矩形板式桩基础计算书

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、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 4、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

一、塔机属性

塔机型号 塔机状态的最大起吊高度H0(m) 塔机状态的计算高度H(m) 塔身桁架结构 塔身桁架结构宽度B(m) QTZ250(TC5610-6)-中联重科 40.5 61.5 方钢管 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) 起重臂自重G1(kN) 起重臂重心至塔身中心距离RG1(m) 小车和吊钩自重G2(kN) 小车最小工作幅度RG2(m) 最大起重荷载Qmax(kN) 最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m) 最小起重荷载Qmin(kN) 最大吊物幅度RQmin(m) 2074 148.2 35 4.9 3.5 160 13.7 10 70 最大起重力矩M2(kN·m) 平衡臂自重G3(kN) 平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m) 平衡块自重G4(kN) 平衡块重心至塔身中心距离RG4(m) Max[160×13.7，10×70]＝2192 72 6.4 180 12.2 2、风荷载标准值ωk(kN/m2) 工程所在地 2浙江 杭州市 工作状态 非工作状态 0.2 0.45 基本风压ω0(kN/m) 塔帽形状和变幅方式 地面粗糙度 锥形塔帽，小车变幅 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) 工作状态 1.586 1.3 风振系数βz 非工作状态 1.297 工作状态 风压等效高度变化系数μz 1.95 1.95 风荷载体型系数μs 非工作状态 1.2 0.35 工作状态 非工作状态 风向系数α 塔身前后片桁架的平均充实率α0 20.8×1.2×1.586×1.95×1.297×0.2＝0.77 0.8×1.2×1.3×1.95×1.297×0.45＝1.795 风荷载标准值ωk(kN/m) 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) 起重荷载标准值Fqk(kN) 竖向荷载标准值Fk(kN) 水平荷载标准值Fvk(kN) 2074+148.2+4.9+72+180＝2479.1 160 2479.1+160＝2639.1 0.77×0.35×1.6×61.5＝26.519 倾覆力矩标准值Mk(kN·m) 非工作状态 竖向荷载标准值Fk'(kN) 水平荷载标准值Fvk'(kN) 倾覆力矩标准值Mk'(kN·m) 148.2×35+4.9×13.7-72×6.4-180×12.2+0.9×(2192+0.5×26.519×61.5)＝5304.043 Fk1＝2479.1 1.795×0.35×1.6×61.5＝61.82 148.2×35+4.9×3.5-72×6.4-180×12.2+0.5×61.82×61.5＝4448.315 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) 起重荷载设计值FQ(kN) 竖向荷载设计值F(kN) 水平荷载设计值Fv(kN) 倾覆力矩设计值M(kN·m) 非工作状态 竖向荷载设计值F'(kN) 水平荷载设计值Fv'(kN) 倾覆力矩设计值M'(kN·m) 1.2Fk＝1.2×2479.1＝2974.92 1.4Fvk＝1.4×61.82＝86.548 1.2×(148.2×35+4.9×3.5-72×6.4-180×12.2)+1.4×0.5×61.82×61.5＝5718.171 ''1.2Fk1＝1.2×2479.1＝2974.92 1.4FQk＝1.4×160＝224 2974.92+224＝3198.92 1.4Fvk＝1.4×26.519＝37.127 1.2×(148.2×35+4.9×13.7-72×6.4-180×12.2)+1.4×0.9×(2192+0.5×26.519×61.5)＝6906.195 三、桩顶作用效应计算 承台布置 桩数n 承台长l(m) 承台长向桩心距al(m) 承台参数 承台混凝土等级 承台上部覆土厚度h'(m) 承台混凝土保护层厚度δ(mm) C35 0 50 承台混凝土自重γC(kN/m) 承台上部覆土的重度γ'(kN/m) 配置暗梁 334 5 3.4 承台高度h(m) 承台宽b(m) 承台宽向桩心距ab(m) 1.6 5 3.4 25 19 否 承台底标高d1(m) -1.5

