塔吊板式基础安全计算书

一、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

4、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

二、参数信息

1）基本参数

（图1）    塔吊荷载示意图

（图2）    塔吊基础布置图

（图3）     承台配筋图

三、基础验算

1．    荷载计算

基础及其上土的自重荷载标准值：

Gk=blhγc=5.3×5.3×1.25×25=877.812kN

基础及其上土的自重荷载设计值：

G=1.35Gk=1.35×877.812=1185.047kN

荷载效应标准组合时，平行基础边长方向受力：

Mk''=1193.9kN·m

Fvk''=Fvk'/1.2=56.8/1.2=47.333kN

荷载效应基本组合时，平行基础边长方向受力：

M''=1.35×1193.9=1611.765kN·m

Fv''=Fv'/1.2=76.68/1.2=63.9kN

基础长宽比：l/b=5.3/5.3=1≤1.1，基础计算形式为方形基础。

Wx=lb2/6=5.3×5.32/6=24.813m3

Wy=bl2/6=5.32×5.3/6=24.813m3

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=1026.9×5.3/(5.32+5.32)0.5=726.128kN·m

Mky=Mkl/(b2+l2)0.5=1026.9×5.3/(5.32+5.32)0.5=726.128kN·m

2、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=(357+36.2+877.812)/(5.3×5.3)-726.128/24.813-726.128/24.813=-13.281<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)/(Fk1+Gk)=(1026.9+14.1×1.25)/(357+36.2+877.812)=0.822m

合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离：

a=(b2+l2)0.5/2-e=(5.32+5.32)0.5/2-0.822=2.926m

偏心距在x方向投影长度：eb=eb/(b2+l2)0.5=0.822×5.3/(5.32+5.32)0.5=0.581m

偏心距在y方向投影长度：el=el/(b2+l2)0.5=0.822×5.3/(5.32+5.32)0.5=0.581m

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=5.3/2-0.581=2.069m

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=5.3/2-0.581=2.069m

b'l'=2.069×2.069=4.28m2≥0.125bl=0.125×5.3×5.3=3.511m2

满足要求

3、基础底面压力计算

荷载效应标准组合时，基础底面边缘最大压力值

Pkmax=(Fk+Gk)/3b'l'=(357+36.2+877.812)/(3×2.069×2.069)=98.981kPa

4、基础轴心荷载作用应力

Pk=(Fk+Gk)/(lb)=(357+36.2+877.812)/(5.3×5.3)=45.248kN/m2

5、基础底面压力验算

(1)、修正后地基承载力特征值

 fa=fak=193kPa 

 (2)、轴心作用时地基承载力验算

Pk=45.248kPa≤fa=193kPa

满足要求

(3)、偏心作用时地基承载力验算

Pkmax=98.981kPa≤1.2fa=1.2×193=231.6kPa

满足要求

6、基础抗剪验算

基础有效高度：h0=h-δ=1.25-50/1000=1.2m

X轴方向净反力：

Pxmin=γ(Fk/A-(Mk''+Fvk''h)/Wx)=1.35×((357+36.2)/(5.3×5.3)-(1193.9+47.333×1.25)/24.813)=-49.279kN/m2

Pxmax=γ(Fk/A+(Mk''+Fvk''h)/Wx)=1.35×((357+36.2)/(5.3×5.3)+(1193.9+47.333×1.25)/24.813)=87.073kN/m2

假设Pxmin=0,偏心安全，得

P1x=Pxmax-((b-B)/2)(Pxmax-Pxmin)/b=87.073-((5.3-1.6)/2)×(87.073-(-49.279))/5.3=39.479kN/m2

Y轴方向净反力：

Pymin=γ(Fk/A-(Mk''+Fvk''h)/Wy)=1.35×((357+36.2)/(5.3×5.3)-(1193.9+47.333×1.25)/24.813)=-49.279kN/m2

Pymax=γ(Fk/A+(Mk''+Fvk''h)/Wy)=1.35×((357+36.2)/(5.3×5.3)+(1193.9+47.333×1.25)/24.813)=87.073kN/m2

假设Pymin=0,偏心安全，得

P1y=Pymax-((L-B)/2)(Pymax-Pymin)/l=87.073-((5.3-1.6)/2)×(87.073-(-49.279))/5.3=39.479kN/m2

基底平均压力设计值：Px=(Pxmax+P1x)/2=(87.073+39.479)/2=63.276kN/m2

基底平均压力设计值：Py=(Pymax+P1y)/2=(87.073+39.479)/2=63.276kN/m2

基础所受剪力：Vx=Px(b-B)l/2=63.276×(5.3-1.6)×5.3/2=620.42kN

基础所受剪力：Vy=Py(l-B)b/2=63.276×(5.3-1.6)×5.3/2=620.42kN

X轴方向抗剪：

h0/l=1.2/5.3=0.226≤4

0.25βcfclh0=0.25×1×11.9×5.3×1000×1.2×1000/1000=121kN≥Vx=620.42Kn

满足要求

Y轴方向抗剪：

h0/b=1.2/5.3=0.226≤4

0.25βcfcbh0=0.25×1×11.9×5.3×1000×1.2×1000/1000=121kN≥Vy=620.42kN

满足要求

四、基础配筋验算

1、基础弯距计算

基础X向弯矩：

MⅠ=(b-B)2pxl/8=((5.3-1.6)2)×63.276×5.3/8=573.888kN·m

基础Y向弯矩：

MⅡ=(l-B)2pyb/8=((5.3-1.6)2)×63.276×5.3/8=573.888kN·m

2、基础配筋计算

(1)、底面长向配筋面积

αS1=|MⅡ|/(α1fcbh02)=573.888×106/(1×11.9×5.3×1000×(1.2×1000)2)=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)=573.888×106/(0.997×1.2×1000×300)=1599.202mm2

基础底需要配筋：

A1=max(AS1，ρbh0)=max(1599.202，0.0015×5.3×1000×1.2×1000=9540)=max(1599.202,9540)=9540mm2

a1为钢筋间距

As1'=(πd12/4)(b/a1+1)=(3.1415×222/4)×(5.3×1000/160+1)=12971.6

基础底长向实际配筋：As1'=12971.6mm2≥A1=9540mm2

满足要求

(2)、底面短向配筋面积

αS2=|MⅠ|/(α1fclh02)=573.888×106/(1×11.9×5.3×1000×(1.2×1000)2)=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)=573.888×106/(0.997×1.2×1000×300)=1599.202mm2

基础底需要配筋：

A2=max(AS2，ρlh0)=max(1599.202，0.0015×5.3×1000×1.2×1000=9540)=max(1599.202,9540)=9540mm2

a2为钢筋间距

As2'=(πd22/4)(l/a2+1)=(3.1415×222/4)×(5.3×1000/160+1)=12971.6

基础底短向实际配筋：AS2'=12971.6mm2≥A2=9540mm2

满足要求

(3)、顶面长向配筋面积

基础顶长向实际配筋：

AS3'=(3.1415×222/4)×(5.3×1000/160+1)=12971.6mm2≥0.5AS1'=12971.6×0.5=85.823mm2

满足要求

(4)、顶面短向配筋面积

基础顶短向实际配筋：

AS4'=(3.1415×222/4)×(5.3×1000/160+1)=12971.6mm2≥0.5AS2'=12971.6×0.5=85.823mm2

满足要求