土木工程箱型基礎(chǔ)課程設(shè)計.doc

房屋基礎(chǔ)課程設(shè)計房屋基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)及指導(dǎo)書2016年04月房屋基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)及指導(dǎo)書設(shè)計任務(wù)：設(shè)計某十層主廠房的基礎(chǔ)。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)及場地地質(zhì)情況，確定采用箱形基礎(chǔ)。設(shè)計依據(jù)：高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程(JGJ699)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007-2002)計算書內(nèi)容要求：一、 總則二、 確定箱形基礎(chǔ)外形尺寸三、 按地基承載力確定基底尺寸四、 基底反力計算五、 地基沉降計算六、 箱基縱向整體彎曲計算（考慮上下部結(jié)構(gòu)共同工作）七、 底、頂板局部彎曲計算八、 頂板配筋設(shè)計九、 底板斜截面抗剪及抗沖切計算十、 箱基墻體配筋設(shè)計十一、 箱基墻體開門窗洞加固設(shè)計十二、 繪制施工圖底、頂板配筋平面分布圖箱基橫截面配筋大樣墻體、開門窗洞加固大樣圖墻體、轉(zhuǎn)角構(gòu)造大樣施工說明設(shè)計資料：一、 上部結(jié)構(gòu)資料：地面以上采用現(xiàn)澆柱、預(yù)制梁板的半裝配式框架結(jié)構(gòu)，共十層，層高4.5米,采用C30混凝土, 各桿件截面尺寸如下：柱 5050cm2 橫梁 3060 cm2 縱梁 3050 cm2 樓板厚 15 cm 平面柱網(wǎng)布局如下圖:上部荷載:框架柱傳給基礎(chǔ)的軸力(作用在0.00處)標在柱網(wǎng)分布圖上,單位為kN. 底層地面的活載為14kN/ m2 地下室用作雜品堆料倉庫，按活載10kN/ m2 計。樓梯和電梯間荷載按均布荷載20kN/ m2 考慮。地質(zhì)資料：（如圖示）箱基墻體與柱網(wǎng)關(guān)系圖建筑物位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。靜止土壓力系數(shù)一律采用0.5。粉質(zhì)粘土層地基反力系數(shù)值如下表所示。表1 粉質(zhì)粘土層實測地基反力系數(shù)0.9060.9660.8140.7381.1241.1971.0090.9141.2351.3141.1091.006對稱1.1241.1971.0090.9140.9060.9660.8140.738箱形基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書設(shè)計內(nèi)容及步驟基本如下：一確定箱形基礎(chǔ)外形尺寸，埋深及用料1 箱基高度：據(jù)規(guī)程，一般取建筑物高度的1/81/12，不宜小于基礎(chǔ)長度的1/18，以箱基頂面為0.000，室外地面標高取-0.200米。2 底、頂板及墻的厚度：據(jù)規(guī)程，外墻厚不小于25 cm，內(nèi)墻厚不小于20 cm，頂板不小于15 cm，底板不小于20 cm。對20層以內(nèi)的民用房屋或高度50米以內(nèi)的多層廠房，底板一般取4060 cm厚，頂板2540 cm厚，外墻3050 cm厚，內(nèi)墻2540 cm厚。3 采用材料：混凝土不低于C20，鋼筋12以上用級，12以下用級。墊層10 cm厚，采用C10混凝土。