-0.011/2=0.994
AS2=Mx/(γS2h0fy1)=1245.83×106/(0.994×1139×300)=3667mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.57/300)=max(0.2,0.24)=0.24%
梁底需要配筋：A2=max(9674, ρlh0)=max(9674,0.002×5000×1139)=13412mm2
承台底短向实际配筋：AS2'=15001mm2≥A2=13412mm2
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'=8169mm2≥0.5AS1'=0.5×15001=7501mm2
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'=8169mm2≥0.5AS2'=0.5×15001=7501mm2
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、示意图
矩形桩式承台配筋图
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
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