桩承台BPB6计算与防水板计算.docx
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桩承台BPB6计算与防水板计算
桩承台计算
承台计算取桩冲切力最大,且桩距离上部墙较远的BPB6.
一、设计资料
1、承台信息
承台高:
1500mm
2、桩信息
桩截面宽:
640mm(0.8D)
单桩承载力:
3100.00kN
3、混凝土信息
混凝土等级:
C30
4.设计时执行的规范:
《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)以下简称桩基规范
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)以下简称混凝土规范
承台示意图如下:
(图中所示桩反力为基本组合下最大反力)
二、计算结果
35SATWE基本组合:
1.20恒-1.40风y+0.701.40活采用公式:
在组合35情况下,承台上部角桩最大反力为4128KN(基本组合)
1、承台内力配筋计算(Y方向起控制作用)
Y方向配筋计算:
MY=4128*1.32=5448.96KN.Mh0=1500-120=1380
.计算相对界限受压区高度
ξb=β1/(1+fy/(Es*εcu))=0.80/(1+360/(2.0*105*0.0033))=0.518
.确定计算系数
αs=γo*M/(α1*fc*b*ho*ho)=1.0*5448.96*106/(1.0*14.3*5000*1380*1380)=0.040
.计算相对受压区高度
ξ=1-sqrt(1-2αs)=1-sqrt(1-2*0.040)=0.041≤ξb=0.518满足要求。
.计算纵向受拉筋面积
As=α1*fc*b*ho*ξ/fy=1.0*14.3*5000*1375*0.041/360=11196.7mm2
.验算最小配筋率
ρ=As/(b*h)=11196.7/(5000*1500)=0.149%
接近满足最小配筋率要求,11196.7/5=2240mm2/m
实配钢筋为:
T:
X&YC22@160(As=2376)
B:
XC22@160(As=2376)
YC22@100(As=3801)
[考虑上部角桩偏置,适度加强了Y向配筋,并按图审要求,斜边增加斜向钢筋]
2、墙冲切承台计算:
(为方便计算,a0取桩中心至墙中心距离,比规范值偏安全)
冲切力:
Fl=4128-278.64=3849.36KN(278.64为平均到每根桩上需要扣减的承台及土自重设计值)
βhp=1-(1500-800)/1200*0.1=0.942
λ=1320/1380=0.957β0=0.84/(0.957+0.2)=0.726
βhp*β0*μm*ft*h0=0.942*0.726*5000*1.43*1380/1000=6747.96KN>Fl=3849.36KN
墙冲切承台满足设计要求。
3、角桩冲切计算:
采用“桩基规范”5.9.8条,公式如下:
Nl≤[β1x(c2+a1y2)+β1y(c1+a1x2)]βhpfth0
βlx=
βly=
α1x=0.λ1x=0.25c1=1120.α1y=900.λ1y=0.65c2=1000.
h0=1380.β1x=1.24β1y=0.660βhp=0.942ft=1.430
Qpc=[β1x(c2+α1y2)+β1y(c1+α1x2)]βhpfth0
=4716.51kN>Nl=3849.36kN
角桩冲切满足要求。
4、承台抗剪计算:
承台剪力V(不计承台及以上土重):
3849.36KN
采用“桩基规范”5.9.9条,公式如下:
V≤βhsaftb0h0
a=
βhs=(
)1/4
h0=1380.αy=900.λy=0.652
Vpl=βhs[1.75(λ+1.0)]b0h0ft
=0.899[1.75(0.652+1.0)]5000.1380.1.430/1000
=9396.65kN>V=3849.36kN
承台抗剪满足要求。
5、承台局压计算:
取桩最大反力对应荷载组合,墙最大压力为2190KN/m,取1m长墙体计算:
Al=0.25*1.0=0.25m2Ab=0.75*1.0=0.75m2
βl=sqrt(Ab/Al)=sqrt(0.75/0.25)=1.732
按混凝土规范附录D式D5.1-1(不考虑承台钢筋的有利影响,按素混凝土构件计算)
ω=1.0fcc=0.85*14.3=12.155
所以:
1.0*1.732*12.155*0.25*1000=5263.115KN>2190KN
承台局压满足受力要求。
承台梁计算
承台梁下的桩布置基本为墙下布桩,承台梁受力最不利的位置为8轴/C轴或14轴/C轴的CTL-A5
(1),取桩反力比较大的14轴位置处计算,最不利荷载组合为:
SATWE基本1.35恒+0.98活.
