2024年4月21日发(作者：佟佳睿思)
基本计算资料：
采用现行国家有关规范
<<石油化工塔型设备基础设计规范>>,（SH 3030-1997）
<<建筑结构荷载规范>>（GB50009-2001）
<<建筑地基基础设计规范>>（GB50007-2002）
<<建筑抗震设计规范>>（GB50011-2001）
<<高耸结构设计规范>>（GBJ135-90）
<<构筑物抗震设计规范>>（GB50191-93）
<<化工设备基础设计规定>>
参考手册：〈〈高塔基础设计手册〉〉
以塔401为例：计算如下：
一、 塔设备内径：D1=2.2m, 外径：D2=2.224m
塔设备高度：30m
基本风压：0.5kN/ m
2
㎡㎡地震烈度：7度 ，设计地震基本加速度：0.15g。
基础置于砾石层上，地基承载力特征值:f
a
=400kPa。
二、 荷载
空塔自重：22吨，生产时操作重：31吨
充水水重：110吨，平台梯子重：7吨(含管道、保温等)
三、 周期计算：
δ
1
＜＝30，当h
2
/D
2
=30
2
/2.224=404.7<700
T
1
=0.35+0.85x10
-3
x h
2
/D
2
=0.694s
四、 风荷载计算：
w
k
=β
z
u
s
u
z
u
r
(1+u
e
)(D
2
+2δ
2
)w
0
u
s
=0.6, u
r
=1.1, u
e
=0.23, δ
2
=0.3
w
k
=0.6x1.1x1.23β
z
u
z
w
0
D
2
=0.812β
z
u
z
w
0
(D
2
+2δ
2
)
离地面高度H(m) 10 20 30
u
z
1.0 1.25 1.42
u
z
w
0
0.5 0.625 0.71
β
z
1.35 1.82 2.23
w
k
1.55 2.6 3.6
注：β
z
是按高耸结构设计规范计算
作用在基础顶面的剪力：
Q=[1.55+(1.55+2.6)/2+(2.6+3.6)/2]x10=67kN
作用在基础顶面的弯矩：
M=[1.55x5+1.55x15+2.6x25+0.5x16.7x1.05+0.5x26.7x1]x10=1180kN.m
五、 地震作用计算：
G
eq
=31x10=310kN
a
1
=(T
g
/T
1
)
0.9
xa
max
=(0.35/0.694)
0.9
x0.12=0.065
F
EK
=a
1
xG
eq
=0.065x310=20.15kN
作用在基础顶面的剪力：
Q=F
EK
=20.15kN
作用在基础顶面的弯矩：
M=Qx2h/3=20.15x2x30/3=806 kN.m
六、 基础设计
〈一〉、正常操作情况下的荷载标准组合
假设基础直径5.2m，基础埋深3.0m,基础高出地面0.3m。
基础底面积：A=3.142x5.2x5.2/4=21.24 m
2
㎡
基础截面抵抗矩：W=0.0982D
3
=13.81m
3
㎡㎡
基础自重：G=25x21.24x3.3=1752.3kN
F
k
=310+70+1752.3=2132.3kN
M
k
=1180+67x3.3=1397.8kN
P
max
=F
k
/A+M
k
/W=100.4+101=201.4KPa< f
a
=400kPa
P
min
=F
k
/A-M
k
/W=100.4-101=-0.6kPa≈0
满足要求。
〈二〉、正常操作地震同时作用标准组合
F
k
=310+70+1752.3=2132.3kN
M
k
=0.2x1180+0.2x67x3.3+806+20.15x3.3=1152.7kN
P
max
=F
k
/A+M
k
/W=100.4+83.5=183.9KPa< f
a
=400kPa
P
min
=F
k
/A-M
k
/W=100.4-83.5=16.9kPa>0
满足要求。
基础配筋按构造配筋。
七、 基础稳定性验算：
e= M
k
/ F
k
=1397.8/2132.3=0.66m
k=R/e=2/0.66=3.03>2(满足要求)
塔402，403采取同样的方法计算出塔的内力
塔402，403筏型联合基础计算
一、基本数据
筏型联合基础的底板尺寸：10.4mx6.4m
底板厚1.2m，地基承载力特征值:f
a
=400kPa。
二、计算基本荷载
最大荷载(kN) N
1
(D403) 1370 N
2
(D402) 2643
最小荷载 (kN) 270 463
操作荷载(kN) 360 660
弯矩 (kN.m) M
1
1109 M
2
2670
三、基础底面土压力计算
筏板基础底面积：F=10.4x6.4=66.56 m
2
㎡
基底模量：W
x
=10.4x6.4x6.4/6=71 m
3
W
y
