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
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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=５72K Ｎ?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：F ｋ＝42３１KN 、Mk=481K Ｎ?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d=１.9m;
二、内力计算
1、基础梁高度的确定 取h=1.5m 符合G Ｂ50００７－20０2 8.3.１柱下条形基础梁的高度宜为柱距的
11
~48
的规定。 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0.250.257.2 1.8l m m =?=
为使荷载形心与基底形心重合,右端延伸长度为ef l ，ef l 计算过程如下：
a . 确定荷载合力到E 点的距离o x :
333137.25289
27.271526012182 1.52206 1.52
3331252892
o x ??+??-?-?-??-??=
?+?
得182396
10.5817240
o x m ==
b . 右端延伸长度为ef l ：
(1.8 2.77.2210.58)2 1.87.23 2.24ef l m =++?-?--?= ３、地基净反力j p 的计算。
对E 点取合力距即：0E M ∑=，
22.24
2.2433317.2352897.23(25.64 2.24)0.5(71526012)(1821.522061.52)02
j j p p ??
+??+??--?-?+?-??+??=
即271.2712182396672.3751j j KN p p m
=?=
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
x
A B C D
E F 1089.251804.25
2868.92
-2020.41
3469.922946.05
-1149.013547.05971.85-2180.78
1686.85
弯矩图(KN ·M ）
x A B C D E F ( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )
( 5 )
1210.28
-2272.68
2568.42
-2493.31
2347.79
-2778.22
2062.88
-1506.12
剪力图（ＫN)
6、计算调整荷载
i
p
?
由于支座反力与原柱端荷载不等，需进行调整，将差值
i
p
?折算成调整荷载
i
q
?
3331(1210.282272.68)151.96
B
p KN KN
?=-+=-
5289(2568.422493.31)227.27
C
p KN KN
?=-+=
5289(2347.792778.22)162.99
D
p KN KN
?=-+=
3331(2062.881506.12)238
B
p KN KN
?=-+=-
对于边跨支座1
11
1
3
()
o
p
q
l l
?
?=
+o
l为边跨长度;
1
l为第一跨长度。
对于中间支座
11
1
33
()
i i
p
q
l l
-
?
?=
+1i
l
-
为第1
i-长度;
i
l为第i跨长度。
故
1
3
151.96
36.18
(1.87.2)
B
KN KN
q m m
-
?==-
+?
；
11
33
227.27
47.35
(7.27.2)
C
KN KN
q m m
?==
?+?
；
11
33
162.99
33.96
(7.27.2)
D
KN KN
q m m
?==
?+?
；
1
3
238
51.93
(7.2 2.24)
E
KN KN
q m m
-
?==-
?+
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
x
A
B
C D E
F
-58.61-58.6114.62
-16.3489.05
89.05-39.09-30.87
75.14
75.14-8.76
-128.68
4.11-128.68
BC 跨中Ｍ=－0.86KN ·m;CD 跨中M ＝-34.９8K Ｎ·ｍ ； ＤE 跨中M=－2.32５KN ·m
弯矩图（KN ·M)
x A
B C D E
F
-65.13
73.93
-12.90-12.90100.73
-110.21
3.42 3.42
84.92
-75.70
5.79
-117.31
114.90
剪力图（K Ｎ)
7、两次计算结果叠加，得基础梁得最终内力
支
座 截面 类型
Ｂ C D Ｅ
左
右 左 右 左 右 左 右 弯矩 （K Ｎ·m ）
103０.64 174５.64 29５7.9７ 35５8.97 3021.１9 3６22.１9 843.17 15５8.17 剪力 (KN ）
１145.１5
－21９8．75
26６９.15
-260３.52
24３2．71
-285３.92
１９45.57
-13９1．22
三、基底压力验算
按《勘察报告》20０5-0５4;钻孔18处１.９m~2.7m 深度范围内的黄土物理指标如下：20.7%ω=;3
2.07g
cm
ρ=；3
1.71d g
cm ρ=； 2.74s Q =；
0.598o e =;0.95r S =;36.5%l ω=;19.0%p ω=；17.5p I =；0.1l I =；120.18a -=；127.8E Mpa -=;62c Kpa =；27.3o ?=;
查 ＧB5000７-２0０2表5.2.４承载力修正系数
e 及l I 均小于0.85的粘性土
b d 0.3 1.6ηη＝；＝;
1、不考虑宽度修正，只考虑深度修正的地基承载力特征值a f ：
(0.5)a ak d m f f d m ηγ=+-
150 1.618.5(1.90.5)=+?-191.44Kpa =
２、确定基础宽度
()
k k
a m F G
b l f d γ+≥
-
26652423122025.6425.64(191.4420 1.9)
?+?+?=
