2016某框架結(jié)構(gòu)柱下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、2016 某框架結(jié)構(gòu)柱下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)某框架結(jié)構(gòu)柱下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（倒梁法）一、設(shè)計(jì)資料1、某建筑物為 7 層框架結(jié)構(gòu)，框架為三跨的橫向承重框架，每跨跨 度為 7.2m ；邊柱傳至基礎(chǔ)頂部的荷載標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值分別為： Fk=2665KN、 Mk=572KN?M、Vk=146KN，F(xiàn)=3331KN、M=715KN?M、V=182KN；中柱傳至 基礎(chǔ)頂部的荷載標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值分別為： Fk=4231KN、 Mk=481KN?M、 Vk=165KN，F(xiàn)=5289KN、M=601KN?M、V=206KN。2、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察描述，原位測(cè)試分析及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，整個(gè)勘察范 圍內(nèi)場(chǎng)地地層主要由粘性土、粉土及粉砂組成，

2、根據(jù)土的結(jié)構(gòu)及物理力學(xué) 性質(zhì)共分為 7 層，具體層位及工程特性見(jiàn)附表?？辈煦@孔完成后統(tǒng)一測(cè)量 了各鉆孔的地下水位， 水位埋深平均值為 0.9m，本地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕 性，對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋無(wú)腐蝕性。3、根據(jù)地質(zhì)資料，確定條基埋深 d 1.9m；二、內(nèi)力計(jì)算1、基礎(chǔ)梁高度的確定 取 h1.5m 符合 GB50007-2002 8.3.1 柱下條 形基礎(chǔ)梁的高度宜為柱距的 11的規(guī)定。 482、條基端部外伸長(zhǎng)度的確定據(jù) GB50007-2002 8.3.1第 2 條規(guī)定外伸長(zhǎng)度宜為第一跨的 0.25 倍考慮到柱端存在彎矩及其方向左側(cè)延伸 0.25l?0.25?7.2m?1.8m為使荷載形心與基

3、底形心重合，右端延伸長(zhǎng)度為lef ，lef 計(jì)算過(guò)程如下：a . 確定荷載合力到 E 點(diǎn)的距離 xo ：基礎(chǔ)工程(含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用)課程設(shè)計(jì) xo=3331?3?7.2+5289?2?7.2-715?2-601?2-182?1.5?2-206?1.5?2 3331?2+5289?2182396 得 xo=10.58m 17240b . 右端延伸長(zhǎng)度為 lef ： lef=(1.8+2.7+7.2?2-10.58)?2-1.8-7.2?3=2.24m3、地基凈反力 pj 的計(jì)算。對(duì) E 點(diǎn)取合力距即： ME=0，2.24+3331?7.2?3+5289?7.2?3-pj(25.64-

4、2.24)2?0.5-(715?2+601?2)-(182?1.5?2 +206?1.5?2)=02pj?2.24?即 271.2712pj=182396?pj=672.3751KN4、確定計(jì)算簡(jiǎn)圖5、采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算在地基凈反力 Pj 作用下基礎(chǔ)梁的內(nèi)力圖 -2020.41A1804.25-1149.01-2180.78F彎矩圖( KN M)- 1 - x 基礎(chǔ)工程(含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用)課程設(shè)計(jì)2568.421210.28A2347.792062.88F-2778.22剪力圖( KN)6、計(jì)算調(diào)整荷載 ?pi 由于支座反力與原柱端荷載不等，需進(jìn)行調(diào)整，將差值?pi 折算成調(diào)整

5、荷載 ?qi-(1210.28+2272.68)KN=-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 對(duì)于邊跨支 座?q1=?p1lo 為邊跨長(zhǎng)度； l1 為第一跨長(zhǎng)度。(lo+l)1?pli-1 為第 i-1 長(zhǎng)度； li 為第 i 跨長(zhǎng)度。 (li-1+li)對(duì)于中間支座 ?q=故?qB=-151.96KN227.27KN；?q=KN=47.35； =-36.18C(1.8+3

6、?7.2)(3?7.2+3?7.2) ?qD=162.99-238KN=33.96KN；?q=KN=-51.93KNE111(?7.2+?7.2)(?7.2+2.24)調(diào)整荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖： 調(diào)整荷載作用下基礎(chǔ)梁的內(nèi)力圖- 2 - 基礎(chǔ)工程（含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用）課程設(shè)計(jì) -58.61-58.61AB14.62-128.68-128.68-16.3489.05-39.09-30.8775.14-8.764.11EFDE 跨中 MBC跨中 M 0.86KNm；CD跨中 M 34.98KNm ； 2.325KNm彎矩圖（ KN M）100.733.42-12.90B-65.13114.

