矩形板式桩基础-1#塔吊(计算书)
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矩形板式桩基础计算书
一、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、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
4、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 二、参数信息
基本参数
塔机型号 TC5610 塔身桁架结构 方钢管
塔机独立状态的最大起吊
高度H
0(m) 25 塔机独立状态的计算高度
H(m) 28
塔身桁架结构宽度B(m) 1.6 荷载确定方式 自定义
荷载参数
塔机自重标准值Gk1(kN) 357 工作状态下起重荷载标准值
F
qk(kN) 36.2
工作状态下竖向荷载标准
值F
k(kN) 393.2 工作状态下水平荷载标准值
F
vk(kN) 14.1
工作状态下倾覆力矩标准
值M
k(kN.m) 1026.9 非工作状态下竖向荷载标准
值Fk1(kN) 357
非工作状态下水平荷载标
准值Fvk1(kN) 56.8 非工作状态下倾覆力矩标准
值Mk1(kN.m) 1193.9
承台参数
桩数n 5 承台长l(m) 5
承台宽b(m) 5 承台高度h(m) 1.1
承台长向桩心距a
l(m) 3.6 承台宽向桩心距a
b(m) 3.6
桩直径d(m) 0.4 承台混凝土强度等级 C35
承台混凝土自重yc(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
暗梁计算宽度l'(m) / 梁箍筋肢数m 4
是否考虑承台效应 否 承台效应系数nc /
桩参数
桩混凝土强度等级 C30 桩基成桩工艺系数wc 0.9
桩混凝土自重yz(kN/m3) 25 桩混凝土保护层厚度Zh 35
桩入土深度lt(m) 25.7 桩身承载力设计值(kN) 2500
是否进行桩裂缝计算 否
软弱下卧层参数
是否验算验算软弱下卧层 否 修正后的地基承载力特征值
fa(kpa) /
地基承载力特征值fak(kPa) / 承台宽度的地基承载力修正
系数ηb /
承台埋深的地基承载力修
正系数ηd / 下卧层顶以下的土的重度γ
(kN/m3) /
下卧层顶以上土的加权平
均重度γm(kN/m3) / 承台埋置深度pd(m) 1.5
硬持力层厚度th(m) 5 地基压力扩散角ζ(°) 20
三、桩顶作用效应计算
(图1) 承台配筋图
(图2) 暗梁配筋图
(图3) 桩配筋图
(图4) 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×(1.1×25+0×19)=687.5kN
承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.35Gk=1.35×687.5=928.125kN
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=(Gk1+Gk)/n=(357+687.5)/5=208.9kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Q
kmax=(Gk1+G
k)/n+(M
k+F
Vkh)/L=(357+687.5)/5+(1026.9+14.1×1.1)/5.091=413.64
9KN
Q
kmin=(Gk1+G
k)/n-(M
k+F
Vkh)/L=(357+687.5)/5-(1026.9+14.1×1.1)/5.091=4.151KN
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:
Q
max=(F+G)/n+(M+F
vh)/L=(393.2+928.125)/5+(1.35×1026.9+14.1×1.35×1.1)/5.09
1=540.676kN
Q
min=(F+G)/n-(M+F
vh)/L=(393.2+928.125)/5-(1.35×1026.9+14.1×1.35×1.1)/5.091
=-12.146kN
四、桩承载力验算
1、桩基竖向抗压承载力计算
桩身周长:u=πd=3.14159×0.4=1.257m
桩端面积:A
p=πd2/4=3.14159×0.4×0.4/4=0.126m2
承载力计算深度:min(b/2,5)=2.5m
承台底净面积:A
c=(bl-nA
p)/n=(5×5-5×0.126)/5=4.874m2
复合桩基竖向承载力特征值:
R
a=ψuΣq
sia·l
i+q
pa·A
p+ε
cf
akA
c=1×1.257×157+677.559×0.126+0.1×4.874×1090.551=
814.008kN
Q
k=208.9kN≤R
a=814.008kN
Q
kmax=413.649kN≤1.2R
a=1.2×814.008=976.809kN
满足要求
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Q
kmin= 4.151KN≥0 kN 满足要求
