某框架结构柱下条形基础设计.doc

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1、2016某框架结构柱下条形基础设计 某框架结构柱下条形基础设计（倒梁法） 一、设计资料 1、某建筑物为7层框架结构，框架为三跨的横向承重框架，每跨跨度为7.2m；边柱传至基础顶部的荷载标准值和设计值分别为：Fk=2665KN、Mk=572KN?M、Vk=146KN，F=3331KN、M=715KN?M、V=182KN；中柱传至基础顶部的荷载标准值和设计值分别为：Fk=4231KN、Mk=481KN?M、Vk=165KN，F=5289KN、M=601KN?M、V=206KN。 2、根据现场观察描述，原位测试分析及室内试验结果，整个勘察范围内场地地层主要由粘性土、粉土及粉砂组成，根据土的结构及物理

2、力学性质共分为7层，具体层位及工程特性见附表。勘察钻孔完成后统一测量了各钻孔的地下水位，水位埋深平均值为0.9m，本地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性。 3、根据地质资料，确定条基埋深d1.9m； 二、内力计算 1、基础梁高度的确定 取h1.5m 符合GB50007-2002 8.3.1柱下条形基础梁的高度宜为柱距的11的规定。 48 2、条基端部外伸长度的确定 据GB50007-2002 8.3.1第2条规定外伸长度宜为第一跨的0.25倍考虑到柱端存在弯矩及其方向左侧延伸0.25l?0.25?7.2m?1.8m 为使荷载形心与基底形心重合，右端延伸长度为lef，lef计算过

3、程如下： a . 确定荷载合力到E点的距离xo： 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 xo=3331?3?7.2+5289?2?7.2-715?2-601?2-182?1.5?2-206?1.5?2 3331?2+5289?2 182396得xo=10.58m 17240 b . 右端延伸长度为lef： lef=(1.8+2.7+7.2?2-10.58)?2-1.8-7.2?3=2.24m 3、地基净反力pj的计算。 对E点取合力距即：ME=0， 2.24+3331?7.2?3+5289?7.2?3-pj(25.64-2.24)2?0.5-(715?2+601?2)-(182?1

4、.5?2+206?1.5?2)=02pj?2.24? 即271.2712pj=182396?pj=672.3751KN 4、确定计算简图 5、采用结构力学求解器计算在地基净反力Pj作用下基础梁的内力图 -2020.41 A1804.25-1149.01-2180.78F 弯矩图（KNM） - 1 - x 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 2568.42 1210.28A2347.79 2062.88F -2778.22 剪力图（KN） 6、计算调整荷载?pi 由于支座反力与原柱端荷载不等，需进行调整，将差值?pi折算成调整荷载?qi -(1210.28+2272.68)KN=-

5、151.96KN ?pB=3331x ?pC=5289-(2568.42+2493.31)KN=227.27KN ?pD=5289-(2347.79+2778.22)KN=162.99KN ?pB=3331-(2062.88+1506.12)KN=-238KN 对于边跨支座?q1= ?p1 lo为边跨长度；l1为第一跨长度。 (lo+l)1?p li-1为第i-1长度；li为第i跨长度。 (li-1+ li) 对于中间支座?q= 故?qB= -151.96KN227.27KN；?q=KN=47.35； =-36.18C(1.8+3?7.2)(3?7.2+3?7.2) ?qD= 162.99-2

6、38KN=33.96KN；?q=KN=-51.93KN E111(?7.2+?7.2)(?7.2+2.24) 调整荷载作用下的计算简图： 调整荷载作用下基础梁的内力图 - 2 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 -58.61-58.61A B 14.62 -128.68-128.68 -16.3489.05 -39.09-30.87 75.14 -8.76 4.11E F BC跨中M0.86KNm；CD跨中M34.98KNm ； DE跨中M2.325KNm 弯矩图（KNM） 100.73 3.42-12.90B-65.13 114.905.79 E F 73.93 84.92

7、 x -117.31 剪力图（KN） 7、两次计算结果叠加，得基础梁得最终内力 三、基底压力验算 按勘察报告2005-054；钻孔18处1.9m2.7m深度范围内的黄土物理指标如下：?20.7%；?2.07g 3 ；?d?1.71g cm3 eo?0.598；Sr?0.95；Qs?2.74； ?l?36.5%；?p?19.0%；Ip?17.5；Il?0.1；a1?2?0.18；E1?2?7.8Mpa；c?62Kpa； ?27.3o； - 3 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 查 GB50007-2002表5.2.4承 载力修正系数 e及Il均小于0.85的粘性土 b0.3；