7、905.79E73.9384.92x-117.31剪力圖（ KN）7、兩次計(jì)算結(jié)果疊加，得基礎(chǔ)梁得最終內(nèi)力三、基底壓力驗(yàn)算按勘察報(bào)告 2005-054；鉆孔 18處 1.9m2.7m 深度范圍內(nèi)的黃土物理指標(biāo)如下： ?20.7%； ?2.07g3； ?d?1.71gcm3eo?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 -基礎(chǔ)工程（含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用）課程設(shè)計(jì)查 GB50007-2002 表 5.2.4 承載力修正系數(shù)e及 Il 均小于

8、0.85 的粘性土 b 0.3； d 1.6；1、不考慮寬度修正，只考慮深度修正的地基承載力特征值 fa ：fa=fak+ d-m0.(5dm)=150+1.6?18.5(1.9-0.5)=191.44Kpa2、確定基礎(chǔ)寬度bFk+Gk l(fa- md)=2665?2+4231?2+20?25.6425.64?(191.44-20?1.9)=3.6363m 取 b=3.8m3、經(jīng)寬度和寬度修正的地基承載力特征值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、驗(yàn)算基底壓力 p

9、kfa 采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合計(jì)算基底凈反力 pjk(與荷載基本組合時(shí)地基 凈反力 pj 計(jì)算方法相同) ：271.2712pjk=145914.6?pjk=537.892KN pk=537.892+20Kpa=161.5505183Kpafa=196.24Kpa，滿(mǎn)足要求。 3.8四、基礎(chǔ)配筋計(jì)算1、基礎(chǔ)梁配筋計(jì)算 材料選擇 混凝土 C40 ft=1.71Mpa ； fc=19.1Mpa；- 4 -基礎(chǔ)工程(含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用)課程設(shè)計(jì)鋼筋采用二級(jí)鋼 HRB335；fy?fy?300N 墊層 C10 100mm 厚。mm2 基礎(chǔ)梁寬度 b?500mm；?3.0符合 2.03.5 的規(guī)定

10、 驗(yàn)算截面最 小尺寸考慮到鋼筋可能為雙排布置，故 ho?1500?80?1420mm Vmax?2853.92KN?0.25?cfcbho?0.25?19.1?500?1420N?3390.25KN， 滿(mǎn)足要求 配筋計(jì)算表格 2、正截面受彎配筋計(jì)算 注：等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù) ?1?1.0；ho?1420mm ；?min 取0.45fth及 0.2%大值 fyho基礎(chǔ)梁選配鋼筋：頂部 1225 全長(zhǎng)貫通，腰筋按構(gòu)造設(shè)置，詳見(jiàn)簡(jiǎn)圖 底部 632全長(zhǎng)貫通， 大于底部總面積的 1/3.C、D支座底部附加鋼筋 632 在 1/3 截?cái)?3、箍筋計(jì)算截面尺寸符合要求（第 1步第項(xiàng)已經(jīng)驗(yàn)算） ；- 5 -基

11、礎(chǔ)工程（含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用）課程設(shè)計(jì) 根據(jù)縱筋布置及根數(shù)確定為 6 肢箍，選用 1080 1Asv=6（ ?102）mm2=471.24mm2 4 斜截面受剪承載力 Vu；Vu=Vcs=0.7ftbho+1.25fyva、 1080（加密區(qū)）Vu=0.7?1.71?500?1420+1.25?210?Asvho s471.24?1420N=3045.55KN 80b、 10200（非加密區(qū)）Vu=0.7?1.71?500?1420+1.25?210?471.24?1420N=1728.14KN 200加密區(qū) Vu=3045.55KN>2853.92KN?承載力滿(mǎn)足要求。 非加密

12、區(qū)Vu=1728.14KN>1158.73KN?五、基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算 翼板按斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算設(shè)計(jì)高度；翼板端部按固定端計(jì)算彎矩， 根據(jù)彎矩配置橫向鋼筋(橫向鋼筋采用 16, fy=300N1、翼板的高度如計(jì)算簡(jiǎn)圖所示，取 1.0m 寬度翼板作為計(jì)算單元，剪力設(shè)計(jì)值V=pj3.8?1.0?1.65KN mm2).=672.3751?1.65KN=291.95KN 3.8斜截面受剪承載力Vu=Vc=0.7ftbho=0.71.711.0(0.5-0.04) =550.62KN>V=291.95KN，滿(mǎn)足要求。2、橫向鋼筋計(jì)算 1pj 彎矩設(shè)計(jì)值 M=()?1.652=0.5?176.