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:
A
s=nπd2/4=16×3.14159×18/1000×18/1000/4=0.004m2
(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=Q
max=540.676kN
桩身结构竖向承载力设计值:
R=2500kN
Q=540.676kN<=R=2500kN
满足要求
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
Q
kmin=4.151kN≥0 kN
满足要求
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
《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009,第6.2.2条:纵向钢筋
的最小配筋率,对于灌注桩不宜小于0.2%~0.65%(小直径桩取最高值);对于预制
桩不宜小于0.8%;对于预应力管桩不宜小于0.45%。
As/Ap=0.004/0.126×100=3.24%≥0.65%
满足要求 五、承台计算
1、荷载计算
塔身截面对角线上的荷载设计值:
F
max=F/4+M/(20.5B)=(357+36.2)/4+1.35×1026.9/(20.5×1.6)=710.97kN
F
min=F/4-M/(20.5B)=(357+36.2)/4-1.35×1026.9/(20.5×1.6)=-514.37kN
(图5) 简图
(图6) 弯矩图
(图7) 剪力图
V
max=656.512kN
M
max= 1284.75kN·m
M
min=0kN·m
2、受剪切计算
截面有效高度:h
0=h-δ
c-D/2=1.1-50/1000-18/1000/2=1.041 m
受剪切承载力截面高度影响系数:
β
hs=(d/h0)1/4 = (1.5/1.041)0.25=1.096
塔吊边至桩边的水平距离:a
1b=(a
b-B-d)/2=(3.6-1.6-0.4)/2=0.8m
a
1l=(a
l-B-d)/2=(3.6-1.6-0.4)/2=0.8m
计算截面剪跨比:
λ
b'=a
1b/h
0=0.8/1.041=0.768,
取λ
b=0.768;
λ
l'=a
1l/h
0=0.8/1.041=0.768,
取λ
l=0.768;
承台剪切系数:α
b=1.75/(λ
b+1)=1.75/(0.768+1)=0.99
α
l=1.75/(λ
l+1)=1.75/(0.768+1)=0.99
β
hsα
bf
tlh
0=1.096×0.99×1.57×1000×5×1.041=8859.628KN
V=F/n+M/L=(357+36.2)/5+1.35×1026.9/5.091=350.938kN
V=350.938kN≤min(β
hsα
bf
tbh
0,β
hsα
lf
tlh
0)=8859.628kN
满足要求 3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围:B+2h
0=1.6+2×1.041=3.682m
a
b=3.6m≤B+2h
0=5+2×1.041=7.082m,a
l=3.6m≤B+2h
0=1.6+2×1.041=3.682m
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)、承台梁底部配筋
α
S1=M
min/(α
1f
cl'h
02)=0/(1×16.7×1×1000×(1.041×1000)2)=0
δ
1=1-(1-2α
S1)0.5=1-(1-2×0)0.5=0
γ
S1=1-δ
1/2=1-0/2=1
A
S1=M
min/(γ
S1h
0f
y1)=0/(1×1.041×1000×300)=0mm2
最小配筋率:ρ=max(0.2,45f
t/f
y1)=max(0.2,45×1.57/300)=0.236 %
梁底需要配筋:
A
1=max(A
S1,ρlh
0)=max(0,0.236/100×1×1000×1.041×1000)=2451.555mm2
a为钢筋间距
A
s1'=(πd2/4)n1 =3.1415×222/4×8=3040.972
梁底部实际配筋:A
s1'=3040.972mm2≥A
1=2451.555mm2
满足要求
(2)、承台梁上部配筋
α
S2=M
max/(α
2f
cl'h
02)=1284.75/(1×16.7×1×1000×(1.041×1000)2)=1e-07
δ
2=1-(1-2α
S2)0.5=1-(1-2×1e-07)0.5=1e-07
γ
S2=1-δ
2/2=1-1e-07/2=1
A
S2=M
max/(γ
S2h
0f
y2)=1284.75/(1×1.041×1000×300)=0.004mm2
最小配筋率:ρ=max(0.2,45f
t/f
y2)=max(0.2,45×1.57/300)=0.236 %
梁上部需要配筋:
A
2=max(A
S2,ρl'h
0)=max(0.004,0.236/100×1×1000×1.041×1000)=2451.555mm2
a为钢筋间距