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筏板计算书
20m角钢塔筏板基础
计
算
书
编制:
校核:
审批:
2014年5月
1柱截面设计
已知条件及计算要求:
1.1.1已知条件:
矩形柱
b=800mm,h=800mm
计算长度L=2.00m
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HPB300,fy=270N/mm2
轴力设计值N=316.00kN
弯矩设计值Mx=25.5*2=51kN·m
剪力设计值Vy=0.00kN,Vx=25.50kN
1.1.2计算要求:
1.受压计算
2.受剪计算
3.冲切计算
-----------------------------------------------------------
受压计算
1.1.3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
按照小偏心受压构件计算:
计算相对受压区高度ξ,根据《混凝土规范》式6.2.17-8:
1.1.4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=-9591mm2
:
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=0mm2
y方向Asy=0mm2
最终配筋面积:
x方向单边:
Asx=0mm2≤ρmin×A=0.0020×640000=1280mm2,取Asx=1280mm2
y方向单边:
Asy=0mm2≤ρmin×A=0.0020×640000=1280mm2,取Asy=1280mm2
全截面:
As=2×Asx+2×Asy=5120mm2>ρmin×A=0.0055×640000=3520mm2
1.1.5受剪计算
x方向受剪计算
λx=0.0<1.0,取λx=1.0
(1)截面验算,根据《混凝土规范》式6.3.1:
hw/b=0.9≤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:
箍筋最小配筋率:
0.40%
由于箍筋不加密,故ρvmin=0.4%×0.5=0.2%
计算箍筋构造配筋Asvmin/s:
故箍筋配筋量:
Asvx/s=0.877mm2/mm
y方向受剪计算
剪力为零,采用构造配筋:
箍筋最小配筋率:
0.40%
由于箍筋不加密,故ρvmin=0.4%×0.5=0.2%
1.1.6配置钢筋
(1)上部纵筋:
4E22(1521mm2ρ=0.24%)>As=1280mm2,配筋满足。
(2)下部纵筋:
4E22(1521mm2ρ=0.24%)>As=1280mm2,配筋满足。
(3)左右纵筋:
2E22(942mm2ρ=0.15%)分配As=1323mm2>As=1280mm2,配筋满足。
(4)竖向箍筋:
d8@100四肢箍(2011mm2/mρsv=0.31%)>Asv/s=877mm2/m,配筋满足。
(5)水平箍筋:
d8@100四肢箍(2011mm2/mρsv=0.31%)>Asv/s=877mm2/m,配筋满足。
筏板地基承载力验算
计算信息
构件编号:
板式筏形基础计算类型:
验算截面尺寸
1.1.7几何参数
矩形柱800*800*2000*4
筏形基础尺寸6000*6000*1000
1.1.8材料信息
基础混凝土等级:
C30ft_b=1.43N/mm2fc_b=14.3N/mm2
柱混凝土等级:
C30ft_c=1.43N/mm2fc_c=14.3N/mm2
钢筋级别:
HRB335fy=300N/mm2
1.1.9计算信息
基础埋深:
h=3.000m
地下水位深度:
-1.5m
纵筋合力点至近边距离:
as=55mm
基础上覆土的容重:
γ=18.000kN/m3
基础混凝土容重:
γ=25.000kN/m3
1.1.10修正后的地基承载力特征值
fa=fak+ηb*γ*(b-3)+ηd*γm*(d-0.5)=120+1*15.5*(6-0.5)=205.05kpa
计算参数
1.筏板总长
B=6.000m
2.筏板总宽
L=6.000m
3.筏板厚度
H=1.000m
4.基础底面积A=B*L=6.000*6.000=36.000m2
5.Gk=1691.84kN
计算作用在基础底部弯矩值