二確定基底尺寸，計算基底反力1 荷載計算根據(jù)荷載規(guī)范，活載應(yīng)乘1.4的系數(shù)，恒載應(yīng)乘1.2的系數(shù)，對驗算有利的可不乘系數(shù)。據(jù)提供的資料，荷載沿縱向?qū)ΨQ，但由于樓梯間橫向不對稱，存在偏心，經(jīng)計算偏心很小，所以可按中心荷載計算基礎(chǔ)的底面積，基底承受的總荷載有：上部框架傳來的總荷載N1（已乘過荷載系數(shù)）樓梯間及電梯井荷載N2（恒載）箱基自重（恒載）G，為簡化計算，墻體開門窗洞不扣除，粉刷也不計?；装迕骐s品堆料活載N3基頂板面活載N4地下水對箱基的浮力W（向上），對計算有利所以，基底總荷載= N1+ N2+ N3+ N4+G-W2.確定地基承載力特征值fa3確定基底尺寸：按中心受壓，采用試算，先初定底板從邊軸線向外挑出的尺寸（四邊取相同），可得基底面積，要求基底面積（總荷載-G）/（fa-Gd）。4 確定基底基本反力值按實測基底反力系數(shù)法，把箱基分成大小相等的58=40個區(qū)格，每個區(qū)格的反力系數(shù)在資料中已給出，從而可算出每個區(qū)格的反力=（總荷載/LB）地基反力系數(shù)，把結(jié)果列成表格。注：L，B是基底板的尺寸，包括挑出的部分。三地基沉降計算按規(guī)范法計算。四箱基縱向整體彎曲計算由于上部結(jié)構(gòu)是框架體系，所以基礎(chǔ)要計算整體彎曲和局部彎曲。因橫向跨間少，可以不考慮，只按局部彎曲計算在配筋時適當(dāng)考慮。而縱向應(yīng)該計算整體和局部彎曲，具體步驟：1 計算整體彎矩的基底反力=基本反力箱基自重+水壓箱基自重按（G+N2）/LB，近似分布在箱基底板上。水壓力W/LB對整個箱基來說是外力，應(yīng)列出基底反力分布圖：2 將箱基視為地基梁，梁長即箱基縱向長度L，梁沿縱向每單位長度所受的基反力=（橫向區(qū)格的長該取格的反力值），按比例作出計算簡圖。3 根據(jù)上述簡圖，可求出任意截面的彎矩，畫出彎矩圖。本設(shè)計起控制的位置在跨中（彎矩最大）和軸線處（是樓梯電梯間，荷載大），分別記這兩處的彎矩為M中、M邊。五箱基承受的縱向整體彎矩（考慮上部結(jié)構(gòu)共同作用）以上求出的彎矩未考慮上部結(jié)構(gòu)的共同作用，認為箱基與上部結(jié)構(gòu)獨立的，與實際不符。理論和實測表明上部結(jié)構(gòu)對箱基作用很大，因此，上面求出的彎矩應(yīng)由上部結(jié)構(gòu)和箱基共同承擔(dān)。箱基分擔(dān)的彎矩：其中M是前面求出的整體彎矩。1 箱基剛度EGJ G，截面矩按下面折算截面計算：2 上部結(jié)構(gòu)剛度EBJB按下式計算其中Eb 梁柱的混凝土彈性模量（C30）Jbi第i層縱梁的截面慣性矩Kui和Kli第i層上下柱的線剛度（此處上下柱相同）Kbi=Jbi/l是梁的線剛度（l是開間柱距）m :彎曲方向的節(jié)間數(shù)n:建筑物層數(shù)（指樓板數(shù)目）求出剛度后可分別求控制截面的：六底板局部彎曲計算可按倒置的連續(xù)樓蓋考慮，將基反力視為荷載計算。為簡化，一般把各區(qū)格作為四邊固定的雙向板或單向板。本設(shè)計中應(yīng)計算整體彎矩最大的中跨間（）和基反力最大，產(chǎn)生最大局部反力的邊跨間（）。邊跨間存在受荷較大的樓梯間區(qū)格，為簡化此處局部增設(shè)附加鋼筋，可不必進行計算。1 先確定底板局部彎曲的基反力=基底基本反力-箱基底板自重+水壓。畫出基反力分布圖，并標出各軸線位置（按比例）（注意：底板上堆料10kPa不扣除，是考慮了荷載的不利組合即認為計算某區(qū)格時，其正好有堆料）計算某區(qū)格的局部彎曲應(yīng)據(jù)基反力分布圖相應(yīng)取平均值。