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