一、设计资料
1、梁信息
梁截面:
1200*1200
2、混凝土信息
混凝土等级:
C30
二、计算结果
计算简图如下图示:
截面内力
左支座:
正弯矩0.00kN*m,
负弯矩0.00kN*m,
剪力1447.57kN,
跨中:
正弯矩1792.74kN*m,
负弯矩0.00kN*m,
剪力-2979.53kN,
右支座:
正弯矩0.00kN*m,
负弯矩0.00kN*m,
剪力-2979.53kN,
配筋计算(受弯取跨中截面,受剪取右支座)
受剪计算:
[箍筋为C10@100(8),Asv=628]
判断深受弯构件类型
lo/h=2700/1200=2.250,2 计算梁截面有效高度和腹板高度 ho=h-as=1200-240=960mm hw=ho=960mm 确定跨高比 lo/h=2700/1200=2.250 确定受剪面是否符合条件 当hw/b=960/1200=0.800≤4时 V≤(1/60)*(10+lo/h)*(βc*fc*b*ho)/γo混规(G.0.3-1) =(1/60)*(10+2.250)*(1.0*14.3*1200*960)/1.0=3363.360kN 截面符合条件。 确定是否需按构造配筋 [0.7*(8-lo/h)*ft*b*ho/(3*1000)+1.25*(lo/h-2)*fyv*Asv*ho/(3*Sh*1000)]/γo =[0.7*(8-2.250)*1.43*1200*960/(3*1000)+1.25*(2.250-2)*360*628*960/(3*100*1000)]/1.0 =2436.288 不符合构造要求,需计算水平分布钢筋。 计算水平分布钢筋 令x=V*γo-0.7*(8-lo/h)*ft*b*ho/3-1.25*(lo/h-2)*fyv*Asv*ho/(3*Sh) =2979.530*1.0-0.7*(8-2.250)*1.43*1200*960/3/1000 -1.25*(2.250-2)*360*628*960/(3*100*1000) =543.242kN Ash=6*x*1000*Sv/((5-lo/h)*fyh*ho) =6*543.242*1000*200/((5-2.250)*360*960) =686mm2 验算最小配筋率 ρsh=Ash/(b*Sv)=686/(1200*200)=0.286%≥ρsh,min=0.200%混规(G.0.12) 满足最小配筋率要求 实配N6C16(Ash=1206) 受弯计算 判断深受弯构件类型: lo/h=2700/1200=2.250≤2.5,属于深梁。 计算梁截面有效高度: ho=h-as=1200-120=1080mm 计算内力臂长度(lo≥h) 计算截面受压区高度 αd=0.8+0.04*lo/h=0.8+0.04*2700/1200=0.890混规(G.0.2-3) z=αd*(ho-0.5x)混规(G.0.2-2) a1*fc*b*x=fy*As;混规(6.2.10-2) M=fy*As*z混规(G.0.2-1) =fy*As*ad*(ho-x/2); =a1*fc*b*x*ad*(ho-x/2); 令A=a1*fc*b*ad=1.00*14.3*1200*0.890=15272.40mm2 x=(A*ho±sqrt(A2*ho2-2*A*M))/A =(15272.40*1080±sqrt(15272.402*10802-2*15272.40*1792.740*106))/15272.40 =114.789mm ξb=β1/(1+fy/Es/εcu)=0.518 x<=ξb*ho=0.518*1080.000=559.059mm属于适筋情况,受压区高度满足要求。 因为x<0.2ho=0.2*1080=216mm,所以取x=216mm。 计算内力臂长度 z=αd*(ho-0.5x)=0.890*(1080-0.5*216)=865.08mm混规(G.0.2-2) 计算纵向受拉钢筋 As=M/(fy*z)*γo=1792.740*106/(360*865.08)*1.0=5757mm2混规(G.0.2-1) 验算配筋率 ρ=As/(b*h)=5757/(1200*1200)=0.400%≥ρmin=0.200%混规(G.0.12) 实际配筋: 梁顶部8C22(As=3041),底部16C22(As=6082). 防水板计算 取防水板跨度最大的位置: 1~7/E~D,进行防水板的计算。 一、设计资料 1、防水板信息 板厚: 400mm 2、混凝土信息 混凝土等级: C30 3、防水板底标高6.400(绝对高程),抗浮设防水位标高9.000(绝对高程) 二、计算结果 设计水浮力: 1.40*(9-6.4)*10=36.4KN/m2 几何参数 计算跨度: Lx=3700mm;Ly=6900mm 板厚: h=400mm 材料信息 混凝土等级: C30fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2ftk=2.01N/mm2Ec=3.00×104N/mm2 钢筋种类: HRB400fy=360N/mm2Es=2.0×105N/mm2 最小配筋率: ρ=0.150% 纵向受拉钢筋合力点至近边距离: as=120mm 保护层厚度: c=100mm 荷载信息(均布荷载) 永久荷载分项系数: γG=1.200 可变荷载分项系数: γQ=1.400 准永久值系数: ψq=1.000 永久荷载标准值: qgk=0.000kN/m2 可变荷载标准值: qqk=26.000kN/m2 计算方法: 弹性板 边界条件(上端/下端/左端/右端): 固定/固定/固定/固定 设计参数 结构重要性系数: γo=1.00 泊松比: μ=0.200 计算参数: 1.