Mdk=Mk+Vk*H=783.050+37.500*3.000=895.55kN*m
Md=1253.77kN*m
验算地基承载力
1.1.11验算轴心荷载作用下地基承载力
pk=(Fk+Gk)/A=(20.000+1691.840)/36.000=47.550kPa
因γo*pk=1.0*47.550=47.550kPa≤fa=205.05kPa
轴心荷载作用下地基承载力满足要求
1.1.12验算偏心荷载作用下的地基承载力
Pkmax=(Fk+Gk)/A+6*|Mdk|/(B2*L)
=(20.000+1691.840)/36.000+6*|895.550|/(6.0002*6.000)
=72.43kPa
Pkmin=(Fk+Gk)/A+6*|Mdk|/(B2*L)
=(20.000+1691.840)/36.000-6*|895.550|/(6.0002*6.000)
=22.674kPa
γo*Pkmax=1.0*72.43kPa=72.43kPakPa≤1.2*fa=1.2*205.05=246.06kPa
偏心荷载作用下地基承载力满足要求
2基础抗弯验算:
P=15.4kpa
M固=pjL2/2=198kN·m
配筋计算公式
As=M/(0.9*fy*h0)
=198*10^6/(0.9*360*890)=639.9mm2
实配14@200As为770mm2/m满足要求
最小配筋率配筋:
0.15%*(1000-45)*1000=1433mm2
配20@200=1570mm2
3筏板基础冲切验算
荷载标准组合的柱下地基土净反力值:
p=11*1.4=15.400kPa(p=F/A±M/W)设计值
Mx=36My=36
荷载标准组合的柱轴力设计值:
N=316.10kN(塔脚力)+28.8*1.2(短柱自重设计值)=350.66KN
筏板厚度:
d=1000mm
板格边长:
ln1=6000mm
ln2=6000mm
柱截面宽度:
w=800mm
柱截面高度:
h=800mm
计算要求
(1)冲切锥个数的判断
(2)筏板受冲切承载力验算
(3)筏板受剪切承载力验算
筏板抗冲切计算过程和计算结果
柱截面长边与短边的比值βs计算
βs=max(h,w)/min(h,w)=max(800,800)/min(800,800)=1.000
因为βs<2.0,取βs=2.0
受冲切承载力截面高度影响系数计算
根据《地基规范》8.2.7确定βhp如下
h=1000mm
按插值法计算:
βhp=0.983
查《混凝土规范》表4.1.4-2,所选C30轴心抗拉强度设计值ft为
ft=1430.00kPa
受冲切混凝土冲切抗力
=0.7×(0.4+1.2/2.000)×0.983×1430.00=984.32kPa
筏板抗冲切验算
3.1.1受冲切承载力验算
1)X方向受冲切承载力验算
h0=d-αs=1000-55=0.945m
a)计算冲切临界截面周长及极惯性矩
与X方向弯矩作用方向一致的柱截面的边长hc=0.800m
垂直于hc的柱截面边长bc=0.800m
根据《地基规范》附录P,采用以下公式计算
对于中柱,有:
c1=hc+h0=800+945=1.745m
c2=bc+h0=800+945=1.745m
cAB=c1/2=0.873m
um=2c1+2c2=2×1745.000+2×1745.000=6.980m
=1.745×0.9453/6+1.7453×0.945/6+1.745×0.945×1.7452/2=3.5930m4
根据《地基规范》公式8.4.7-3,不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力传递的分配系数αs为:
=0.400
b)相应于荷载效应基本组合时的集中力Fl为:
Fl=N-p×(hc+2×h0)×(bc+2×h0)
=100.0-15.4×(0.800+2×0.945)×(0.800+2×0.945)=-11.4kN
作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值Munb的计算:
由于对称关系,柱截面形心与冲切临界截面重心重合,因此冲切临界截面重心上的弯矩,取柱根弯矩
ep=0.000m
eN=0.000m
Munb=|eN×N-ep×p×A±My|=36.00kN·m
根据以上参数,可以计算冲切临界截面上的剪应力最大值τmax为
=1.8kPa
τmax≤984.3kPa
