矩形板式基础计算书.docx
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矩形板式基础计算书
矩形板式基础计算书
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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
QTZ60（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）
45
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B（m）
1.8
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）
71.1
起重臂重心至塔身中心距离RG1（m）
29.4
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）
18.2
最小起重荷载Qmin（kN）
15
最大吊物幅度RQmin（m）
60
最大起重力矩M2（kN·m）
Max[60×18.2，15×60]＝1092
平衡臂自重G3（kN）
53.48
平衡臂重心至塔身中心距离RG3（m）
8.67
平衡块自重G4（kN）
150
平衡块重心至塔身中心距离RG4（m）
13.77
2、风荷载标准值ωk（kN/m2）
工程所在地
广西贺州市
基本风压ω0（kN/m2）
工作状态
0.2
非工作状态
0.35
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
1.763
非工作状态
1.815
风压等效高度变化系数μz
0.862
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
0.8×1.2×1.763×1.95×0.862×0.2＝0.569
非工作状态
0.8×1.2×1.815×1.95×0.862×0.35＝1.025
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+71.1+3.8+53.48+150＝529.38
起重荷载标准值Fqk（kN）
60
竖向荷载标准值Fk（kN）
529.38+60＝589.38
水平荷载标准值Fvk（kN）
0.569×0.35×1.8×45＝16.131
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
71.1×29.4+3.8×18.2-53.48×8.67-150×13.77+0.9×（1092+0.5×16.131×45）＝939.781
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'（kN）
Fk1＝529.38
水平荷载标准值Fvk'（kN）
1.025×0.35×1.8×45＝29.059
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
71.1×29.4+3.8×0-53.48×8.67-150×13.77+0.5×29.059×45＝214.996
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＝1.2×529.38＝635.256
起重荷载设计值FQ（kN）
1.4FQk＝1.4×60＝84
竖向荷载设计值F（kN）
635.256+84＝719.256
水平荷载设计值Fv（kN）
1.4Fvk＝1.4×16.131＝22.583
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.2×（71.1×29.4+3.8×18.2-53.48×8.67-150×13.77）+1.4×0.9×（1092+0.5×16.131×45）＝1389.628
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
1.2Fk'＝1.2×529.38＝635.256
水平荷载设计值Fv'（kN）
1.4Fvk'＝1.4×29.059＝40.683
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.2×（71.1×29.4+3.8×0-53.48×8.67-150×13.77）+1.4×0.5×29.059×45＝388.761
三、基础验算
基础布置图
基础布置
基础长l（m）
5.6
基础宽b（m）
5.6
基础高度h（m）
1.5
基础参数
基础混凝土强度等级
C35
基础混凝土自重γc（kN/m3）
24
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）
50
地基参数
地基承载力特征值fak（kPa）
135
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
1.6
基础底面以下的土的重度γ（kN/m3）
18.4
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）
1.5
修正后的地基承载力特征值fa（kPa）
179.752
软弱下卧层
基础底面至软弱下卧层顶面的距离z（m）
6
地基压力扩散角θ（°）
20
软弱下卧层顶地基承载力特征值fazk（kPa）
135
软弱下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值faz（kPa）
362.152
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）
5600
基础及其上土的自重荷载标准值：
Gk=blhγc=5.6×5.6×1.5×24=1128.96kN
基础及其上土的自重荷载设计值：
G=1.2Gk=1.2×1128.96=1354.752kN
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）
=71.1×29.4+3.8×18.2-53.48×8.67-150×13.77+0.9×（1092+0.5×16.131×45/1.2）
=885.339kN·m
Fvk''=Fvk/1.2=16.131/1.2=13.442kN
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×（71.1×29.4+3.8×18.2-53.48×8.67-150×13.77）+1.4×0.9×（1092+0.5×16.131×45/1.2）
=1313.409kN·m
Fv''=Fv/1.2=22.583/1.2=18.82kN
基础长宽比：
l/b=5.6/5.6=1≤1.1，基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=5.6×5.62/6=29.269m3
Wy=bl2/6=5.6×5.62/6=29.269m3
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=939.781×5.6/（5.62+5.62）0.5=664.526kN·m
Mky=Mkl/（b2+l2）0.5=939.781×5.6/（5.62+5.62）0.5=664.526kN·m
1、偏心距验算