计算板的跨度: Lo=3700mm 2.计算板的有效高度: ho=h-as=400-120=280mm 配筋计算(lx/ly=3700/6900=0.536<2.000所以按双向板计算): X向底板钢筋 1)确定X向板底弯矩 Mx=表中系数(γG*qgk+γQ*qqk)*Lo2 =(0.0389+0.0051*0.200)*(1.200*0.000+1.400*26.000)*3.72 =19.900kN*m 2)确定计算系数 αs=γo*Mx/(α1*fc*b*ho*ho) =1.00*19.900×106/(1.00*14.3*1000*280*280) =0.018 3)计算相对受压区高度 ξ=1-sqrt(1-2*αs)=1-sqrt(1-2*0.018)=0.018 4)计算受拉钢筋面积 As=α1*fc*b*ho*ξ/fy=1.000*14.3*1000*280*0.018/360 =199mm2 5)验算最小配筋率 ρ=As/(b*h)=199/(1000*400)=0.050% ρ<ρmin=0.150%不满足最小配筋要求 所以取面积为As=ρmin*b*h=0.150%*1000*400=600mm2 采取方案12@150,实配面积754mm2 Y向底板钢筋 1)确定Y向板底弯矩 My=表中系数(γG*qgk+γQ*qqk)*Lo2 =(0.0051+0.0389*0.200)*(1.200*0.000+1.400*26.000)*3.72 =6.422kN*m 2)确定计算系数 αs=γo*My/(α1*fc*b*ho*ho) =1.00*6.422×106/(1.00*14.3*1000*280*280) =0.006 3)计算相对受压区高度 ξ=1-sqrt(1-2*αs)=1-sqrt(1-2*0.006)=0.006 4)计算受拉钢筋面积 As=α1*fc*b*ho*ξ/fy=1.000*14.3*1000*280*0.006/360 =64mm2 5)验算最小配筋率 ρ=As/(b*h)=64/(1000*400)=0.016% ρ<ρmin=0.150%不满足最小配筋要求 所以取面积为As=ρmin*b*h=0.150%*1000*400=600mm2 采取方案12@150,实配面积754mm2 X向支座左边钢筋 1)确定左边支座弯矩 Mox=表中系数(γG*qgk+γQ*qqk)*Lo2 =0.0818*(1.200*0.000+1.400*26.000)*3.72 =40.769kN*m 2)确定计算系数 αs=γo*Mox/(α1*fc*b*ho*ho) =1.00*40.769×106/(1.00*14.3*1000*280*280) =0.036 3)计算相对受压区高度 ξ=1-sqrt(1-2*αs)=1-sqrt(1-2*0.036)=0.037 4)计算受拉钢筋面积 As=α1*fc*b*ho*ξ/fy=1.000*14.3*1000*280*0.037/360 =412mm2 5)验算最小配筋率 ρ=As/(b*h)=412/(1000*400)=0.103% ρ<ρmin=0.150%不满足最小配筋要求 所以取面积为As=ρmin*b*h=0.150%*1000*400=600mm2 采取方案12@150,实配面积754mm2 X向支座右边钢筋 1)确定右边支座弯矩 Mox=表中系数(γG*qgk+γQ*qqk)*Lo2 =0.0818*(1.200*0.000+1.400*26.000)*3.72 =40.769kN*m 2)确定计算系数 αs=γo*Mox/(α1*fc*b*ho*ho) =1.00*40.769×106/(1.00*14.3*1000*280*280) =0.036 3)计算相对受压区高度 ξ=1-sqrt(1-2*αs)=1-sqrt(1-2*0.036)=0.037 4)计算受拉钢筋面积 As=α1*fc*b*ho*ξ/fy=1.000*14.3*1000*280*0.037/360 =412mm2 5)验算最小配筋率 ρ=As/(b*h)=412/(1000*400)=0.103% ρ<ρmin=0.150%不满足最小配筋要求 所以取面积为As=ρmin*b*h=0.150%*1000*400=600mm2 采取方案12@150,实配面积754mm2 Y向上边支座钢筋 1)确定上边支座弯矩 Moy=表中系数(γG*qgk+γQ*qqk)*Lo2 =0.0571*(1.200*0.000+1.400*26.000)*3.72 =28.440kN*m 2)确定计算系数 αs=γo*Moy/(α1*fc*b*ho*ho) =1.00*28.440×106/(1.00*14.3*1000*280*280) =0.025 3)计算相对受压区高度 ξ=1-sqrt(1-2*αs)=1-sqrt(1-2*0.025)=0.026 4)计算受拉钢筋面积 As=α1*fc*b*ho*ξ/fy=1.000*14.3*1000*280*0.026/360 =286mm2 5)验算最小配筋率 ρ=As/(b*h)=286/(1000*400)=0.071% ρ<ρmin=0.150%不满足最小配筋要求 