2整體彎矩最大的中跨間（）1）邊區(qū)格（AB或CD）各彎矩按下式計算M=系數(shù)qlX2其中系數(shù)查鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)附錄表格。lX、lY是凈跨度，lX是雙向板的短邊，為計算清楚，統(tǒng)一記為：縱向跨中MX 橫向跨中MY 縱向支座MX 橫向支座MY 2）中區(qū)格3基反力最大的跨間（）1）邊區(qū)格（AB）2）中區(qū)格（BC）3）樓梯間區(qū)格七頂板局部彎曲計算樓面各區(qū)格的荷載相同，所以只需計算的中跨間，各區(qū)格作為四邊固定的雙向板，對于樓梯間樓板及樓梯計算略。頂板上的荷載有活載10kPa和板自重，計算同樣按次序進行：1 邊區(qū)格2 中區(qū)格八底頂板配筋設(shè)計箱基整體彎矩MG可簡化為作用在底板上的軸向拉力和頂板上的軸向壓力，所以理論上應(yīng)按偏拉構(gòu)件設(shè)計，計算甚繁。一般把整體彎曲和局部彎曲大作用分開考慮，分別配筋。對于底板，由整體彎矩MG產(chǎn)生的拉力N及配筋A(yù)S按下式計算N=MG/Z，AS=N/fyAS分為兩半，分別作為底板的上下排通長鋼筋。底板局部彎曲所需鋼筋，在各區(qū)格跨中取單位板帶，按單筋截面分別確定鋼筋量AS，公式如下： 注意以上底板的縱向配筋，同時考慮了整體與局部彎曲的影響，按規(guī)程，可適當(dāng)折減，此時局部彎曲的彎矩應(yīng)乘折減系數(shù)0.8，而底板的橫向配筋，只按局部彎曲確定，不需折減。對于頂板縱向，當(dāng)承受整體彎曲時，受軸心壓力，一般按構(gòu)造配筋即能滿足要求，抗彎只按局部彎曲配筋。橫向也只按局部彎曲配筋。底、頂板通長鋼筋上下排不宜小于12200。計算應(yīng)按次序進行：底板：1 整體彎曲的配筋（縱向）1） 中跨間（） 2） 邊跨間（） 2局部彎曲的配筋（縱向）1） 中跨間（由邊區(qū)格控制）跨中配筋（上部受拉）支座配筋（下部受拉）2） 邊跨間跨中配筋（上部受拉）支座配筋（下部受拉）3 向最后配筋量（整體局部迭加）中跨間邊跨間(注意配筋時，可把上軸線的三跨間統(tǒng)一配筋，而的中間三跨按中跨間值統(tǒng)一配筋或沿縱向取大值統(tǒng)一配筋)4 橫向配筋（按基反力最大的邊跨間控制配筋）1） 跨中（中區(qū)格控制）2） 支座（邊區(qū)格控制）5 頂板配筋（按中跨間，由邊區(qū)格控制，不考慮整體彎曲）1） 縱向配筋跨中支座2） 橫向配筋跨中（按中區(qū)格）支座（按邊區(qū)格）注意：若計算鋼筋量小于12200時，應(yīng)按構(gòu)造配筋。九底板斜截面抗剪強度及沖切驗算：可按規(guī)程計算。十箱基墻體配筋設(shè)計內(nèi)容包括：1）內(nèi)外墻配筋設(shè)計墻體配筋不應(yīng)小于10200（雙面），并且內(nèi)外墻上下部各增設(shè)于220鋼筋。一般內(nèi)墻按構(gòu)造配筋，采用于10200（雙面雙向），在下部各設(shè)置220鋼筋。對外墻，承受水平靜止土壓力，應(yīng)按計算配筋。具體步驟：外墻設(shè)計：土壓力計算；配筋計算 （若計算鋼筋量小于構(gòu)造要求，按構(gòu)造配筋，雙向均為于10200（雙面）。 2） 墻身抗剪強度計算 3）墻上開洞設(shè)計門窗洞大小應(yīng)符合規(guī)程的要求，并進行洞口上下過梁配筋計算。（略）一般門洞0.82m2樓梯間門洞1.22m2外縱墻中間開設(shè)通風(fēng)采光窗洞10.8m2十一施工說明1 基礎(chǔ)采用C20混凝土，外圍結(jié)構(gòu)的抗?jié)B標號不低于B-6級。墊層采用100厚C10混凝土。2 鋼筋接頭綁扎不小于35d，焊接時，單面為10d，雙面為5d搭接位置要求：3 底板：上排筋只準在支座處斷開（即墻下），但伸入支座不小于35d，下排筋只準在跨端1/3跨長以外搭接，搭接頭要求錯開50%。4 頂板：任何情