=6.4x10.4x10.4/6=115.4 m
3
操作重的合力重心：
X
c
=(660x2.45-360x2.45)/(360+660)=0.72m,Y
c
=0
基础底面形心：
X
0
=(12.57x2.45-7.07x2.45)/19.64=0.69m,Y
0
=0
A
1
=7.07 m
2
,A
2
=12.57 m
2
,A
1
+A
2
=19.64 m
2
合力重心与基底形心基本重合。
塔基础的支墩园柱形换算成方形边长：
D403 b
1
=2.66m
D402 b
2
=3.54m
1. 当D403垂直荷载小，D402垂直荷载最大时，基底角点土压力：
角点D:R
max
=N/F+γh+M
x
/W
x
+M
y
/W
y
=(270+2643)/66.56+18x3.0+0+(2643x2.45-270x2.45)/115.4
=43.8+54+0+50.4=148.2kPa< f
a
=400kPa
角点A:R
min
=43.8+54-50.4=47.4 kPa >0
2. 当D403垂直荷载小，D402操作荷载+风弯矩时，基底角点土压力：
角点D:
R
max
=(270+660)/66.56+18x3.0+0+(660x2.45-270x2.45)115.4+(1108+26
70)/71
=14.0+54+8.3+53.2=129.5kPa< f
a
=400kPa
角点A:R
min
=14.0+54-8.3-53.2=6.5 kPa >0
四、基础底板弯矩计算
1. 计算简图
（1） 纵向板带沿x-x轴
筏板底面压力：（减去筏板自重和土重）
σ
max
=(148.2-54)x6.4=603kN.m
σ
min
=(47.4-54)x6.4=-42kN.m
基底应力变化值：σ
x
=(603+42)/10.4=62 kN.m
σ
A
=-42+62x1.17=30.5 kN.m
σ
B
=-42+62x3.83=195.5kN.m
σ
C
=-42+62x5.63=307 kN.m
σ
D
=-42+62x9.17=526.5 kN.m
（2） 竖向板带沿y-y轴
筏板底面压力：（减去筏板自重和土重）
σ
max
=(129.5-54)x10.4=785.2kN.m
σ
min
=(6.5-54)x10.4=-4942kN.m
2024年4月21日发(作者：佟佳睿思)
基本计算资料：
采用现行国家有关规范
<<石油化工塔型设备基础设计规范>>,（SH 3030-1997）
<<建筑结构荷载规范>>（GB50009-2001）
<<建筑地基基础设计规范>>（GB50007-2002）
<<建筑抗震设计规范>>（GB50011-2001）
<<高耸结构设计规范>>（GBJ135-90）
<<构筑物抗震设计规范>>（GB50191-93）
<<化工设备基础设计规定>>
参考手册：〈〈高塔基础设计手册〉〉
以塔401为例：计算如下：
一、 塔设备内径：D1=2.2m, 外径：D2=2.224m
塔设备高度：30m
基本风压：0.5kN/ m
2
㎡㎡地震烈度：7度 ，设计地震基本加速度：0.15g。
基础置于砾石层上，地基承载力特征值:f
a
=400kPa。
二、 荷载
空塔自重：22吨，生产时操作重：31吨
充水水重：110吨，平台梯子重：7吨(含管道、保温等)
三、 周期计算：
δ
1
＜＝30，当h
2
/D
2
=30
2
/2.224=404.7<700
T
1
=0.35+0.85x10
-3
x h
2
/D
2
=0.694s
四、 风荷载计算：
w
k
=β
z
u
s
u
z
u
r
(1+u
e
)(D
2
+2δ
2
)w
0
u
s
=0.6, u
r
=1.1, u
e
=0.23, δ
2
=0.3
w
k
=0.6x1.1x1.23β
z
u
z
w
0
D
2
=0.812β
z
u
z
w
0
(D
2
+2δ
2
)
离地面高度H(m) 10 20 30
u
z
1.0 1.25 1.42
u
z
w
0
0.5 0.625 0.71
β
z
1.35 1.82 2.23
w
k
1.55 2.6 3.6
注：β
z
是按高耸结构设计规范计算
作用在基础顶面的剪力：
Q=[1.55+(1.55+2.6)/2+(2.6+3.6)/2]x10=67kN
作用在基础顶面的弯矩：
M=[1.55x5+1.55x15+2.6x25+0.5x16.7x1.05+0.5x26.7x1]x10=1180kN.m
五、 地震作用计算：
G
eq
=31x10=310kN
a
1
=(T
g
/T
1
)
0.9
xa
max
=(0.35/0.694)
0.9
