水泥罐基础

目录

一、概述 (2)

二、基础设计方案 (2)

1、基础形式 (2)

2、埋件 (3)

三、基础验算 (3)

四、构造要求 (6)

五、基础施工 (6)

六、安全注意事项 (6)

一、概述

为了满足现场需要，拟安装3台水泥储料罐，安装位置见水泥罐平面布置图。砂浆罐自重为9吨，可装最大水泥重量为100吨。

水泥罐参数：砂浆罐总高15m，其中罐身高13m，罐脚高2m，直径3m。

二、基础设计方案

1、基础形式

砂浆罐采用钢筋混凝土基础，尺寸为4.0m×4.0m×0.5m，混凝土强度为C30，配筋为双层双向Φ16@250，钢筋保护层为25mm，详见下图：

2、埋件

水泥罐采用脚底板与基础预埋件烧焊连接（满焊），焊缝高度与钢板同厚，脚底板由厂家提供。

预埋件锚板采用与脚底板材质相同的钢板。锚筋采用4Φ20钢筋。钢筋与锚板连接采用焊接，采用E43型焊条，焊缝高度大于10mm，预埋件做法详见下图：

三、基础验算

1、荷载计算

C30混凝土轴心抗压强度设计值f c=14.3Mpa，轴心抗拉强度设计值f t=1.43Mpa。

（1）恒荷载

基础自重：F1＝4.0×4.0×0.5×25＝200kN，砂浆罐空载时自重F2＝90KN，砂浆罐满载时自重F3＝1000KN。

（2）风荷载

风荷载标准值按照以下公式计算

W k=βzμz·μs·ω0

其中βz --风振系数，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用：βz =2.09；

ω0-- 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用：ω0= 0.5 kN/m2；

μz -- 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用：μz=

1.14；

μs -- 风荷载体型系数：取值为0.5；

经计算得到，风荷载标准值为:

W k = 2.09 ×0.5×1.14×0.5 = 0.60 kN/m2；

受风面积S＝d×H＝3×13＝39m2（d为罐身直径，H为罐身高度），则风荷载F风＝S× W k＝1.4×39×0.60＝32.7KN,风荷载产生弯距M＝F风×h＝32.7×9＝294.3KN.m（h为风荷载作用点离基础底面的距离）。

2、地基承载力验算：

基础位置地基土为夯实的杂填土，地基承载力必须满足下面的验算要求。

受偏心荷载作用时，基础底面的压力应满足（依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第5.2.1和5.2.2条）：

Pk≤fa

Pkmax≤1.2fa

式中：Pk---相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值；

fa---修正后的地基承载力特征值；

Pkmax---相应于荷载效应标准组合时基础底面边缘的最大压力值；

Pk ＝（F+G ）/A ＝1.2×（200+90+1000）/（4.0×4.0）＝80.6KN/m 2。

Pkmax ＝（F+G ）/A+M/W ＝80.6＋294.3/（4.0×4.0×2/3）＝108.3KN/m 2

fa ＝Pkmax/1.2=90.3KN/m 2；

浇注100厚C15混凝土垫层，垫层下为夯实的的原土层，要求夯实后的地基承载力不小于90.3KN/m 2。

3、抗冲切验算

依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第8.2.7条。

验算公式如下:

式中

hp ──受冲切承载力截面高度影响系数，当h 不大于800mm 时，hp 取1.0，当h 大于等于2000mm 时，hp 取0.9，其间按线性内插法取用。本例取hp ＝1.0。

f t ──混凝土轴心抗拉强度设计值，取 f t =1.43N/mm 2；

h 0──基础冲切破坏锥体的有效高度，为h 0＝475mm ；

a m ──基础冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:

a t ──冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时取柱宽；本例a t ＝250mm 。

a b ──冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时取柱宽加两倍基础有效高度。本例a b ＝0.25+2×0.475＝1.2。

故 a m =（0.25+1.2)/2=0.725m 。

P j ──扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力：

基础受偏心作用，P j = Pkmax ＝90.3KN/m 2

A l ──冲切验算时取用的部分基底面积；

A l ＝（0.25+1.83）×0.5/2+1.83×0.69

＝1.78m 2

则实际冲切力 j j A P F l

F l =90.3×1.78=160.9kN 。

允许冲切力： 0.7×1.00×1.43×775×475

=368.4 kN >160.9kN

实际冲切力小于允许冲切力设计值，所以抗冲切能满足要求！

4、基础抗弯计算

基础面最大弯距按下式计算：

基础底最大弯距按下式计算：

式中： l —水泥罐脚间距；取l=2080 mm;

a —钢混凝土基础底板边缘至水泥罐脚边缘长度；取a=（4000-2080）/2=960mm;

q —相对于荷载效应基本组合时的基础底面地基单面积净反力，取去q= Pkmax ＝90.3KN/m 2； 由 21M M <, 取2M M =经过计算得M=0.5×90.3×0.96×0.96= 41.6kN ·m ；

配筋面积计算

式中 1──系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时， 1取为0.94,期间按线性内插法确定；

f c ──混凝土抗压强度设计值；

h 0──基础的计算高度。

经过计算得 s =41.6×106/(1.00×14.3×4.0×103×4752)=0.0032 =1-(1-2×0.0032)0.5=0.0032 s =1-0.0032/2=0.9984

A s =41.6×106/(0.9984×475×300.00)=292mm 2。

由于最小配筋率min ρ＝0.15%,最小配筋面积为As ＝0.15%×500×4000＝3000mm 2。

现配筋为17Φ16（钢筋间距为250），As ＝ 3415mm2，满足要求。

5、抗倾覆验算

把砂浆罐看成一个整体进行抗倾覆稳定性验。为了保持基础的稳定状态，基础上的稳定力矩与倾覆力矩之比应大于1.5，即：

K ＝Mk/Mp>1.5

式中 K ――基础抗倾覆安全系数；

Mk ――基础的稳定力矩；

Mp ――作用于基础上的倾覆力矩；

砂浆罐空载时为倾覆最不利状况：

稳定力矩是罐身自重和基础自重对基础底板边缘的力矩，而倾覆力矩则为风力对基础底板边缘产生的力矩，即：

Mk ＝（F1+F2）×L=1.2×（200+90)×2.0＝580 KN.m

Mp ＝M 风＝294.3 KN.m