矩形板式基础计算书5511.docx
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矩形板式基础计算书5511
矩形板式基础计算书
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、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
一、塔机属性
塔机型号
QTZ63
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）
44
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）
442
起重臂自重G1（kN）
95
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）
13
最小起重荷载Qmin（kN）
10
最大吊物幅度RQmin（m）
55
最大起重力矩M2（kN·m）
Max[60×13，10×55]＝780
平衡臂自重G3（kN）
48
平衡臂重心至塔身中心距离RG3（m）
6.8
平衡块自重G4（kN）
115
平衡块重心至塔身中心距离RG4（m）
12
2、风荷载标准值ωk（kN/m2）
工程所在地
河北唐山市
基本风压ω0（kN/m2）
工作状态
0.2
非工作状态
0.4
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽，小车变幅
地面粗糙度
C类（有密集建筑群的城市市区）
风振系数βz
工作状态
1.77
非工作状态
1.83
风压等效高度变化系数μz
0.94
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
0.8×1.2×1.77×1.95×0.94×0.2＝0.63
非工作状态
0.8×1.2×1.83×1.95×0.94×0.4＝1.29
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）
442+95+3.8+48+115＝703.8
起重荷载标准值Fqk（kN）
60
竖向荷载标准值Fk（kN）
703.8+60＝763.8
水平荷载标准值Fvk（kN）
0.63×0.35×1.6×44＝15.52
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
95×22+3.8×13-48×6.8-115×12+0.9×（780+0.5×15.52×44）＝1442.3
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'（kN）
Fk1＝703.8
水平荷载标准值Fvk'（kN）
1.29×0.35×1.6×44＝31.79
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
95×22-48×6.8-115×12+0.5×31.79×44＝1082.98
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＝1.2×703.8＝844.56
起重荷载设计值FQ（kN）
1.4FQk＝1.4×60＝84
竖向荷载设计值F（kN）
844.56+84＝928.56
水平荷载设计值Fv（kN）
1.4Fvk＝1.4×15.52＝21.73
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.2×（95×22+3.8×13-48×6.8-115×12）+1.4×0.9×（780+0.5×15.52×44）＝1932.61
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
1.2Fk'＝1.2×703.8＝844.56
水平荷载设计值Fv'（kN）
1.4Fvk'＝1.4×31.79＝44.51
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.2×（95×22-48×6.8-115×12）+1.4×0.5×31.79×44＝1439.45
三、基础验算
矩形板式基础布置图
基础布置
基础长l（m）
5
基础宽b（m）
5
基础高度h（m）
1.35
基础参数
基础混凝土强度等级
C35
基础混凝土自重γc（kN/m3）
25
基础上部覆土厚度h’（m）
0
基础上部覆土的重度γ’（kN/m3）
19
基础混凝土保护层厚度δ（mm）
40
地基参数
地基承载力特征值fak（kPa）
150
基础宽度的地基承载力修正系数ηb
0.3
基础埋深的地基承载力修正系数ηd
1.2
基础底面以下的土的重度γ（kN/m3）
19
基础底面以上土的加权平均重度γm（kN/m3）
19
基础埋置深度d（m）
1.2
修正后的地基承载力特征值fa（kPa）
177.36
地基变形
基础倾斜方向一端沉降量S1（mm）
20
基础倾斜方向另一端沉降量S2（mm）
20
基础倾斜方向的基底宽度b'（mm）
5000
基础及其上土的自重荷载标准值：
Gk=blhγc=5×5×1.35×25=843.75kN
基础及其上土的自重荷载设计值：
G=1.2Gk=1.2×843.75=1012.5kN
荷载效应标准组合时，平行基础边长方向受力：
Mk''=G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4+0.9×（M2+0.5FvkH/1.2）
=95×22+3.8×13-48×6.8-115×12+0.9×（780+0.5×15.52×44/1.2）
=1391.08kN·m
Fvk''=Fvk/1.2=15.52/1.2=12.93kN
荷载效应基本组合时，平行基础边长方向受力：
M''=1.2×（G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4）+1.4×0.9×（M2+0.5FvkH/1.2）
=1.2×95×22+3.8×13-48×6.8-115×12）+1.4×0.9×（780+0.5×15.52×44/1.2）
=1860.91kN·m
Fv''=Fv/1.2=21.73/1.2=18.11kN
基础长宽比：
l/b=5/5=1≤1.1，基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=5×52/6=20.83m3
Wy=bl2/6=5×52/6=20.83m3
相应于荷载效应标准组合时，同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩：
Mkx=Mkb/（b2+l2）0.5=1442.3×5/（52+52）0.5=1019.86kN·m
Mky=Mkl/（b2+l2）0.5=1442.3×5/（52+52）0.5=1019.86kN·m
1、偏心距验算
（1）、偏心位置
相应于荷载效应标准组合时，基础边缘的最小压力值：
Pkmin=（Fk+Gk）/A-Mkx/Wx-Mky/Wy
=（763.8+843.75）/25-1019.86/20.83-1019.86/20.83=-33.6<0
