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

1、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，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

2、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h = 1.5m符合柱下條形基礎(chǔ)梁的高度宜1 1為柱距的的規(guī)定。482、條基端部外伸長(zhǎng)度的確定M=71XN -rnY=1B?KNK11 'F-5209KN kl=EJ1KN-m1AM： bobbinV. MM1rXJF=5331KN M=7l5KN-rr blRKMX1oJ%1 K1,X_A11E-813007W072007200訃2240 12O&4D據(jù)第

3、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0.2510.25 7.2m 1.8m為使荷載形心與基底形心重合，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X。:3331 3 7.2 5289 2 7.2 715 2 601 2 182 1.5 2 206 1.5 23331 2 5289 2得X。1823961724010.58mb .右端延伸長(zhǎng)度為I eflef (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：Me0 ,2 242.243331 7.2 3

4、52897.2 32Pj(25.642.24$ 0.5 (7152 601 2) (1821.5 2 206 1.5 2) 0即 271.2712 pj 182396pj 672.3751 K%4、確定計(jì)算簡(jiǎn)圖a攣歯15KN m ) 牌陽(yáng)片uh.r.rr1hhii11 1 III11 'I I 11111i h1 18C0?2Q0匸徂仞KN/n7X101'.7200m15、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-2020.41-1149.01TTV-2180.78/Ok89.253469.92868.92 3547.0%946.05彎矩圖（KN M）2568

5、.422347.791210.28 ”xiTA( 2)3 )D嚴(yán)4 )K-1506.1艸52-2272.68-2493.31-2778.22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p折算成調(diào)整荷載qiPb3331x(1210.282272.68) KN151.96KNPc5289(2568.422493.31) KN227.27KNPd5289(2347.792778.22) KN162.99KNPb3331(2062.881506.12) KN238KNqi對(duì)于邊跨支座(|。養(yǎng)L為邊跨長(zhǎng)度；h為第一跨長(zhǎng)度。對(duì)于中間支座十'i1為第ii長(zhǎng)度；

6、h為第i跨長(zhǎng)度。故qB151.96(1.8 3 7.2)KNm 3618qc227.27(3 7.2 1 7.2)KN 口 47.35qD dKNm 33.96KNm ；qEIT2KNm 51.9叫調(diào)整荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖:B(0攀攀攀tT匚UHIIhurmn18002迦240C24002WO24<J0240022407200720072002240F4'1'11調(diào)整荷載作用下基礎(chǔ)梁的內(nèi)力圖-16.34-8.76A B 14.62 CZl Ihv4.11eBC 跨中 M = 0.86KN m； CD 跨中 M = 34.98KN m ; DE 跨中 M = 2.325KN

7、 m彎矩圖（KN M）剪力圖（KN）標(biāo)如下：20.7% ；d2.74 ； e。0.598; Sr0.95;7、兩次計(jì)算結(jié)果疊加，得基礎(chǔ)梁得最終內(nèi)力座截面 類(lèi)型BCDE左x右左右左右左右彎矩(KN m)1030.641745.642957.973558.973021.193622.19843.171558.17剪力(KN)1145.15-2198.752669.15-2603.522432.71-2853.921945.57-1391.22三、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i 36.5%; p 19.0%; Ip 17.5; Ii 0.1

8、; a(2 0.18; E1 2 7.8Mpa ; c 62Kpa;27.3。查 GB50007-2002 表 524 承載力修正系數(shù)e及1|均小于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 m(d 0-5m)150 1.6 18.5(1.9 0.5)191.44Kpa2、確定基礎(chǔ)寬度,Fk Gkbl(famd)2665 2 4231 2 20 25.6425.64 (191.44 20 1.9)廠 怪4.5IW 雜虹 1JT=H.5KN/m3 素魁 g粘何險(xiǎn)那恤覧土§ =21.hk二加卩譏型19 -LW

9、i sg地庚刮面圖3、經(jīng)寬度和寬度修正的地基承載力特征值fafakb (b 3.0) d m(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pk fa 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)：271.2712 Pjk 145914.6 Pjk 537.892 KN m537 892 Pk20Kpa 161.5505183Kpa fa 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 ;f