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×(1.6×25+0×19)=1000kN

承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×1000=1200kN 桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(3.42+3.42)0.5=4.808m 1、荷载效应标准组合

轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(2639.1+1000)/4=909.775kN 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下： Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L

=(2639.1+1000)/4+(5304.043+26.519×1.6)/4.808=2021.695kN Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L

=(2639.1+1000)/4-(5304.043+26.519×1.6)/4.808=-202.145kN

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

=(3198.92+1200)/4+(6906.195+37.127×1.6)/4.808=2548.383kN Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L

=(3198.92+1200)/4-(6906.195+37.127×1.6)/4.808=-348.923kN

四、桩承载力验算

桩参数 桩类型 桩混凝土强度等级 桩混凝土自重γz(kN/m) 桩底标高d2(m) 桩有效长度lt(m) 桩配筋 桩身普通钢筋配筋 自定义桩身承载力设计值 桩裂缝计算 桩裂缝计算 23灌注桩 C35 25 -44.2 42.7 桩直径d(mm) 桩基成桩工艺系数ψC 桩混凝土保护层厚度б(mm) 800 0.75 50 HRB335 12Φ20 是 桩身承载力设计值 70.221 法向预应力等于零时钢筋的合力200000 Np0(kN) 100 钢筋弹性模量Es(N/mm) 普通钢筋相对粘结特性系数V 最大裂缝宽度ωlim(mm) 地基属性 地下水位至地表的距离hz(m) 是否考虑承台效应 1 0.2 裂缝控制等级 三级 1 是 自然地面标高d(m) 承台效应系数εc 0 0.1 承载力特征值抗拔系数 fak(kPa) 侧阻力特征值端阻力特征值土名称 土层厚度li(m) qsia(kPa) qpa(kPa) 杂填土 粘质粉土 砂质粉土 粉砂 淤泥质粉质粘土 淤泥质粉质粘土 淤泥质粘土 粘土 粉质粘土夹粉砂 园砾 1.8 2.7 4.3 8.6 7.6 6.4 4 7 1.5 3.5 0 18 20 25 8 9 8 16 30 50 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2300 0.1 0.7 0.7 0.65 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.5 0 150 160 210 85 90 75 110 210 350 1、桩基竖向抗压承载力计算 桩身周长：u=πd=3.14×0.8=2.513m 桩端面积：Ap=πd2/4=3.14×0.82/4=0.503m2 承载力计算深度：min(b/2,5)=min(5/2,5)=2.5m fak=(2.2×150)/2.5=330/2.5=132kPa

承台底净面积：Ac=(bl-nAp)/n=(5×5-4×0.503)/4=4.873m2 复合桩基竖向承载力特征值：

Ra=ψuΣqsia·li+qpa·Ap+εcfakAc=0.8×2.513×(2.7×18+4.3×20+8.6×25+7.6×8+6.4×9+4×8+7×16+1.5×30+0.3×50)+2300×0.503+0.1×132×4.873=2572.356kN Qk=909.775kN≤Ra=2572.356kN

Qkmax=2021.695kN≤1.2Ra=1.2×2572.356=3086.828kN 满足要求！

2、桩基竖向抗拔承载力计算 Qkmin=-202.145kN<0

按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk'=202.145kN

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=lt(γz-10)Ap=42.7×(25-10)×0.503=322.172kN

Ra'=ψuΣλiqsiali+Gp=0.8×2.513×(0.7×2.7×18+0.7×4.3×20+0.65×8.6×25+0.8×7.6×8+0.8×6.4×9+0.8×4×8+0.8×7×16+0.7×1.5×30+0.5×0.3×50)+322.172=1293.079kN Qk'=202.145kN≤Ra'=1293.079kN 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=12×3.142×202/4=3770mm2 (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=2548.383kN 桩身结构竖向承载力设计值：R=70.221kN Q=2548.383kN≤70.221kN 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=348.923kN fyAs=(300×3769.911)×10-3=1130.973kN Q'=348.923kN≤fyAs=1130.973kN 满足要求！ 4、桩身构造配筋计算