8、d1.6； 1、不考虑宽度修正，只考虑 深度修正的地基承载力特征 值fa： fa=fak+dm(d-0.5m) =150+1.6?18.5(1.9-0.5) =191.44Kpa 2、确定基础宽度 bFk+Gk l(fa-md) =2665?2+4231?2+20?25.64 25.64?(191.44-20?1.9) =3.6363m取b=3.8m 3、经宽度和宽度修正的地基承载力特征值fa=fak+b(b-3.0)+dm(d-0.5m) fa=150+0.3?20(3.8-3.0)+1.6?18.5(1.9-0.5)Kpa=196.24Kpa。 4、验算基底压力pkfa 采用荷载标准值组合

9、计算基底净反力pjk（与荷载基本组合时地基净反力pj计算方法相同）：271.2712pjk=145914.6?pjk=537.892KN pk=537.892+20Kpa=161.5505183Kpafa=196.24Kpa，满足要求。 3.8 四、基础配筋计算 1、基础梁配筋计算 材料选择 混凝土C40 ft=1.71Mpa； fc=19.1Mpa； - 4 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 钢筋采用二级钢HRB335；fy?fy?300N垫层C10 100mm厚。 mm2 ； 基础梁宽度 b?500mm；?3.0符合2.03.5的规定 验算截面最小尺寸 考虑到钢筋可能为

10、双排布置，故ho?1500?80?1420mm Vmax?2853.92KN?0.25?cfcbho?0.25?19.1?500?1420N?3390.25KN， 满足要求 配筋计算表格 2、正截面受弯配筋计算 注：等效矩形应力图形系数?1?1.0；ho?1420mm；?min取 0.45fth 及0.2%大值 fyho 基础梁选配钢筋：顶部 1225全长贯通，腰筋按构造设置，详见简图 底部 632全长贯通，大于底部总面积的1/3. C、D支座底部附加钢筋632 在1/3截断 3、箍筋计算 截面尺寸符合要求（第1步第项已经验算）； - 5 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计

11、根据纵筋布置及根数确定为6肢箍，选用1080 1 Asv=6(?102)mm2=471.24mm2 4 斜截面受剪承载力Vu；Vu=Vcs=0.7ftbho+1.25fyv a、1080（加密区） Vu=0.7?1.71?500?1420+1.25?210?Asvho s471.24?1420N=3045.55KN 80 b、10200（非加密区） Vu=0.7?1.71?500?1420+1.25?210?471.24?1420N=1728.14KN 200加密区 Vu=3045.55KN>2853.92KN?承载力满足要求。 非加密区Vu=1728.14KN>1158.73KN

12、? 五、基础底板配筋计算 翼板按斜截面抗剪强度验算设计高度；翼板端部按固定端计算弯矩，根据弯矩配置横向钢筋（横向钢筋采用16, fy=300N 1、翼板的高度如计算简图所示， 取1.0m宽度翼板作为计算单元， 剪力设计值 V=pj 3.8?1.0?1.65KN mm2）. =672.3751?1.65KN=291.95KN 3.8 斜截面受剪承载力 Vu=Vc=0.7ftbho=0.71.711.0(0.5-0.04) =550.62KN>V=291.95KN，满足要求。 2、横向钢筋计算 1pj弯矩设计值M=()?1.652=0.5?176.94?12.7225240.86KN?m；

13、23.8 M240.86?106 =0.0595969 配筋计算：截面抵抗矩系数s=221fcbho1.0?19.1?1000?460 - 6 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 相对受压区高度 =1=1=0.0615； 内力矩的力臂系数s= M=1+0.9385=0.9693 2240.86?106 =1800mm2 钢筋面积As=fysho300?0.9693?460 实配16110 As=1827.84mm2>1800mm2，分布筋8200。 六、沉降计算 1、土层分层情况如下图： 沉降计算采用荷载准永久组合,用角点法计算区域划分如下： 例如：对于E点有z,E=(

14、z,E)e1f1FE+(z,E)e2f2FE+(z,E)a1e1EA+(z,E)a2e2EA - 7 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 2、地基变形计算深度Zn 算至强化闪长岩则Zn=8.5m，按GB50007-2002规定 0.025?si 2<b<4m时?z=0.6m且应满足?sn 3、沉降计算 E点：对z,E=(z,E)e1f1FE+(z,E)e2f2FE+(z,E)a1e1EA+(z,E)a2e2EA； B=1.9m;L1=2.24mL2=23.4m；po=161.55-18.5?1.9Kpa=126.4Kpa s=12.8507+11.2597+18.

