塔吊矩形板式基礎計算書
隨便在網上搜索塔吊事故，就會查到很多關於塔吊的各種失穩破壞的新聞和圖片。這些事故無一不觸目驚心，造成的經濟損失和社會影響更是不言而喻。那麼在使用塔吊以前對各種使用工況進行必要的安全性能驗算就顯得尤為重要。
事故現場
事故現場
計算依據：
1、《塔式起重機混凝土基礎工程技術規程》JGJ/T187-2009
2、《混凝土結構設計規範》GB50010-2010
3、《建築地基基礎設計規範》GB50007-2011
一、塔機屬性
二、塔機荷載
1、塔機傳遞至基礎荷載標準值
2、塔機傳遞至基礎荷載設計值
三、基礎驗算
工程實例
基礎示意圖
基礎及其上土的自重荷載標準值：
Gk=blhγc=7×7×1.25×25=1531.25kN
基礎及其上土的自重荷載設計值：G=1.35Gk=1.35×1531.25=2067.188kN
荷載效應標準組合時，平行基礎邊長方向受力：
Mk''=2322kN·m
Fvk''=Fvk'/1.2=86/1.2=71.667kN
荷載效應基本組合時，平行基礎邊長方向受力：
M''=3134.7kN·m
Fv''=Fv'/1.2=116.1/1.2=96.75kN
基礎長寬比：l/b=7/7=1≤1.1，基礎計算形式為方形基礎。
Wx=lb2/6=7×72/6=57.167m3
Wy=bl2/6=7×72/6=57.167m3
相應於荷載效應標準組合時，同時作用於基礎X、Y方向的傾覆力矩：
Mkx=Mkb/(b2+l2)0.5=2322×7/(72+72)0.5=1641.902kN·m
Mky=Mkl/(b2+l2)0.5=2322×7/(72+72)0.5=1641.902kN·m
1、偏心距驗算
(1)、偏心位置
相應於荷載效應標準組合時，基礎邊緣的最小壓力值：
Pkmin=(Fk+Gk)/A-Mkx/Wx-Mky/Wy
=(562+1531.25)/49-1641.902/57.167-1641.902/57.167=-14.723
偏心荷載合力作用點在核心區外。
(2)、偏心距驗算
偏心距：e=(Mk+FVkh)/(Fk+Gk)=(2322+86×1.25)/(562+1531.25)=1.161m
合力作用點至基礎底面最大壓力邊緣的距離：
a=(72+72)0.5/2-1.161=3.789m
偏心距在x方向投影長度：eb=eb/(b2+l2)0.5=1.161×7/(72+72)0.5=0.821m
偏心距在y方向投影長度：el=el/(b2+l2)0.5=1.161×7/(72+72)0.5=0.821m
偏心荷載合力作用點至eb一側x方向基礎邊緣的距離：b'=b/2-eb=7/2-0.821=2.679m
偏心荷載合力作用點至el一側y方向基礎邊緣的距離：l'=l/2-el=7/2-0.821=2.679m
b'l'=2.679×2.679=7.179m2≥0.125bl=0.125×7×7=6.125m2
滿足要求！
2、基礎底面壓力計算
荷載效應標準組合時，基礎底面邊緣壓力值
Pkmin=-14.723kPa
Pkmax=(Fk+Gk)/3b'l'=(562+1531.25)/(3×2.679×2.679)=97.197kPa
3、基礎軸心荷載作用應力
Pk=(Fk+Gk)/(lb)=(562+1531.25)/(7×7)=42.719kN/m2
4、基礎底面壓力驗算
(1)、修正後地基承載力特徵值
fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
=150.00+0.3×19×(6-3)+1.6×19×(1.5-0.5)=197.50kPa
(2)、軸心作用時地基承載力驗算
Pk=42.719kPa≤fa=197.5kPa
滿足要求！
(3)、偏心作用時地基承載力驗算
Pkmax=97.197kPa≤1.2fa=1.2×197.5=237kPa
滿足要求！
5、基礎抗剪驗算
基礎有效高度：h0=h-δ=1250-(50+20/2)=1190mm
X軸方向淨反力：
Pxmin=γ(Fk/A-(Mk''+Fvk''h)/Wx)=1.35×(562.000/49.000-(2322.000+71.667×1.250)/57.167)=-41.466kPa
Pxmax=γ(Fk/A+(Mk''+Fvk''h)/Wx)=1.35×(562.000/49.000+(2322.000+71.667×1.250)/57.167)=72.434kPa
假設Pxmin=0,偏心安全，得
P1x=((b+B)/2)Pxmax/b=((7.000+1.800)/2)×72.434/7.000=45.530kPa
Y軸方向淨反力：
Pymin=γ(Fk/A-(Mk''+Fvk''h)/Wy)=1.35×(562.000/49.000-(2322.000+71.667×1.250)/57.167)=-41.466kPa
