单桩计算书.docx
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单桩计算书
40m单管塔单桩基础
计
算
书
编制：
校核：
审批：
2014年5月
目录
1柱截面设计3
1.1受压计算3
1.1.1偏压计算3
1.1.2轴压验算4
1.2受剪计算5
1.2.1x方向受剪计算5
1.2.2y方向受剪计算5
1.3配置钢筋6
2桩配筋计算6
3单桩水平承载力验算：
8
3.1基本资料8
3.2计算结果8
3.3水平位移验算：
10
4承台受冲切、受剪切承载力验算：
11
4.1冲切验算11
4.2承台配筋11
1柱截面设计
已知条件及计算要求：
（1）已知条件：
矩形柱
b=2000mm，h=2000mm
计算长度L=1.30m
砼强度等级C30，fc=14.30N/mm2ft=1.43N/mm2
纵筋级别HRB400，fy=360N/mm2，fy'=360N/mm2
箍筋级别HRB335，fy=300N/mm2
轴力设计值N=100.00kN
弯矩设计值Mx=3000.00kN.m，My=0.00kN.m
剪力设计值Vy=75.00kN，Vx=0.00kN
（2）计算要求：
1.受压计算
2.受剪计算
3.冲切计算
1.1受压计算
1.1.1偏压计算
（1）计算相对界限受压区高度ξb《混凝土规范》式6.2.7-1:
（2）计算轴向压力作用点至钢筋合力点距离e:
（3）计算配筋
且N=100.00kN≤Nb=28943.20kN,按照大偏心受压构件计算,根据《混凝土规范》6.2.17:
因x=3.5mm<2as=90mm,取x=90.0mm
1.1.2轴压验算
（1）计算稳定系数φ
根据《混凝土规范》表6.2.15:
取稳定系数φ=1.000
（2）计算配筋,根据《混凝土规范》公式6.2.15:
取As=0mm2
偏压计算配筋:
x方向Asx=4234mm2
:
y方向Asy=0mm2
轴压计算配筋:
x方向Asx=0mm2
:
y方向Asy=0mm2
计算配筋结果:
x方向Asx=4234mm2
y方向Asy=0mm2
最终配筋面积:
x方向单边:
Asx=4234mm2≤ρmin×A=0.0020×4000000=8000mm2,取Asx=8000mm2
y方向单边:
Asy=4234mm2≤ρmin×A=0.0020×4000000=8000mm2,取Asy=8000mm2
全截面:
As=2×Asx+2×Asy=32000mm2>ρmin×A=0.0055×4000000=22000mm2
1.2受剪计算
1.2.1x方向受剪计算
剪力为零,采用构造配筋:
由于箍筋不加密,故ρvmin=0.2%
1.2.2y方向受剪计算
λy=20.5>3.0,取λy=3.0
（1）截面验算,根据《混凝土规范》式6.3.1:
hw/b=1.0≤4,受剪截面系数取0.25
截面尺寸满足要求。
（2）配筋计算
根据《混凝土规范》式6.3.12:
箍筋采用构造配筋ρvmin=0.2﹪
计算箍筋构造配筋Asvmin/s:
故箍筋配筋量:
Asvy/s=2.073mm2/mm
1.3配置钢筋
（1）上部纵筋:
27E20（8482mm2ρ=0.21%）>As=8000mm2，配筋满足。
（2）下部纵筋:
27E20（8482mm2ρ=0.21%）>As=8000mm2，配筋满足。
（3）左右纵筋:
25E20（7854mm2ρ=0.20%）分配As=8168mm2>As=8000mm2，配筋满足。
箍筋:
D8@100五肢箍2.5mm2/mm
2桩配筋计算
依据《混凝土结构设计规范》
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其截面受压承载力计算：
（1）偏心受压构件，其偏心矩增大系数按下式计算：
式中l0──桩的计算长度，取l0=10.000m；
h──截面高度，取h=2.000m；
e0──轴向压力对截面重心的偏心矩，取e0=M/N=3.7m；
ea──附加偏心矩，取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的最大值，ea=0.067m；
ei=e0+ea=3.7+0.067=3.767m;
h0──截面有效高度，取h0=2.000-70.000×10-3=1.930m；
ξ1──偏心受压构件的截面曲率修正系数：
解得：
ξ1=0.5×14.300×3.142×106/（613.000×103）=36.648
由于ξ1大于1，取ξ1=1；
A──构件的截面面积，取A=π×d2/4=3.142m2；
ξ2──构件长细比对截面曲率的影响系数，l0/h小于15，ξ2取1.0；
经计算偏心增大系数η=1.010；
（2）偏心受压构件应符合下例规定：