10、c 19.1Mpa ;3.6363m 取 b 3.8m鋼筋采用二級(jí)鋼HRB335 fy300N 2mm墊層 C10 100mm厚o 基礎(chǔ)梁寬度b 500mm; hb 驗(yàn)算截面最小尺寸考慮到鋼筋可能為雙排布置，故1500 500 3.0符合2.03.5的規(guī)定h°1500 80 1420mmVmax 2853.92 KN 0.25 cfcbho0.25 19.1 500 1420N3390.25KN ,滿(mǎn)足要求 配筋計(jì)算表格2、正截面受彎配筋計(jì)算項(xiàng)目彎矩截面抵抗矩系數(shù)相對(duì)受壓區(qū)高度內(nèi)力矩的力臂系數(shù)截面配筋截面Ms21 fcbh。1 J1 2 $1 <1 2 $ s2AsMfy sh

11、0B左1030.640.0535213340.0550358040.9724820972487.80B右1745.640.0906514220.0951811480.94302.50C左2957.970.1536079540.1676634740.9161682627578.95C右3558.970.1848180000.2060453410.89313.94D左3021.190.1568909800.10.9141913927757.67D右3622.190.1881010270.2101911960.8949044099501.34E左843.170.0437859810.04478900

12、80.9776054952024.61E右1558.170.0.00.93819.00BC跨中2021.270.1049597480.1111352730.95023.93CD跨中1183.990.00.00.92870.46DE跨中2183.110.1133690640.1206469020.9396765485453.64注：等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)1 1.0 ； ho 1420mm ； min取0型也及0.2%大值fyho基礎(chǔ)梁選配鋼筋：頂部12 25全長(zhǎng)貫通，腰筋按構(gòu)造設(shè)置，詳見(jiàn)簡(jiǎn)圖 底部6匸32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6創(chuàng)32在1/3截?cái)?、箍筋計(jì)算截面尺

13、寸符合要求（第1步第項(xiàng)已經(jīng)驗(yàn)算）；根據(jù)縱筋布置及根數(shù)確定為 6肢箍，選用1080Asv102)mm2471.24mm2 斜截面受剪承載力 V ； VVcs 0.7f地25fyv 牛1080 (加密區(qū))Vu 0.7 1.71 500 14201.25210 471.24 1420N3045.55KN80b、10200 （非加密區(qū)）Vu 0.7 1.71 500 14201.25210 471.24 1420N1728.14KN200加密區(qū) Vu 3045.55KN非加密區(qū)乂 1728.14KN2853.92KN承載力滿(mǎn)足要求。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

14、；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, f3001、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 巴 1.0 1.65<N3.8672.3751 .1.65KN291.95KN3.8斜截面受剪承載力V Vc 0.7ftbh 0.71.711.0(0.3).04)550.6KN V 291.9KN，滿(mǎn)足要求2、橫向鋼筋計(jì)算彎矩設(shè)計(jì)值M 1 （Ph) 1.6522 3.80.5 176.94Nmm2)-165012.7225= 240.86KN ?m ;配筋計(jì)算：截面抵抗矩系數(shù)M1 fcbh：240.86 1020.05959691.

15、0 19.1 1000 4602相對(duì)受壓區(qū)高度11 2 s 1 ,1 2 0.0595969 0.0615；內(nèi)力矩的力臂系數(shù)1 J 2 s 1 0.93850.9693鋼筋面積A240.86 106300 0.9693 46021800mm實(shí)配 216110 As 1827.84 mm2 1800mm2，分布筋 8200。六、沉降計(jì)算1、土層分層情況如下圖:雜填丄素填土STs黃土黃土混姜石/I臼-曰胃Mpci° i二加QKM 耐I(1I% 11I仁冊(cè)KN亦粉質(zhì)粘土E曲汀5刖嚴(yán)丫二過(guò)聲刃朮附加應(yīng)力曲線I閃長(zhǎng)巖裁積土 E戟仙pa閃長(zhǎng)男翊廠丘亦譏沉降計(jì)算土層劃分示意圖沉降計(jì)算采用荷載準(zhǔn)永久