Pymax=γ(Fk/A+(Mk''+Fvk''h)/Wy)=1.35×(562.000/49.000+(2322.000+71.667×1.250)/57.167)=72.434kPa
假設Pymin=0,偏心安全，得
P1y=((l+B)/2)Pymax/l=((7.000+1.800)/2)×72.434/7.000=45.530kPa
基底平均壓力設計值：
px=(Pxmax+P1x)/2=(72.434+45.53)/2=58.982kPa
py=(Pymax+P1y)/2=(72.434+45.53)/2=58.982kPa
基礎所受剪力：
Vx=|px|(b-B)l/2=58.982×(7-1.8)×7/2=1073.466kN
Vy=|py|(l-B)b/2=58.982×(7-1.8)×7/2=1073.466kN
X軸方向抗剪：
h0/l=1190/7000=0.17≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×7000×1190=34777.75kN≥Vx=1073.466kN
滿足要求！
Y軸方向抗剪：
h0/b=1190/7000=0.17≤4
0.25βcfcbh0=0.25×1×16.7×7000×1190=34777.75kN≥Vy=1073.466kN
滿足要求！
6、軟弱下臥層驗算
基礎底面處土的自重壓力值：pc=dγm=1.5×19=28.5kPa
下臥層頂面處附加壓力值：
pz=lb(Pk-pc)/((b+2ztanθ)(l+2ztanθ))
=(7×7×(42.719-28.5))/((7+2×5×tan20°)×(7+2×5×tan20°))=6.155kPa
軟弱下臥層頂面處土的自重壓力值：pcz=zγ=5×19=95kPa
軟弱下臥層頂面處修正後地基承載力特徵值
faz=fazk+ηbγ(b-3)+ηdγm(d+z-0.5)
=130.00+0.30×19.00×(6.00-3)+1.60×19.00×(5.00+1.50-0.5)=329.50kPa
作用在軟弱下臥層頂面處總壓力：pz+pcz=6.155+95=101.155kPa≤faz=329.5kPa
滿足要求！
7、地基變形驗算
傾斜率：tanθ=|S1-S2|/b'=|20-20|/5000=0≤0.001
滿足要求！
四、基礎配筋驗算
1、基礎彎距計算
基礎X向彎矩：
MⅠ=(b-B)2pxl/8=(7-1.8)2×58.982×7/8=1395.506kN·m
基礎Y向彎矩：
MⅡ=(l-B)2pyb/8=(7-1.8)2×58.982×7/8=1395.506kN·m
2、基礎配筋計算
(1)、底面長向配筋面積
αS1=|MⅡ|/(α1fcbh02)=1395.506×106/(1×16.7×7000×11902)=0.008
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.008)0.5=0.008
γS1=1-ζ1/2=1-0.008/2=0.996
AS1=|MⅡ|/(γS1h0fy1)=1395.506×106/(0.996×1190×300)=3926mm2
基礎底需要配筋：A1=max(3926，ρbh0)=max(3926，0.0015×7000×1190)=12495mm2
基礎底長向實際配筋：As1'=12531.464mm2≥A1=12495mm2
滿足要求！
(2)、底面短向配筋面積
αS2=|MⅠ|/(α1fclh02)=1395.506×106/(1×16.7×7000×11902)=0.008
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.008)0.5=0.008
γS2=1-ζ2/2=1-0.008/2=0.996
AS2=|MⅠ|/(γS2h0fy2)=1395.506×106/(0.996×1190×300)=3926mm2
基礎底需要配筋：A2=max(3926，ρlh0)=max(3926，0.0015×7000×1190)=12495mm2
基礎底短向實際配筋：AS2'=12531.464mm2≥A2=12495mm2
滿足要求！
(3)、頂面長向配筋面積
基礎頂長向實際配筋：AS3'=12531.464mm2≥0.5AS1'=0.5×12531.464=6265.732mm2
滿足要求！
(4)、頂面短向配筋面積
基礎頂短向實際配筋：AS4'=12531.464mm2≥0.5AS2'=0.5×12531.464=6265.732mm2
滿足要求！
(5)、基礎豎向連接筋配筋面積
基礎豎向連接筋為雙向HPB300 10@500。
五、配筋示意圖