13、94?12.7225240.86KN?m； 23.8M240.86?106=0.0595969 配筋計(jì)算：截面抵抗矩系數(shù) s=221fcbho1.0?19.1?1000?460- 6 -基礎(chǔ)工程(含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用)課程設(shè)計(jì)相對(duì)受壓區(qū)高度 =1=1=0.0615； 內(nèi)力矩的力臂系數(shù) s=M=1+0.9385=0.9693 2240.86?106=1800mm2 鋼筋面積 As=fy sho300?0.9693?460實(shí)配 16110 As=1827.84mm2>1800mm2 ，分布筋 8200。六、沉降計(jì)算1、土層分層情況如下圖：沉降計(jì)算采用荷載準(zhǔn)永久組合 ,用角點(diǎn)法計(jì)算區(qū)域

14、劃分如下： 例如：對(duì)于 E 點(diǎn)有 z,E=(z,E)e1f1FE+( z,E)e2f2FE+( z,E)a1e1EA+(z,E)a-2 e2EA7 - 基礎(chǔ)工程(含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用)課程設(shè)計(jì)2、地基變形計(jì)算深度 Zn 算至強(qiáng)化閃長(zhǎng)巖則 Zn=8.5m，按 GB50007-2002 規(guī)定 0.025 ?si 2<b<4m 時(shí)?z=0.6m且應(yīng)滿(mǎn)足 ?sn3、沉降計(jì)算 E 點(diǎn)：對(duì) 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?1.9Kp

15、a=126.4Kpa s=12.8507+11.2597+18.0026+3.4368+0.4871=46.0369mm 計(jì)算沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)基礎(chǔ)工程(含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用)課程設(shè)計(jì) 首先計(jì)算變形計(jì)算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)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?7.81015.51030EsiEs?5.50872?7.4033Mpa0.74408928據(jù) GB50007-2002表 5.3.5 ，得 ?s?0.7905所以邊柱 E 點(diǎn)樁基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算 s?ss?0.7905?43.0369

16、mm?34.0194mm?0.4871mm?0.025?si?0.025?43.0369mm?1.0759mm， ?z?0.6m? sn滿(mǎn)足 GB5007-2002公式 5.3.6 要求。D點(diǎn)：對(duì) ?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 -基礎(chǔ)工程（含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用）課程設(shè)計(jì)s?12.8701?11.5112?21.1520?4.6187?0.6615?50.8153mm 計(jì)算沉 降經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ?s 首先計(jì)算變形計(jì)算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值

17、 Es Es?Ai0.9928?0.8?0.9472?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?7.81015.51030EsiEs?5.5935?11.6151Mpa 0.481570028據(jù) GB50007-2002表 5.3.5 ，得 ?s?0.5740所以中柱 D 點(diǎn)樁基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算s?ss?0.5740?50.8153mm?29.1672mm?0.6615mm?0.025?si?0.025?50.8153mm?1.2704mm ， ?z?0.

18、6m ?sn滿(mǎn)足 GB5007-2002公式 5.3.6 要求。4） D 點(diǎn)和 E點(diǎn)沉降差中柱 D 點(diǎn)最終總沉降量 SD與邊柱 E點(diǎn)最終總沉降量 SE之差SE-SD34.0194mm29.1672mm4.8522mm?0.002l?0.002?7200mm?14.4mm 滿(mǎn)足 GB5007-2002 表 5.3.4 要求附圖 1- 10 -基礎(chǔ)工程（含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用）課程設(shè)計(jì)附圖 2- 11 -基礎(chǔ)工程（含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用）課程設(shè)計(jì)附圖 3- 12 - 基礎(chǔ)工程（含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用）課程設(shè)計(jì) 柱下條形基礎(chǔ)簡(jiǎn)化計(jì)算及其設(shè)計(jì)步驟在 pkpm 中 ,沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的柱下條基

