灌注桩计算书.doc

四桩基础计算书

本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）、《地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）等编制。
一、塔吊的基本参数信息
塔吊型号：QZT80A(6013)， 塔吊起升高度H：90.000m，
塔身宽度B：1.65m， 基础埋深D：3.000m，
自重F1：650kN， 基础承台厚度Hc：1.350m，
最大起重荷载F2：60kN， 基础承台宽度Bc：6.000m，
桩钢筋级别:RRB400， 桩直径或者方桩边长：0.700m，
桩间距a：4m， 承台箍筋间距S：200.000mm，
承台混凝土的保护层厚度：50mm， 承台混凝土强度等级：C35；
二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1=650.00kN；
塔吊最大起重荷载F2=60.00kN；
作用于桩基承台顶面的竖向力Fk=F1+F2=710.00kN；
1、塔吊风荷载计算
依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中风荷载体型系数：
地处天津塘沽，基本风压为ω0=0.55kN/m2；
查表得：荷载高度变化系数μz=2.34；
挡风系数计算：
φ=[3B+2b+(4B2+b2)1/2]c/(Bb)=[(3×1.65+2×2.5+(4×1.652+2.52)0.5)×0.12]/(1.65×2.5)=0.41；
因为是角钢/方钢，体型系数μs=2.17；
高度z处的风振系数取：βz=1.0；
所以风荷载设计值为：
ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×2.17×2.34×0.55=1.955kN/m2；
2、塔吊弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mω=ω×φ×B×H×H×0.5=1.955×0.41×1.65×90×90×0.5=5355.619kN·m；
Mkmax＝Me＋Mω＋P×hc＝1900＋5355.619＋30×1.35＝7296.12kN·m；
三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

1. 桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。
Nik=((Fk+Gk)/4)/n±Mykxi/∑xj2±Mxkyi/∑yj2；
其中 n──单桩个数，n=4；
Fk──作用于桩基承台顶面的竖向力标准值，Fk=710.00kN；
Gk──桩基承台的自重标准值：Gk=25×Bc×Bc×Hc=25×6.00×6.00×1.35=1215.00kN；
Mxk,Myk──承台底面的弯矩标准值，取7296.12kN·m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.83m；
Nik──单桩桩顶竖向力标准值；
经计算得到单桩桩顶竖向力标准值
最大压力：Nkmax=(710.00+1215.00)/4+7296.12×2.83/(2×2.832)=1771.03kN。
最小压力：Nkmin=(710.00+1215.00)/4-7296.12×2.83/(2×2.832)=-808.53kN。
需要验算桩的抗拔！
2. 承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.2条。
Mx = ∑Niyi
My = ∑Nixi
其中 Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=1.18m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=1.2×(Nkmax-Gk/4)=1760.74kN；
经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×1760.74×1.18=4137.74kN·m。
四、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。
αs = M/(α1fcbh02)
ζ = 1-(1-2αs)1/2
γs = 1-ζ/2
As = M/(γsh0fy)
式中，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；
ho──承台的计算高度：Hc-50.00=1300.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360.00N/mm2；
经过计算得：αs=4137.74×106/(1.00×16.70×6000.00×1300.002)=0.024；
ξ =1-(1-2×0.024)0.5=0.025；
γs =1-0.025/2=0.988；
Asx =Asy =4137.74×106/(0.988×1300.00×360.00)=8952.07mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
6000.00×1350.00×0.15%=12150.00mm2。
建议配筋值：RRB400钢筋，20@150。承台底面单向根数39根。实际配筋值12253.8mm2。
五、承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.9条，承台斜截面受剪承载力满足下面公式：
V≤βhsαftb0h0
其中，b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=6000mm；
λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0，此处，a=0.89m；当 λ<0.25时，取λ=0.25；当 λ>3时,取λ=3，得λ=0.688；
βhs──受剪切承载力截面高度影响系数，当h0＜800mm时，取h0=800mm，h0＞2000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，βhs=(800/1300)1/4=0.886；
α──承台剪切系数，α=1.75/(0.688+1)=1.036；
0.886×1.036×1.57×6000×1300=11241.591kN≥1.2×1771.034=2125.241kN；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
六、桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.1条：
桩的轴向压力设计值中最大值Nk=1771.034kN；
单桩竖向极限承载力标准值公式：
Quk=u∑qsikli+qpkAp
u──桩身的周长，u=2.199m；
Ap──桩端面积,Ap=0.385m2；
各土层厚度及阻力标准值如下表:
序号 土厚度(m) 土侧阻力标准值(kPa) 土端阻力标准值(kPa) 抗拔系数 土名称
1 7.30 50.00 1350.00 0.70 粉土或砂土
2 7.70 24.00 1350.00 0.70 淤泥
3 5.00 50.00 1400.00 0.70 粉土或砂土
4 2.40 53.00 1270.00 0.70 粉土或砂土
5 3.90 50.00 1750.00 0.70 粘性土
6 7.30 53.00 1400.00 0.70 粉土或砂土
7 5.00 33.00 1270.00 0.70 粉土或砂土
由于桩的入土深度为25.00m,所以桩端是在第5层土层。
单桩竖向承载力验算: Quk=2.199×1057+1750×0.385=2997.943kN；
单桩竖向承载力特征值：R=Ra=Quk/2=2997.943/2=1498.972kN；
Nk=1771.034kN≤1.2R=1.2×1498.972=1798.766kN；
桩基竖向承载力满足要求！
七、桩基础抗拔验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.4.5条。
群桩呈非整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：
Tuk=Σλiqsikuili
其中：Tuk──桩基抗拔极限承载力标准值；
ui──破坏表面周长，取ui=πd=3.142 ×0.7=2.199m；
qsik ──桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值；
λi ──抗拔系数，砂土取0.50～0.70，粘性土、粉土取0.70～0.80，桩长l与桩径d之比小于20时，λ取小值；
li──第i层土层的厚度。
经过计算得到：Tuk=Σλiqsikuili=1627.13kN；
群桩呈整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：
Tgk=（ulΣλiqsikli）/4= 3477.53kN
ul ──桩群外围周长，ul = 4×（4+0.7)=18.80m；
桩基抗拔承载力公式：
Nk≤ Tgk/2+Ggp
Nk≤ Tuk/2+Gp
其中 Nk - 桩基上拔力设计值，Nk=808.53kN；
Ggp - 群桩基础所包围体积的桩土总自重设计值除以总桩数，Ggp =2761.25kN；
Gp - 基桩自重设计值，Gp =240.53kN；
Tgk/2+Ggp=3477.53/2+2761.25=4500.015kN > 808.534kN；
Tuk/2+Gp=1627.125/2+240.528=1054.091kN > 808.534kN；
桩抗拔满足要求。
八、桩配筋计算
1、桩构造配筋计算
As=πd2/4×0.65%=3.14×7002/4×0.65%=2501mm2；
2、桩抗压钢筋计算
经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋！
3、桩受拉钢筋计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.4条正截面受拉承载力计算。
N ≤ fyAs
式中：N──轴向拉力设计值，N=808533.98N；
fy──钢筋强度抗压强度设计值，fy=360.00N/mm2；
As──纵向普通钢筋的全部截面积。
As=N/fy=808533.98/360.00=2245.93mm2
建议配筋值：RRB400钢筋，1316。实际配筋值2614.3 mm2。
依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008)，
箍筋采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200~300mm；受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内箍筋应加密；间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。