矩形板式桩基础计算书张家港分析解析.docx
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矩形板式桩基础计算书张家港分析解析
张家港市新庄花苑一标段矩形板式桩基础计算书
一、工程概况
塔吊均用40吨米的塔吊，基础顶面距地库顶面距离300，塔吊基础厚1米，桩顶基础应比地库底板底1.5米。
查地质报告，按最差的剖面土质及实际情况进行计算。
打预制方桩400*400或圆桩直径400，桩体混凝土C40，主筋HEB40016，螺旋箍筋HPB2358@200，桩有限长度为15米，可打入地址勘探报告的6、7层土中。
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、张家港新庄花苑地址勘查报告。
一、塔机属性
塔机型号
QTZ40（浙江建机）
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
型钢
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）
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
小车最小工作幅度RG2（m）
0
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）
89.4
平衡块重心至塔身中心距离RG4（m）
11.8
2、风荷载标准值ωk（kN/m2）
工程所在地
江苏苏州张家港
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
1.643
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＝0.786
非工作状态
0.8×1.2×1.643×1.95×1.32×0.45＝1.827
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）
251+37.4+3.8+19.8+89.4＝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）
0.786×0.35×1.6×43＝18.927
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8+0.9×（690+0.5×18.927×43）＝674.077
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）
1.827×0.35×1.6×43＝43.994
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
37.4×22+3.8×0-19.8×6.3-89.4×11.8+0.5×43.994×43＝589.011
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）
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＝1.4×18.927＝26.498
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.2×（37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8）+1.4×0.9×（690+0.5×18.927×43）＝1006.34
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'＝1.4×43.994＝61.592
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.2×（37.4×22+3.8×0-19.8×6.3-89.4×11.8）+1.4×0.5×43.994×43＝895.987
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h（m）
1
承台长l（m）
4.5
承台宽b（m）
4.5
承台长向桩心距al（m）
1.6
承台宽向桩心距ab（m）
1.6
桩直径d（m）
0.4
承台参数
承台混凝土等级
C30
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
基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl（hγc+h'γ'）=4.5×4.5×（1×25+0×19）=506.25kN
承台及其上土的自重荷载设计值：
G=1.2Gk=1.2×506.25=607.5kN
桩对角线距离：
L=（ab2+al2）0.5=（1.62+1.62）0.5=2.263m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：
Qk=（Fk+Gk）/n=（461.4+506.25）/4=241.912kN
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+506.25）/4+（674.077+18.927×1）/2.263=548.18kN
Qkmin=（Fk+Gk）/n-（Mk+FVkh）/L
=（461.4+506.25）/4-（674.077+18.927×1）/2.263=-64.355kN
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+607.5）/4+（1006.34+26.498×1）/2.263=749.749kN
Qmin=（F+G）/n-（M+Fvh）/L
=（565.68+607.5）/4-（1006.34+26.498×1）/2.263=-163.159kN
四、桩承载力验算
桩参数
桩混凝土强度等级
C40
桩基成桩工艺系数ψC
0.85
桩混凝土自重γz（kN/m3）
25
桩混凝土保护层厚度б（mm）
35
桩入土深度lt（m）
15
桩配筋
自定义桩身承载力设计值
是
桩身承载力设计值
7089.221
桩裂缝计算
钢筋弹性模量Es（N/mm2）
200000
法向预应力等于零时钢筋的合力Np0（kN）
100
最大裂缝宽度ωlim（mm）
0.2
普通钢筋相对粘结特性系数V
1
预应力钢筋相对粘结特性系数V
0.8
地基属性
地下水位至地表的距离hz（m）
0
承台埋置深度d（m）
1.8
是否考虑承台效应
是
承台效应系数ηc
0.1
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
3
18
0
0.7
70
杂填土
4.3
35
0
0.6
110
粘性土
13.2
30
800
0.7
130
粉土
3.1
48
0
0.65
150
粉细砂
10.8
50
2600
0.6
160
1、桩基竖向抗压承载力计算
桩身周长：
u=πd=3.14×0.4=1.257m
桩端面积：
Ap=πd2/4=3.14×0.42/4=0.126m2
承载力计算深度：
min（b/2,5）=min（4.5/2,5）=2.25m
fak=（2.25×70）/2.25=157.5/2.25=70kPa
承台底净面积：
Ac=（bl-nAp）/n=（4.5×4.5-4×0.126）/4=4.937m2
复合桩基竖向承载力特征值：
Ra=uΣqsia·li+qpa·Ap+ηcfakAc=1.257×（1.2×18+4.3×35+9.5×30）+800×0.126+0.1×70×4.937=709.498kN