，
式中As──全部纵向钢筋的截面面积；
r──圆形截面的半径，取r=1.000m；
rs──纵向钢筋重心所在圆周的半径，取rs=0.945m；
α──对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2π的比值，取α=0.450；
αt──中断纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，当α≤0.625时，按下式计算:
解得：
αt=0.350;
613.33≤0.450*1*14.3*π（1-sin2π*0.45/2π*0.45）+0.1*1.43As
As=4197mm2
由以上公式解得，只需构造配筋！
根据桩基础设计规范GB50007-2002第8.5.2条，桩基础最小配筋为0.2%~0.65%，现取0.2%，则桩纵筋截面面积：
As=3.14*（2000-55*2）2*0.25*0.2%=5608mm2
实配35Φ20（HRB400三级钢），其钢筋截面面积为As=314*35=10990mm2。
可满足要求。
3单桩水平承载力验算：
3.1基本资料
桩型：
灌注桩；桩顶约束情况：
铰接
圆桩直径d＝2000mm；桩身配筋率ρg＝0.2%
桩身混凝土强度等级C30，ft＝1.43N/mm2，Ec＝30000N/mm2；
纵向钢筋净保护层厚度c＝55mm；钢筋弹性模量Es＝200000N/mm2
桩顶的竖向力N＝83.3kN（压力）；桩侧土水平抗力系数的比例系数m＝2.5MN/m4；
桩的入土长度h＝13m
3.2计算结果
桩身换算截面受拉边缘的截面模量W0
扣除保护层厚度的桩直径d0＝d-2c＝2000-2*55＝1890mm
钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值αE＝Es/Ec＝200000/30000＝6.667
W0＝π·d·[d2+2（αE-1）·ρg·d02]/32
＝π*2*[22+2*（6.667-1）*0.002*1.892]/32＝0.801297m3
桩身抗弯刚度EI
桩身换算截面惯性矩I0＝W0·d0/2＝0.80130*1.89/2＝0.757229m4
EI＝0.85Ec·I0＝0.85*30000*1000*0.757229＝19309340kN·m2
桩的水平变形系数α按桩基规范式5.7.5确定：
α＝（m·b0/EI）1/5
圆形桩当直径d＞1m时b0＝0.9（d+1）＝0.9*（2+1）＝2.700m
α＝（m·b0/EI）^1/5＝（2500*2.7/19309340）^0.2＝0.20357（1/m）
桩的换算埋深αh＝0.2036*13＝2.65m
单桩其他参数
桩截面模量塑性系数γm，圆形截面取2
桩顶竖向力影响系数ζN，竖向压力取0.5
桩身换算截面积An＝π·d2·[1+（αE-1）·ρg]/4
＝π*22*[1+（6.7133-1）*0.002]/4＝3.1775m2
桩身配筋率小于0.65％的灌注桩的单桩水平承载力特征值按桩基规范式5.7.2-1确定：
Rha＝0.75α·γm·ft·W0·（1.25+22ρg）·[1+ζN·N/（γm·ft·An）]/νM
Rha＝0.75*0.2036*2*1433*0.80143*（1.25+22*0.002）
*[1+0.5*83.3/（2*1433*3.1775）]/0.601
＝759.5kN ≥HK=75KN
桩身水平承载力设计满足要求
3.3水平位移验算：
依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。
α＝（m·b0/EI）^1/5＝（2500*2.7/19309340）^0.2＝0.2036（1/m）
计算h-=αh=0.2036*13=2.6468
查表C.0.3-4求Af.Bf
Af=3.101
Bf=2.006
δHH=1/（α3*EI）*Af=1.9*10-5
δHM=1/（α2*EI）*Bf=2.51*10-6
X0=Ho*δHH+M0*δHM=53.6*1.9*10-5+2266.28*2.51*10-6
=0.0067m=6.7mm≤10mm
桩顶位移满足设计要求
4承台受冲切、受剪切承载力验算：
4.1冲切验算
根据要求承台冲切不需要验算
4.2承台配筋
按照最小配筋率ρ=0.15%计算配筋
As=ρbho=0.0015×3000×890=4005mm2
实配30Φ14（HRB400三级钢）双向，其钢筋截面面积为As=153*30=4590mm2。
承台配筋面积4590mm2大于4005mm2,满足要求。
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