19、計(jì)算 ,但是框架結(jié)構(gòu)， 柱下如果采用條 形基礎(chǔ)，那么可以用地基梁來(lái)計(jì)算，即它可以承擔(dān)地基反力，計(jì)算是采用 彈性地基梁計(jì)算。我在指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)遇到了這個(gè)問(wèn)題 ,但用下面方法解決了 :注意每一 步1。讀入地質(zhì)資料輸入2。參數(shù)輸入包括基本參數(shù)（主要是地基承載力特征值）和地梁筏板 參數(shù)（主要是基床反力系數(shù)、地梁相關(guān)材料參數(shù)、鋼筋調(diào)整參數(shù)、梁肋朝 向）3。網(wǎng)格輸入（軸線(xiàn)延伸命令修改形成懸挑地基梁軸線(xiàn)）4。修改荷載參數(shù)、讀取荷載5。定義地基梁（必須定義梁肋高和梁肋寬，地梁翼緣寬度可隨意給 出但應(yīng)大于梁肋寬因?yàn)橥顺鼋换ゲ襟E時(shí)程序會(huì)給出調(diào)整翼緣寬度的機(jī)會(huì)） 并布置地基梁6。退出交互步驟：注意第一修改地梁翼緣寬

20、度第二檢查是否生成彈 性地基梁計(jì)算用數(shù)據(jù)文件（即出現(xiàn)相關(guān)荷載值、相應(yīng)坐標(biāo)、地基反力、修 正后地基承載力等信息）7。彈性地基梁 / 基礎(chǔ)沉降計(jì)算：7-01：檢查地質(zhì)資料是否正確7-02：設(shè)置計(jì)算參數(shù)（注意：應(yīng)采用完全柔性假定、地下水高度需要 修改）7-03：進(jìn)入附加反力圖示，選擇沉降計(jì)算菜單進(jìn)行沉降計(jì)算，之后可 查看相關(guān)需要數(shù)據(jù)8。彈性地基梁 / 結(jié)構(gòu)計(jì)算8-01：選擇是否進(jìn)行交叉底面積重復(fù)利用計(jì)算、修改地基梁參數(shù)（注 意：地梁計(jì)算時(shí)采用的內(nèi)力） 、選擇計(jì)算采用的模型（可采用 satwe、tat 生成的上部基礎(chǔ)剛度）進(jìn)行計(jì)算 8-02 查看相關(guān)荷載工況下的內(nèi)力圖9。彈性地基梁 / 參看結(jié)果（正常

21、操作）10。彈性地基梁施工圖（正常操作 提要:本文對(duì)常用的靜力平衡法和倒梁法的近似計(jì)算及其各自的適用 范圍和相互關(guān)系作了一 - 13 -基礎(chǔ)工程（含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用）課程設(shè)計(jì)些敘述 ,提出了自己的一些看法和具體步驟，并附有柱下條基構(gòu)造表 目的是使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作條理清楚 ,方法得當(dāng) ,既簡(jiǎn)化好用 ,又比較經(jīng)濟(jì)合理 .適用范圍 :.一柱下條形基礎(chǔ)通常在下列情況下采用 :1. 多層與高層房屋無(wú)地下室或有地下室但無(wú)防水要求,當(dāng)上部結(jié)構(gòu)傳下的荷載較大 ,地基的承載力較低 ,采用各種形式的單獨(dú)基礎(chǔ)不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì) 要求時(shí) .2. 當(dāng)采用單獨(dú)基礎(chǔ)所需底面積由于鄰近建筑物或構(gòu)筑物基礎(chǔ)的限制而 無(wú)法擴(kuò)展時(shí)