Qk=241.912kN≤Ra=709.498kN
Qkmax=548.18kN≤1.2Ra=1.2×709.498=851.397kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-64.355kN<0
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：
Qk'=64.355kN
桩身位于地下水位以下时，位于地下水位以下的桩自重按桩的浮重度计算，
桩身的重力标准值：
Gp=ltAp（γz-10）=15×0.126×（25-10）=28.274kN
Ra'=uΣλiqsiali+Gp=1.257×（0.7×1.2×18+0.6×4.3×35+0.7×9.5×30）+28.274
=411.448kN
Qk'=64.355kN≤Ra'=411.448kN
满足要求！
3、桩身承载力计算
纵向普通钢筋截面面积：
As=nπd2/4=8×3.142×162/4=1608mm2
（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=749.749kN
桩身结构竖向承载力设计值：
R=7089.221kN
满足要求！
（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=163.159kN
fyAS=360×1608.495×10-3=579.058kN
Q'=163.159kN≤fyAS=579.058kN
满足要求！
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×100%=（1608.495/（0.126×106））×100%=1.28%≥0.65%
满足要求！
5、裂缝控制计算
裂缝控制按三级裂缝控制等级计算。
（1）、纵向受拉钢筋配筋率
有效受拉混凝土截面面积：
Ate=d2π/4=4002π/4=125664mm2
ρte=（As+Aps）/Ate=（1608.495+0）/125664=0.013≥0.01
取ρte=0.013
（2）、纵向钢筋等效应力
σsk=Qk'/As=64.355×103/1608.495=40.009N/mm2
（3）、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数
ψ=1.1-0.65ftk/（ρteσsk）=1.1-0.65×2.39/（0.013×40.009）=-1.933
取ψ=0.2
（4）、受拉区纵向钢筋的等效直径
dep=Σnidi2/Σniνidi=（8×162+0×10.72）/（8×1×16+0×0.8×10.7）=16mm
（5）、最大裂缝宽度
ωmax=αcrψσsk（1.9c+0.08dep/ρte）/Es=2.7×0.2×40.009×（1.9×35+0.08×16/0.013）/200000=0.018mm≤ωlim=0.2mm
满足要求！
五、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
HRB335Φ18@120
承台底部短向配筋
HRB335Φ18@120
承台顶部长向配筋
HRB335Φ18@120
承台顶部短向配筋
HRB335Φ18@120
1、荷载计算
承台有效高度：
h0=1000-50-18/2=941mm
M=（Qmax+Qmin）L/2=（749.749+（-163.159））×2.263/2=663.651kN·m
X方向：
Mx=Mab/L=663.651×1.6/2.263=469.272kN·m
Y方向：
My=Mal/L=663.651×1.6/2.263=469.272kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=565.68/4+1006.34/2.263=586.164kN
受剪切承载力截面高度影响系数：
βhs=（800/941）1/4=0.96
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：
a1b=（ab-B-d）/2=（1.6-1.6-0.4）/2=-0.2m
a1l=（al-B-d）/2=（1.6-1.6-0.4）/2=-0.2m
剪跨比：
λb'=a1b/h0=-200/941=-0.213，取λb=0.25；
λl'=a1l/h0=-200/941=-0.213，取λl=0.25；
承台剪切系数：
αb=1.75/（λb+1）=1.75/（0.25+1）=1.4
αl=1.75/（λl+1）=1.75/（0.25+1）=1.4
βhsαbftbh0=0.96×1.4×1.43×103×4.5×0.941=8140.317kN
βhsαlftlh0=0.96×1.4×1.43×103×4.5×0.941=8140.317kN
V=586.164kN≤min（βhsαbftbh0，βhsαlftlh0）=8140.317kN
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+2×0.941=3.482m
ab=1.6m≤B+2h0=3.482m，al=1.6m≤B+2h0=3.482m
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）=469.272×106/（1.04×14.3×4500×9412）=0.008
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.008）0.5=0.008
γS1=1-ζ1/2=1-0.008/2=0.996
AS1=My/（γS1h0fy1）=469.272×106/（0.996×941×300）=1669mm2
最小配筋率：
ρ=max（0.2,45ft/fy1）=max（0.2,45×1.43/300）=max（0.2,0.214）=0.214%
梁底需要配筋：
A1=max（AS1,ρbh0）=max（1669,0.0021×4500×941）=9084mm2
承台底长向实际配筋：
AS1'=9798mm2≥A1=9084mm2
满足要求！
（2）、承台底面短向配筋面积
αS2=Mx/（α2fcbh02）=469.272×106/（1.04×14.3×4500×9412）=0.008
ζ2=1-（1-2αS2）0.5=1-（1-2×0.008）0.5=0.008
γS2=1-ζ2/2=1-0.008/2=0.996
AS2=Mx/（γS2h0fy1）=469.272×106/（0.996×941×300）=1669mm2
最小配筋率：
ρ=max（0.2,45ft/fy1）=max（0.2,45×1.43/300）=max（0.2,0.214）=0.214%
梁底需要配筋：
A2=max（9674,ρlh0）=max（9674,0.0021×4500×941）=9084mm2
承台底短向实际配筋：
AS2'=9798mm2≥A2=9084mm2
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'=9798mm2≥0.5AS1'=0.5×9798=4899mm2
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'=9798mm2≥0.5AS2'=0.5×9798=4899mm2
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。
六、配筋示意图
承台配筋图
桩配筋图
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