As/Ap×100%=(3769.911/(0.503×106))×100%=0.749%≥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=8002π/4=502655mm2 As/Ate=3769.911/502655=0.007< 0.01 取ρte=0.01

(2)、纵向钢筋等效应力

σsk=(Qk'-Np0)/As=(202.145×103-100×103)/3769.911=27.095N/mm2 (3)、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数

ψ=1.1-0.65ftk/(ρteσsk)=1.1-0.65×2.2/(0.01×27.095)=-4.178

取ψ=0.2

(4)、受拉区纵向钢筋的等效直径

dep=Σnidi2/Σniνidi=(12×202+15×10.72)/(12×1×20)=27.156mm (5)、最大裂缝宽度

ωmax=αcrψσsk(1.9c+0.08dep/ρte)/Es=2.7×0.2×27.095×(1.9×50+0.08×27.156/0.01)/200000=0.023mm≤ωlim=0.2mm 满足要求！

五、承台计算

承台配筋 承台底向配筋 承台顶向配筋 HRB335 Φ25@200 承台底部短向配筋 HRB335 Φ25@200 承台顶部短向配筋 HRB335 Φ25@200 HRB335 Φ25@200 1、荷载计算 承台有效高度：h0=1600-50-25/2=1538mm

M=(Qmax+Qmin)L/2=(2548.383+(-348.923))×4.808/2=5287.86kN·m X方向：Mx=Mab/L=5287.86×3.4/4.808=3739.082kN·m Y方向：My=Mal/L=5287.86×3.4/4.808=3739.082kN·m 2、受剪切计算

V=F/n+M/L=3198.92/4 + 6906.195/4.808=2236.029kN 受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1538)1/4=0.849

塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(3.4-1.6-0.8)/2=0.5m a1l=(al-B-d)/2=(3.4-1.6-0.8)/2=0.5m 剪跨比：λb'=a1b/h0=500/1538=0.325，取λb=0.325； λl'= a1l/h0=500/1538=0.325，取λl=0.325； 承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.325+1)=1.321 αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.325+1)=1.321 βhsαbftbh0=0.849×1.321×1.57×103×5×1.538=13540.965kN βhsαlftlh0=0.849×1.321×1.57×103×5×1.538=13540.965kN V=2236.029kN≤min(βhsαbftbh0， βhsαlftlh0)=13540.965kN

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+2×1.538=4.676m ab=3.4m≤B+2h0=4.676m，al=3.4m≤B+2h0=4.676m

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)=3739.082×106/(1.03×16.7×5000×15382)=0.018 δ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.018)0.5=0.019 γS1=1-δ1/2=1-0.019/2=0.991

AS1=My/(γS1h0fy1)=3739.082×106/(0.991×1538×300)=8180mm2 最小配筋率：ρ=0.15%

承台底需要配筋：A1=max(AS1, ρbh0)=max(8180,0.0015×5000×1538)=11535mm2 承台底长向实际配筋：AS1'=12763mm2≥A1=11535mm2 满足要求！

(2)、承台底面短向配筋面积

αS2= Mx/(α2fcbh02)=3739.082×106/(1.03×16.7×5000×15382)=0.018 δ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.018)0.5=0.019 γS2=1-δ2/2=1-0.019/2=0.991

AS2=Mx/(γS2h0fy1)=3739.082×106/(0.991×1538×300)=8180mm2 最小配筋率：ρ=0.15%

承台底需要配筋：A2=max(8180, ρlh0)=max(8180,0.0015×5000×1538)=11535mm2 承台底短向实际配筋：AS2'=12763mm2≥A2=11535mm2 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'=12763mm2≥0.5AS1'=0.5×12763=6382mm2 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'=12763mm2≥0.5AS2'=0.5×12763=6382mm2 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