22、.3. 地基土質(zhì)變化較大或局部有不均勻的軟弱地基,需作地基處理時(shí) .4. 各柱荷載差異過(guò)大 ,采用單獨(dú)基礎(chǔ)會(huì)引起基礎(chǔ)之間較大的相對(duì)沉降 差異時(shí).5. 需要增加基礎(chǔ)的剛度以減少地基變形 ,防止過(guò)大的不均勻沉降量時(shí) 其簡(jiǎn)化計(jì)算有靜力平衡法和倒梁法兩種 ,它們是一種不考慮地基與上 部結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)條件的實(shí)用簡(jiǎn)化法 ,也即當(dāng)柱荷載比較均勻 ,柱距相差不大 基礎(chǔ)與地基相對(duì)剛度較大 ,以致可忽略柱下不均勻沉降時(shí) ,假定基底反力按 線(xiàn)性分布 ,僅進(jìn)行滿(mǎn)足靜力平衡條件下梁的計(jì)算 .計(jì)算圖式 .二1.上部結(jié)構(gòu)荷載和基礎(chǔ)剖面圖2. 靜力平衡法計(jì)算圖式- 14 -基礎(chǔ)工程（含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用）課程設(shè)計(jì)3.

23、倒梁法計(jì)算圖式三.設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作在采用上述兩種方法計(jì)算基礎(chǔ)梁之前 ,需要做好如下工作 :1.確定合理的基礎(chǔ)長(zhǎng)度為使計(jì)算方便 ,并使各柱下彎矩和跨中彎矩趨于平衡 ,以利于節(jié)約配筋 一般將偏心地基凈反力 （即梯形分布凈反力 ）化成均布 ,需要求得一個(gè)合理的基礎(chǔ)長(zhǎng)度 .當(dāng)然也可直接根據(jù)梯形分布的凈反力和任意定的基礎(chǔ)長(zhǎng)度計(jì)算 基礎(chǔ) .基礎(chǔ)的縱向地基凈反力為式中 Pjmax,Pjmin基礎(chǔ)縱向邊緣處最大和最小凈反力設(shè)計(jì)值. Fi作用于基礎(chǔ)上各豎向荷載合力設(shè)計(jì)值 (不包括基礎(chǔ)自重和其上 覆土重 ,但包括其它局部均布 qi). M 作用于基礎(chǔ)上各豎向荷載 (Fi ,qi),縱向彎矩 (Mi)對(duì)基礎(chǔ)底板縱向

24、 中點(diǎn)產(chǎn)生的總彎矩設(shè)計(jì)值 .L基礎(chǔ)長(zhǎng)度 ,如上述 .B基礎(chǔ)底板寬度 .先假定,后按第 2條文驗(yàn)算 .當(dāng) Pjmax 與 Pjmin 相差不大于 10 ,可近似地取其平均值作為均布地基 反力 ,直接定出基礎(chǔ)懸臂長(zhǎng)度 a1=a2(按構(gòu)造要求為第一跨距的 1/41/3),很方 便就確定了合理的基礎(chǔ)長(zhǎng)度 L；如果 Pjmax 與 Pjmin 相差較大時(shí)， 常通過(guò)調(diào) 整一端懸臂長(zhǎng)度 a1或 a2，使合力 Fi的重心恰為基礎(chǔ)的形心 (工程中允許 兩者誤差不大于基礎(chǔ)長(zhǎng)度的 3%),從而使 M 為零 ,反力從梯形分布變?yōu)榫?布,求 a1和 a2的過(guò)程如下 :先求合力的作用點(diǎn)距左起第一柱的距離 :式中 , Mi

25、 作用于基礎(chǔ)上各縱向彎矩設(shè)計(jì)值之和 .xi各豎向荷載 Fi 距 F1的距離 .當(dāng) x a/2時(shí),基礎(chǔ)長(zhǎng)度 L=2(X+a1), a2=L-a-a1.- 15 -基礎(chǔ)工程(含地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用)課程設(shè)計(jì)當(dāng) x<a/2 時(shí) ,基礎(chǔ)長(zhǎng)度 L=2(a-X+a2), a1=L-a-a2.按上述確定 a1和 a2后,使偏心地基凈反力變?yōu)榫嫉鼗鶅舴戳?,其值 為:式中 , pj 均布地基凈反力設(shè)計(jì)值 . 由此也可得到一個(gè)合理的基礎(chǔ)長(zhǎng)度 L.2.確定基礎(chǔ)底板寬度 b.由確定的基礎(chǔ)長(zhǎng)度 L 和假定的底板寬度 b,根據(jù)地基承載力設(shè)計(jì)值 f,一 般可按兩個(gè)方向分別進(jìn)行如下驗(yàn)算 ,從而確定基礎(chǔ)底板寬度 b.基礎(chǔ)底板縱向邊緣地基反力 :應(yīng)滿(mǎn)足基礎(chǔ)底