------X方向筏板抗冲切验算满足------
2)Y方向受冲切承载力验算
h0=d-αs=1000-55=0.945m
a)计算冲切临界截面周长及极惯性矩
与Y方向弯矩作用方向一致的柱截面的边长hc=0.800m
垂直于hc的柱截面边长bc=0.800m
根据《地基规范》附录P,采用以下公式计算
对于中柱,有:
c1=hc+h0=800+945=1.745m
c2=bc+h0=800+945=1.745m
cAB=c1/2=0.873m
um=2c1+2c2=2×1.745+2×1.745=6.980m
=1.745×0.9453/6+1.7453×0.945/6+1.745×0.945×1.7452/2=3.5930m4
根据《地基规范》公式8.4.7-3,不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力传递的分配系数αs为:
=0.400
b)相应于荷载效应基本组合时的集中力Fl为:
Fl=N-p×(hc+2×h0)×(bc+2×h0)
=316.1-15.4×(0.800+2×0.945)×(0.800+2×0.945)=204.7kN
作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值Munb的计算:
由于对称关系,柱截面形心与冲切临界截面重心重合,因此冲切临界截面重心上的弯矩,取柱根弯矩
ep=0.000m
eN=0.000m
Munb=|eN×N-ep×p×A±Mx|=36.0kN·m
根据以上参数,可以计算冲切临界截面上的剪应力最大值τmax为
=34.5kPa
τmax≤984.3kPa
------Y方向筏板抗冲切验算满足------
3.1.2筏板抗剪切计算过程和计算结果
受剪切承载力截面高度影响系数计算
βhs=(800/h0)1/4=(800/945)1/4=0.959
剪切抗力计算
=0.7×0.959×1430.00×1.0×0.945=907.36kN
X方向抗剪验算
=17.79kN
Vs≤907.36kN
X方向抗剪验算满足
Y方向抗剪验算
=17.79kN
Vs≤907.36kN
Y方向抗剪验算满足
4混凝土局压验算
局部受压区截面尺寸验算
(1)局部受压面积Al
Al=ab=800×800=640000mm2
(2)局部受压净面积Aln
Aln=Al-Ak=640000-0=640000mm2
(3)计算底面积Ab
根据《混凝土规范》第6.6.2条,cx=cy=min{a,b}=min{800,800}=800mm
Ab=(a+2cy)(b+2cx)=(800+2×800.0)×(800+2×800.0)=5760000mm2
(4)强度提高系数βl
(5)砼强度影响系数βc
根据《混凝土规范》第6.3.1条,混凝土强度等级为C30,不超过C50,βc=1.0
(6)结论
1.35βcβlfcAln=1.35×1.00×3.00×14.30×640000=37065.60kN
Fl=316.00kN≤37065.60kN满足
局部承压力验算
(1)间接钢筋内表面范围内砼核心面积Acor
Acor=(L1-d2)(L2-d1)=(5900-14)(5900-14)=34644996mm2
34644996mm2>640000mm2,根据《混凝土规范》第6.6.3条,Acor≥Al时,需进行局部受压承载力验算!
(2)间接钢筋的体积配箍率ρv
As1=πd12/4=3.14×142/4=153.94mm2
As2=πd22/4=3.14×142/4=153.94mm2
(3)配置间接钢筋的局部受压承载力提高系数βcor
根据《混凝土规范》第6.6.3条,当Acor>Ab时,应取Acor=Ab
Acor=34644996mm2>Ab=5760000mm2,取Acor=5760000mm2
(4)折减系数α
根据《混凝土规范》第6.2.16条,混凝土强度等级为C30,不超过C50,间接钢筋对混凝土的折减系数α=1.0
(5)结论
0.9(βcβlfc+2αρvβcorfy)Aln
=0.9×(1.00×3.00×14.30+2×1.00×0.0002×3.00×360.00)×640000
=24710.40+260.93=24971.33kN
Fl=316.00kN≤24971.33kN满足
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