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
=（589.38+1128.96）/31.36-664.526/29.269-664.526/29.269=9.386kPa≥0
偏心荷载合力作用点在核心区内。
2、基础底面压力计算
Pkmin=9.386kPa
Pkmax=（Fk+Gk）/A+Mkx/Wx+Mky/Wy
=（589.38+1128.96）/31.36+664.526/29.269+664.526/29.269=100.202kPa
3、基础轴心荷载作用应力
Pk=（Fk+Gk）/（lb）=（589.38+1128.96）/（5.6×5.6）=54.794kN/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）
=135.00+0.30×18.40×（5.60-3）+1.60×19.00×（1.50-0.5）=179.75kPa
（2）、轴心作用时地基承载力验算
Pk=54.794kPa≤fa=179.752kPa
满足要求！
（3）、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=100.202kPa≤1.2fa=1.2×179.752=215.702kPa
满足要求！
5、基础抗剪验算
基础有效高度：
h0=h-δ=1500-（50+22/2）=1439mm
X轴方向净反力：
Pxmin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（589.380/31.360-（885.339+13.443×1.500）/29.269）=-16.393kN/m2
Pxmax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（589.380/31.360+（885.339+13.443×1.500）/29.269）=67.137kN/m2
假设Pxmin=0,偏心安全，得
P1x=（（b+B）/2）Pxmax/b=（（5.600+1.800）/2）×67.137/5.600=44.358kN/m2
Y轴方向净反力：
Pymin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（589.380/31.360-（885.339+13.443×1.500）/29.269）=-16.393kN/m2
Pymax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（589.380/31.360+（885.339+13.443×1.500）/29.269）=67.137kN/m2
假设Pymin=0,偏心安全，得
P1y=（（l+B）/2）Pymax/l=（（5.600+1.800）/2）×67.137/5.600=44.358kN/m2
基底平均压力设计值：
px=（Pxmax+P1x）/2=（67.137+44.358）/2=55.747kN/m2
py=（Pymax+P1y）/2=（67.137+44.358）/2=55.747kPa
基础所受剪力：
Vx=|px|（b-B）l/2=55.747×（5.6-1.8）×5.6/2=593.153kN
Vy=|py|（l-B）b/2=55.747×（5.6-1.8）×5.6/2=593.153kN
X轴方向抗剪：
h0/l=1439/5600=0.257≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×5600×1439=33643.82kN≥Vx=593.153kN
满足要求！
Y轴方向抗剪：
h0/b=1439/5600=0.257≤4
0.25βcfcbh0=0.25×1×16.7×5600×1439=33643.82kN≥Vy=593.153kN
满足要求！
6、软弱下卧层验算
基础底面处土的自重压力值：
pc=dγm=1.5×19=28.5kPa
下卧层顶面处附加压力值：
pz=lb（Pk-pc）/（（b+2ztanθ）（l+2ztanθ））
=（5.6×5.6×（54.794-28.5））/（（5.6+2×6×tan20°）×（5.6+2×6×tan20°））=8.299kPa
软弱下卧层顶面处土的自重压力值：
pcz=zγ=6×18.4=110.4kPa
软弱下卧层顶面处修正后地基承载力特征值
faz=fazk+ηbγ（b-3）+ηdγm（d+z-0.5）
=135.00+0.30×18.40×（5.60-3）+1.60×19.00×（6.00+1.50-0.5）=362.15kPa
作用在软弱下卧层顶面处总压力：
pz+pcz=8.299+110.4=118.699kPa≤faz=362.152kPa
满足要求！
7、地基变形验算
倾斜率：
tanθ=|S1-S2|/b'=|20-20|/5600=0≤0.001
满足要求！
四、基础配筋验算
基础底部长向配筋
HRB400Φ22@180
基础底部短向配筋
HRB400Φ22@180
基础顶部长向配筋
HRB400Φ22@180
基础顶部短向配筋
HRB400Φ22@180
1、基础弯距计算
基础X向弯矩：
MⅠ=（b-B）2pxl/8=（5.6-1.8）2×55.747×5.6/8=563.495kN·m
基础Y向弯矩：
MⅡ=（l-B）2pyb/8=（5.6-1.8）2×55.747×5.6/8=563.495kN·m
2、基础配筋计算
（1）、底面长向配筋面积
αS1=|MⅡ|/（α1fcbh02）=563.495×106/（1×16.7×5600×14392）=0.003
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.003）0.5=0.003
γS1=1-ζ1/2=1-0.003/2=0.999
AS1=|MⅡ|/（γS1h0fy1）=563.495×106/（0.999×1439×360）=1089mm2
基础底需要配筋：
A1=max（1089，ρbh0）=max（1089，0.0015×5600×1439）=12088mm2
基础底长向实际配筋：
As1'=12200mm2≥A1=12088mm2
满足要求！
（2）、底面短向配筋面积
αS2=|MⅠ|/（α1fclh02）=563.495×106/（1×16.7×5600×14392）=0.003
ζ2=1-（1-2αS2）0.5=1-（1-2×0.003）0.5=0.003
γS2=1-ζ2/2=1-0.003/2=0.999
AS2=|MⅠ|/（γS2h0fy2）=563.495×106/（0.999×1439×360）=1089mm2
基础底需要配筋：
A2=max（1089，ρlh0）=max（1089，0.0015×5600×1439）=12088mm2
基础底短向实际配筋：
AS2'=12200mm2≥A2=12088mm2
满足要求！
（3）、顶面长向配筋面积
基础顶长向实际配筋：
AS3'=12200mm2≥0.5AS1'=0.5×12200=6100mm2
满足要求！
（4）、顶面短向配筋面积
基础顶短向实际配筋：
AS4'=12200mm2≥0.5AS2'=0.5×12200=6100mm2
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
基础配筋图
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