16、組合,用角點(diǎn)法計(jì)算區(qū)域劃分如下：例如：對(duì)于 E 點(diǎn)有 z,E （ z,E）e,f|FE （ z,E） qfzFE（ 乙E）a1eEA （ 乙E ）a2EAt:iflflA(DIF(1-3ijd:1o2、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2 b 4m時(shí) z0.6m且應(yīng)滿(mǎn)足 Sn 0.025$3、沉降計(jì)算E點(diǎn)：對(duì)z,E （乙E)ebFE( z,E)e2f2FE( z,E )a,qEA(z,E ) a2e2EA ；B 1.9m; L12.24mL223.4m ； p。161.5518.5 1.9Kpa 126.4KpaZi(m)%iZj iZi 1 i

17、 1EsiMpaSi乙 Esi(mm)001.178912.31581.00000.79307.812.85070.80.42111.178912.31580.99120.89081011.25971.80.94741.178912.31580.93542.207615.518.00266.73.52631.178912.31580.58080.2719103.43687.94.15791.178912.31580.52700.1156300.48718.54.47371.178912.31580.5034s'12.8507 11.2597 18.0026 3.4368 0.48714

18、6.0369mm計(jì)算沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)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EsEsEsAi0.9912 0.8 0.9354 1.0 0.5808 4.9 0.5270 1.2 0.5034 0.6Al 0.9912 0.80.9354 1.00.5808 4.90.5270 1.20.5034 0.6Esi7.81015.510305.508727.4033Mpa0.74408928據(jù) GB50007-2002表 ，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 43.0369mm 34.0194mmz 0.6m Sn 0.4871mm 0.025 Si 0.02

19、5 43.0369mm 1.0759mm，滿(mǎn)足GB5007-2002公式要求。D 點(diǎn)：對(duì) z,h 2( z,h )a1d1DA 2(乙屮九何；B 1.9m; L1 9.44mL2 216.2m ；po 161.55 18.5 1.9Kpa 126.4KpaZi(m)%iZj iZi 1 i 1EsiMpas巴(Zi乙廠i1) Esi(mm)004.96848.52631.00000.79427.812.87010.80.42114.96848.52630.99280.91071011.51121.80.94744.96848.52630.94722.593815.521.15206.73.52

20、634.96848.52630.64160.3654104.61877.94.15794.96848.52630.59040.1570300.66158.54.47374.96848.52630.5674s'12.870111.5112 21.15204.6187 0.661550.8153mm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EsEsEsi0.9928 0.8 0.9472 1.0 0.64164.90.5904 1.2 0.5674 0.60.9928 0.80.9472 1.00.6416 4.90.5904 1.20.5674 0.67.81015.5

21、1030Es5.59350.48157002811.6151Mpa據(jù) GB50007-2002表 ，得 s 0.5740所以中柱D點(diǎn)樁基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算sss 0.5740 50.8153mm 29.1672mmz 0.6m sn 0.6615mm0.025 s 0.025 50.8153mm1.2704mm，滿(mǎn)足GB5007-2002公式要求。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 - Sd = 34.0194mm 29.1672mm= 4.8522mm0.002l0.002 7200mm 14.4mm滿(mǎn)足 GB5007-2002 表 5.3.4 要

22、求附圖1 i?20& .220附圖3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（軸線延伸命令修改形成懸挑地基梁軸線）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?/p>

23、交互步驟時(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）

24、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)3地基土質(zhì)變化較大或局部有不均勻的

25、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3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，

26、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)值刀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）.刀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=a

27、2（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al或a2,使合力刀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EM為零，反力從梯形分布變?yōu)榫?，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，刀Mi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. 當(dāng) x<a/2 時(shí)，基礎(chǔ)長(zhǎng)度 L=2(a-X+a2), a仁L-a-a2.按上述確定al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