所以取面积为As=ρmin*b*h=0.150%*1000*400=600mm2 采取方案12@150,实配面积754mm2 Y向下边支座钢筋 1)确定下边支座弯矩 Moy=表中系数(γG*qgk+γQ*qqk)*Lo2 =0.0571*(1.200*0.000+1.400*26.000)*3.72 =28.440kN*m 2)确定计算系数 αs=γo*Moy/(α1*fc*b*ho*ho) =1.00*28.440×106/(1.00*14.3*1000*280*280) =0.025 3)计算相对受压区高度 ξ=1-sqrt(1-2*αs)=1-sqrt(1-2*0.025)=0.026 4)计算受拉钢筋面积 As=α1*fc*b*ho*ξ/fy=1.000*14.3*1000*280*0.026/360 =286mm2 5)验算最小配筋率 ρ=As/(b*h)=286/(1000*400)=0.071% ρ<ρmin=0.150%不满足最小配筋要求 所以取面积为As=ρmin*b*h=0.150%*1000*400=600mm2 采取方案12@150,实配面积754mm2 跨中挠度计算: Mk--------按荷载效应的标准组合计算的弯矩值 Mq--------按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值 计算荷载效应 Mk=Mgk+Mqk =(0.0389+0.0051*0.200)*(0.000+26.000)*3.72=14.214kN*m Mq=Mgk+ψq*Mqk =(0.0389+0.0051*0.200)*(0.000+1.0*26.000)*3.72=14.214kN*m 计算受弯构件的短期刚度Bs 1)计算按荷载荷载效应的两种组合作用下,构件纵向受拉钢筋应力 σsk=Mk/(0.87*ho*As)混规(7.1.4-3) =14.214×106/(0.87*280*603)=96.766N/mm σsq=Mq/(0.87*ho*As)混规(7.1.4-3) =14.214×106/(0.87*280*603)=96.766N/mm 2)计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积: Ate=0.5*b*h=0.5*1000*400=200000mm2 ρte=As/Ate混规(7.1.2-4) =603/200000=0.301% 3)计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ ψk=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk)混规(7.1.2-2) =1.1-0.65*2.01/(0.301%*96.766)=-3.378 因为ψ不能小于最小值0.2,所以取ψk=0.2 ψq=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsq)混规(7.1.2-2) =1.1-0.65*2.01/(0.301%*96.766)=-3.378 因为ψ不能小于最小值0.2,所以取ψq=0.2 4)计算钢筋弹性模量与混凝土模量的比值αE αE=Es/Ec=2.0×105/3.00×104=6.667 5)计算受压翼缘面积与腹板有效面积的比值γf 矩形截面,γf=0 6)计算纵向受拉钢筋配筋率ρ ρ=As/(b*ho)=603/(1000*280)=0.215% 7)计算受弯构件的短期刚度Bs Bsk=Es*As*ho2/[1.15ψk+0.2+6*αE*ρ/(1+3.5γf')](混规(7.2.3-1)) =2.0×105*603*2802/[1.15*-3.378+0.2+6*6.667*0.215%/(1+3.5*0.0)] =1.832×104kN*m2 Bsq=Es*As*ho2/[1.15ψq+0.2+6*αE*ρ/(1+3.5γf')](混规(7.2.3-1)) =2.0×105*603*2802/[1.15*-3.378+0.2+6*6.667*0.215%/(1+3.5*0.0)] =1.832×104kN*m2 计算受弯构件的长期刚度B 1)确定考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ 当ρ'=0时,θ=2.0混规(7.2.5) 2)计算受弯构件的长期刚度B Bk=Mk/(Mq*(θ-1)+Mk)*Bs(混规(7.2.2-1)) =14.214/(14.214*(2.0-1)+14.214)*1.832×104 =9.159×103kN*m2 Bq=Bsq/θ(混规(7.2.2-2)) =1.832×104/2.0 =9.159×103kN*m2 B=min(Bk,Bq) =min(9159.325,9159.325) =9159.325 计算受弯构件挠度 fmax=f*(qgk+Ψq*qqk)*Lo4/B =0.00248*(0.000+1.0*26.000)*3.74/9.159×103 =1.319mm 验算挠度 挠度限值fo=Lo/200=3700/200=18.500mm fmax=1.319mm≤fo=18.500mm,满足规范要求! 裂缝宽度验算: (取弯矩最
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