偏心荷载合力作用点在核心区外。
（2）、偏心距验算
偏心距：
e=（Mk+FVkh）/（Fk+Gk）=（1442.3+15.52×1.35）/（763.8+843.75）=0.91m
合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离：
a=（52+52）0.5/2-0.91=2.63m
偏心距在x方向投影长度：
eb=eb/（b2+l2）0.5=0.91×5/（52+52）0.5=0.64m
偏心距在y方向投影长度：
el=el/（b2+l2）0.5=0.91×5/（52+52）0.5=0.64m
偏心荷载合力作用点至eb一侧x方向基础边缘的距离：
b'=b/2-eb=5/2-0.64=1.86m
偏心荷载合力作用点至el一侧y方向基础边缘的距离：
l'=l/2-el=5/2-0.64=1.86m
b'l'=1.86×1.86=3.45m2≥0.125bl=0.125×5×5=3.12m2
满足要求！
2、基础底面压力计算
荷载效应标准组合时，基础底面边缘压力值
Pkmin=-33.6kPa
Pkmax=（Fk+Gk）/3b'l'=（763.8+843.75）/（3×1.86×1.86）=155.5kPa
3、基础轴心荷载作用应力
Pk=（Fk+Gk）/（lb）=（763.8+843.75）/（5×5）=64.3kN/m2
4、基础底面压力验算
（1）、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）
=150.00+0.30×19.00×（5.00-3）+1.20×19.00×（1.20-0.5）=177.36kPa
（2）、轴心作用时地基承载力验算
Pk=64.3kPa≤fa=177.36kPa
满足要求！
（3）、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=155.5kPa≤1.2fa=1.2×177.36=212.83kPa
满足要求！
5、基础抗剪验算
基础有效高度：
h0=h-δ=1350-（40+25/2）=1298mm
X轴方向净反力：
Pxmin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（763.800/25.000-（1391.080+12.933×1.350）/20.833）=-50.028kN/m2
Pxmax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（763.800/25.000+（1391.080+12.933×1.350）/20.833）=132.519kN/m2
假设Pxmin=0,偏心安全，得
P1x=（（b+B）/2）Pxmax/b=（（5.000+1.600）/2）×132.519/5.000=87.462kN/m2
Y轴方向净反力：
Pymin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（763.800/25.000-（1391.080+12.933×1.350）/20.833）=-50.028kN/m2
Pymax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（763.800/25.000+（1391.080+12.933×1.350）/20.833）=132.519kN/m2
假设Pymin=0,偏心安全，得
P1y=（（l+B）/2）Pymax/l=（（5.000+1.600）/2）×132.519/5.000=87.462kN/m2
基底平均压力设计值：
px=（Pxmax+P1x）/2=（132.52+87.46）/2=109.99kN/m2
py=（Pymax+P1y）/2=（132.52+87.46）/2=109.99kPa
基础所受剪力：
Vx=|px|（b-B）l/2=109.99×（5-1.6）×5/2=934.92kN
Vy=|py|（l-B）b/2=109.99×（5-1.6）×5/2=934.92kN
X轴方向抗剪：
h0/l=1298/5000=0.26≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×5000×1298=27095.75kN≥Vx=934.92kN
满足要求！
Y轴方向抗剪：
h0/b=1298/5000=0.26≤4
0.25βcfcbh0=0.25×1×16.7×5000×1298=27095.75kN≥Vy=934.92kN
满足要求！
6、地基变形验算
倾斜率：
tanθ=|S1-S2|/b'=|20-20|/5000=0≤0.001
满足要求！
四、基础配筋验算
基础底部长向配筋
HRB335Φ25@200
基础底部短向配筋
HRB335Φ25@200
基础顶部长向配筋
HRB335Φ25@200
基础顶部短向配筋
HRB335Φ25@200
1、基础弯距计算
基础X向弯矩：
MⅠ=（b-B）2pxl/8=（5-1.6）2×109.99×5/8=794.68kN·m
基础Y向弯矩：
MⅡ=（l-B）2pyb/8=（5-1.6）2×109.99×5/8=794.68kN·m
2、基础配筋计算
（1）、底面长向配筋面积
αS1=|MⅡ|/（α1fcbh02）=794.68×106/（1×16.7×5000×12982）=0.006
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.006）0.5=0.006
γS1=1-ζ1/2=1-0.006/2=0.997
AS1=|MⅡ|/（γS1h0fy1）=794.68×106/（0.997×1298×300）=2047mm2
基础底需要配筋：
A1=max（2047，ρbh0）=max（2047，0.0015×5000×1298）=9735mm2
基础底长向实际配筋：
As1'=12756mm2≥A1=9735mm2
满足要求！
（2）、底面短向配筋面积
αS2=|MⅠ|/（α1fclh02）=794.68×106/（1×16.7×5000×12982）=0.006
ζ2=1-（1-2αS2）0.5=1-（1-2×0.006）0.5=0.006
γS2=1-ζ2/2=1-0.006/2=0.997
AS2=|MⅠ|/（γS2h0fy2）=794.68×106/（0.997×1298×300）=2047mm2
基础底需要配筋：
A2=max（2047，ρlh0）=max（2047，0.0015×5000×1298）=9735mm2
基础底短向实际配筋：
AS2'=12756mm2≥A2=9735mm2
满足要求！
（3）、顶面长向配筋面积
基础顶长向实际配筋：
AS3'=12756mm2≥0.5AS1'=0.5×12756=6378mm2
满足要求！
（4）、顶面短向配筋面积
基础顶短向实际配筋：
AS4'=12756mm2≥0.5AS2'=0.5×12756=6378mm2
满足要求！
（5）、基础竖向连接筋配筋面积
基础竖向连接筋为双向Φ10@500。
五、配筋示意图
矩形板式基础配筋图
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