15、0026+3.4368+0.4871=46.0369mm 计算沉降经验系数 - 8 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 首先计算变形计算深度范围内压缩模量的当量值Es Es? ?Ai0.9912?0.8?0.9354?1.0?0.5808?4.9?0.5270?1.2?0.5034?0.6 ?i? 7.81015.51030Esi Es? 5.50872 ?7.4033Mpa 0.74408928 据GB50007-2002表5.3.5 ，得?s?0.7905 所以边柱E点桩基础最终沉降量计算s?ss?0.7905?43.0369mm?34.0194mm ?0.4871mm?

16、0.025?si?0.025?43.0369mm?1.0759mm， ?z?0.6m?sn 满足GB5007-2002公式5.3.6要求。 D点：对?z,H?2(?z,H)a1d1DA?2(?z,H)d1f1FD；B?1.9m;L1?9.44mL2?216.2m； po?161.55?18.5?1.9Kpa?126.4Kpa - 9 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 s?12.8701?11.5112?21.1520?4.6187?0.6615?50.8153mm 计算沉降经验系数?s 首先计算变形计算深度范围内压缩模量的当量值Es Es?Ai0.9928?0.8?0.94

17、72?1.0?0.6416?4.9?0.5904?1.2?0.5674?0.6?Ai0.9928?0.80.9472?1.00.6416?4.90.5904?1.20.5674?0.6?7.81015.51030Esi Es?5.5935?11.6151Mpa 0.481570028 据GB50007-2002表5.3.5 ，得?s?0.5740 所以中柱D点桩基础最终沉降量计算s?ss?0.5740?50.8153mm?29.1672mm ?0.6615mm?0.025?si?0.025?50.8153mm?1.2704mm， ?z?0.6m?sn 满足GB5007-2002公式5.3.6要

18、求。 4) D点和E点沉降差 中柱D点最终总沉降量SD与边柱E点最终总沉降量SE之差 SE-SD34.0194mm29.1672mm4.8522mm ?0.002l?0.002?7200mm?14.4mm满足GB5007-2002表5.3.4要求 附图1 - 10 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 附图2 - 11 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 附图3 - 12 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 柱下条形基础简化计算及其设计步骤 在pkpm中,没有专门的柱下条基计算,但是框架结构，柱下如果采用条形基础，那么可以用地基梁来计算，即它

19、可以承担地基反力，计算是采用弹性地基梁计算。 我在指导毕业设计时遇到了这个问题,但用下面方法解决了:注意每一步 1。读入地质资料输入 2。参数输入包括基本参数（主要是地基承载力特征值）和地梁筏板参数（主要是基床反力系数、地梁相关材料参数、钢筋调整参数、梁肋朝向） 3。网格输入（轴线延伸命令修改形成悬挑地基梁轴线） 4。修改荷载参数、读取荷载 5。定义地基梁（必须定义梁肋高和梁肋宽，地梁翼缘宽度可随意给出但应大于梁肋宽因为退出交互步骤时程序会给出调整翼缘宽度的机会）并布置地基梁 6。退出交互步骤：注意第一修改地梁翼缘宽度第二检查是否生成弹性地基梁计算用数据文件（即出现相关荷载值、相应坐标、地基反

20、力、修正后地基承载力等信息） 7。弹性地基梁/基础沉降计算： 7-01：检查地质资料是否正确 7-02：设置计算参数（注意：应采用完全柔性假定、地下水高度需要修改） 7-03：进入附加反力图示，选择沉降计算菜单进行沉降计算，之后可查看相关需要数据 8。弹性地基梁/结构计算 8-01：选择是否进行交叉底面积重复利用计算、修改地基梁参数（注意：地梁计算时采用的内力）、选择计算采用的模型（可采用satwe、tat生成的上部基础刚度）进行计算 8-02查看相关荷载工况下的内力图 9。弹性地基梁/参看结果（正常操作） 10。弹性地基梁施工图（正常操作 提要:本文对常用的静力平衡法和倒梁法的近似计算及其各

21、自的适用范围和相互关系作了一 - 13 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 些叙述,提出了自己的一些看法和具体步骤，并附有柱下条基构造表,目的是使基础设计工作条理清楚,方法得当,既简化好用,又比较经济合理. 适用范围:.一 柱下条形基础通常在下列情况下采用: 1.多层与高层房屋无地下室或有地下室但无防水要求,当上部结构传下的荷载较大,地基的承载力较低,采用各种形式的单独基础不能满足设计要求时. 2.当采用单独基础所需底面积由于邻近建筑物或构筑物基础的限制而无法扩展时. 3.地基土质变化较大或局部有不均匀的软弱地基,需作地基处理时. 4.各柱荷载差异过大,采用单独基础会引起基础