x0.12=0.065
F
EK
=a
1
xG
eq
=0.065x310=20.15kN
作用在基础顶面的剪力：
Q=F
EK
=20.15kN
作用在基础顶面的弯矩：
M=Qx2h/3=20.15x2x30/3=806 kN.m
六、 基础设计
〈一〉、正常操作情况下的荷载标准组合
假设基础直径5.2m，基础埋深3.0m,基础高出地面0.3m。
基础底面积：A=3.142x5.2x5.2/4=21.24 m
2
㎡
基础截面抵抗矩：W=0.0982D
3
=13.81m
3
㎡㎡
基础自重：G=25x21.24x3.3=1752.3kN
F
k
=310+70+1752.3=2132.3kN
M
k
=1180+67x3.3=1397.8kN
P
max
=F
k
/A+M
k
/W=100.4+101=201.4KPa< f
a
=400kPa
P
min
=F
k
/A-M
k
/W=100.4-101=-0.6kPa≈0
满足要求。
〈二〉、正常操作地震同时作用标准组合
F
k
=310+70+1752.3=2132.3kN
M
k
=0.2x1180+0.2x67x3.3+806+20.15x3.3=1152.7kN
P
max
=F
k
/A+M
k
/W=100.4+83.5=183.9KPa< f
a
=400kPa
P
min
=F
k
/A-M
k
/W=100.4-83.5=16.9kPa>0
满足要求。
基础配筋按构造配筋。
七、 基础稳定性验算：
e= M
k
/ F
k
=1397.8/2132.3=0.66m
k=R/e=2/0.66=3.03>2(满足要求)
塔402，403采取同样的方法计算出塔的内力
塔402，403筏型联合基础计算
一、基本数据
筏型联合基础的底板尺寸：10.4mx6.4m
底板厚1.2m，地基承载力特征值:f
a
=400kPa。
二、计算基本荷载
最大荷载(kN) N
1
(D403) 1370 N
2
(D402) 2643
最小荷载 (kN) 270 463
操作荷载(kN) 360 660
弯矩 (kN.m) M
1
1109 M
2
2670
三、基础底面土压力计算
筏板基础底面积：F=10.4x6.4=66.56 m
2
㎡
基底模量：W
x
=10.4x6.4x6.4/6=71 m
3
W
y
=6.4x10.4x10.4/6=115.4 m
3
操作重的合力重心：
X
c
=(660x2.45-360x2.45)/(360+660)=0.72m,Y
c
=0
基础底面形心：
X
0
=(12.57x2.45-7.07x2.45)/19.64=0.69m,Y
0
=0
A
1
=7.07 m
2
,A
2
=12.57 m
2
,A
1
+A
2
=19.64 m
2
合力重心与基底形心基本重合。
塔基础的支墩园柱形换算成方形边长：
D403 b
1
=2.66m
D402 b
2
=3.54m
1. 当D403垂直荷载小，D402垂直荷载最大时，基底角点土压力：
角点D:R
max
=N/F+γh+M
x
/W
x
+M
y
/W
y
=(270+2643)/66.56+18x3.0+0+(2643x2.45-270x2.45)/115.4
=43.8+54+0+50.4=148.2kPa< f
a
=400kPa
角点A:R
min
=43.8+54-50.4=47.4 kPa >0
2. 当D403垂直荷载小，D402操作荷载+风弯矩时，基底角点土压力：
角点D:
R
max
=(270+660)/66.56+18x3.0+0+(660x2.45-270x2.45)115.4+(1108+26
70)/71
=14.0+54+8.3+53.2=129.5kPa< f
a
=400kPa
角点A:R
min
=14.0+54-8.3-53.2=6.5 kPa >0
四、基础底板弯矩计算
1. 计算简图
（1） 纵向板带沿x-x轴
筏板底面压力：（减去筏板自重和土重）
σ
max
=(148.2-54)x6.4=603kN.m
σ
min
=(47.4-54)x6.4=-42kN.m
基底应力变化值：σ
x
=(603+42)/10.4=62 kN.m
σ
A
=-42+62x1.17=30.5 kN.m
σ
B
=-42+62x3.83=195.5kN.m
σ
C
=-42+62x5.63=307 kN.m
σ
D
=-42+62x9.17=526.5 kN.m
（2） 竖向板带沿y-y轴
筏板底面压力：（减去筏板自重和土重）
σ
max
=(129.5-54)x10.4=785.2kN.m
σ
min
=(6.5-54)x10.4=-4942kN.m