22、之间较大的相对沉降差异时. 5.需要增加基础的刚度以减少地基变形,防止过大的不均匀沉降量时. 其简化计算有静力平衡法和倒梁法两种,它们是一种不考虑地基与上部结构变形协调条件的实用简化法,也即当柱荷载比较均匀,柱距相差不大,基础与地基相对刚度较大,以致可忽略柱下不均匀沉降时,假定基底反力按线性分布,仅进行满足静力平衡条件下梁的计算. 计算图式.二 1.上部结构荷载和基础剖面图 2.静力平衡法计算图式 - 14 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 3.倒梁法计算图式 三.设计前的准备工作 在采用上述两种方法计算基础梁之前,需要做好如下工作: 1.确定合理的基础长度 为使计算方便,

23、并使各柱下弯矩和跨中弯矩趋于平衡,以利于节约配筋,一般将偏心地基净反力(即梯形分布净反力)化成均布,需要求得一个合理的基础长度.当然也可直接根据梯形分布的净反力和任意定的基础长度计算基础.基础的纵向地基净反力为: 式中 Pjmax,Pjmin基础纵向边缘处最大和最小净反力设计值. Fi作用于基础上各竖向荷载合力设计值(不包括基础自重和其上覆土重,但包括其它局部均布qi). M作用于基础上各竖向荷载(Fi ,qi),纵向弯矩(Mi)对基础底板纵向中点产生的总弯矩设计值. L基础长度,如上述. B基础底板宽度.先假定,后按第2条文验算. 当Pjmax与Pjmin相差不大于10,可近似地取其平均值作

24、为均布地基反力,直接定出基础悬臂长度a1=a2(按构造要求为第一跨距的1/41/3),很方便就确定了合理的基础长度L；如果Pjmax与Pjmin相差较大时，常通过调整一端悬臂长度a1或a2，使合力Fi的重心恰为基础的形心(工程中允许两者误差不大于基础长度的3%),从而使M为零,反力从梯形分布变为均布,求a1和a2的过程如下: 先求合力的作用点距左起第一柱的距离: 式中,Mi作用于基础上各纵向弯矩设计值之和. xi各竖向荷载Fi距F1的距离. 当xa/2时,基础长度L=2(X+a1), a2=L-a-a1. - 15 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 当x<a/2时,基

25、础长度L=2(a-X+a2), a1=L-a-a2. 按上述确定a1和a2后,使偏心地基净反力变为均布地基净反力,其值为: 式中, pj均布地基净反力设计值. 由此也可得到一个合理的基础长度L. 2.确定基础底板宽度b. 由确定的基础长度L和假定的底板宽度b,根据地基承载力设计值f,一般可按两个方向分别进行如下验算,从而确定基础底板宽度b. 基础底板纵向边缘地基反力: 应满足 基础底板横向边缘地基反力: 应满足 式中, pmax, pmin基础底板纵向边缘处最大和最小地基反力设计值 pmax, pmin基础底板横向边缘处最大和最小地基反力设计值 G基础自重设计值和其上覆土重标准值之和,可近似取

26、G=20bLD,D为基础 埋深,但在地下水位以下部分应扣去浮力. . M作用于基础上各竖向荷载、横向弯矩对基础底板横向中点产生的总 弯矩设计值. 其余符号同前述 当M=0时,则只须验算基础底板纵向边缘地基反力 当M=0时,则只须验算基础底板横向边缘地基反力. 当M=0且M=0时(即地基反力为均布时),则按下式验算,很快就可确定基础底板宽度b: 式中, p均布地基反力设计值. 3.求基础梁处翼板高度并计算其配筋 先计算基础底板横向边缘最大地基净反力pmax和最小地基净反力pmin,求出基础梁边处翼板的地基净反力pj1,如图,再计算基础梁边处翼板的截面弯矩和剪力,确定其厚度h1和抗弯钢筋面积. 右

27、图中, p翼板悬挑长度, b1 =(b- b0)/2 h1基础梁边翼板高度 - 16 - 基础工程（含地基基础与上部结构共同作用）课程设计 b0,h基础梁宽和梁高 基础底板横向边缘处地基净反力 式中, S从基础纵向边缘最大地基反力处开始到任一截面的距离. 其余符号同前述 基础梁边处翼板地基净反力 基础梁边处翼板每米宽弯矩 基础梁边处翼板每米宽剪力 若M=0时,则上述M,V表达式为 若M=0时,则上述M,V表达式为 但pj1和pj2公式中的pjmax和pjmin可简化为 若M=0和M=0时,则上述M,V表达式为 基础梁边处翼板有效高度 基础梁边处翼板截面配筋 式中, fc混凝土轴心抗压强度设计值. fy钢筋抗拉强度设计值. 其余符号同前述 4.抗扭 当上述M0时,对于带有翼板的基础梁,一般可以不考虑抗扭计算,仅从构造上将梁的箍筋做成闭合式;反之,则应进行抗扭承载力计算. - 17 -