?-?3.6363m =取 3.8b m =
3、经宽度和宽度修正的地基承载力特征值( 3.0)(0.5)a ak b d m f f b d m ηγηγ=+-+-
1500.320(3.8 3.0) 1.618.5(1.90.5)196.24a f Kpa Kpa =+?-+?-=。
４、验算基底压力k a p f ≤
①采用荷载标准值组合计算基底净反力jk p (与荷载基本组合时地基净反力
j p 计算方法相同）：271.2712145914.6537.892jk jk KN
p p m
=?=
②537.892
20161.5505183196.243.8
k a p Kpa Kpa f Kpa =
+=≤=,满足要求。 四、基础配筋计算 １、基础梁配筋计算
①材料选择 混凝土40C 1.71t f Mpa =； 19.1c f Mpa =;
??钢筋采用二级钢HRB ３3５；'2
300y y N f f mm ==;
?垫层10C 1０0ｍm 厚。
②基础梁宽度 500b mm =；1500
3.0500
h b ==符合２.0~3.5的规定 ③验算截面最小尺寸
考虑到钢筋可能为双排布置,故1500801420o h mm =-=
max 2853.920.250.2519.150014203390.25c c o V KN f bh N KN
β=≤=???=，
满足要求 ④配筋计算表格 2、正截面受弯配筋计算
项目
截面
弯矩
截面抵抗矩系数
2
1bh f M
c s αα=
相对受压区高度
s αξ211--=
内力矩的力臂系数
2
211s
s αγ-+=
截面配筋
h f M A s y s γ=
B 左 1030.64 0.053521334 0.055035804 0.97２48209７
2487.80 B 右
1745.64 0.09065142２ ０．0951８1148 0.9 ４302．５０ Ｃ左 29５7．９
7
0.15３60７９５4
０.１６766３4７
４ 0.916168２62
7578.95 C 右 35５8.97 0.1８４8１８000 0.20604５34１
0.８ 9313.94 D 左 ３021．19 ０．１5６8909８0 0.1 0.9１41９139２ ７7５7.67 D 右 3622.１９ 0.188101027 0．2１0１91196 0.8949０44０9 950１.34 E 左 8４3.17 0.０4378５981
0.０４47８9008
０．9776０54９5
20２4.61 E 右
1５58.17
0． 0.0 ０.9 3819．00 BC 跨中 2021.27 0.10495９748
0．1１１135２73
0.9 5０23.9３ C Ｄ跨中
1183．99
0.0 ０.0 ０.9 2870．46 DE 跨中 2183.11
0.113３6９064
0．120646902
0.93９6７6548
５４53.６4
注:等效矩形应力图形系数1 1.0α=；1420o h mm =;min ρ取
0.45t y o
f h
f h 及0.2%大值 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
①截面尺寸符合要求(第1步第③项已经验算）； ②根据纵筋布置及根数确定为6肢箍,选用10@80φ
2221
6(10)471.244
sv A mm mm π=?=
③斜截面受剪承载力u V ；0.7 1.25sv
u cs t o yv o A V V f bh f h s
==+ ａ、10@80φ（加密区)
471.24
0.7 1.715001420 1.2521014203045.5580
u V N KN =???+??
?= b 、10@200φ（非加密区) ? 471.24
0.7 1.715001420 1.2521014201728.14200
u V N KN =???+???= ?
3045.552853.921728.141158.73KN KN KN KN =>?
?=>?
u u 加密区 V 承载力满足要求非加密区V 。
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, 2
300y N f mm =).
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
1.0 1.653.8
j p V KN =
??
672.3751
1.65291.953.8
KN KN =
?= 斜截面受剪承载力
0.70.71.711.0(0.50.04)u c t o V V f bh ===- 550.62291.95KN V KN =>=,满足要求。
2、横向钢筋计算
弯矩设计值21() 1.650.5176.9412.7225240.86m 2 3.8
j
p M KN =?=???＝;
配筋计算：①截面抵抗矩系数6
22
1240.86100.05959691.019.11000460
s c o M f bh αα?===??? ②相对受压区高度
1121120.05959690.0615s ξα=--=--?=;
③内力矩的力臂系数11210.9385
0.969322
s s αγ+-+=
== ④钢筋面积6
2240.861018003000.9693460
s y s o M
A mm f h γ?===??
实配1６@110 221827.841800s A mm mm =>,分布筋8@200φ。
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11221122,,,,,()()()()z E z E e f FE z E e f FE z E a e EA z E a e EA σσσσσ=+++
2、地基变形计算深度n Z 算至强化闪长岩则8.5n Z m =，按G Ｂ５0007-20０2规
定24b m <<时0.6z m ?=且应满足'
'0.025n
i s s ?≤∑? 3、沉降计算
① E 点:对11221122,,,,,()()()()z E z E e f FE z E e f FE z E a e EA z E a e EA σσσσσ=+++;
121.9; 2.2423.4B m L mL m ===；
161.5518.5 1.9126.4o p Kpa Kpa =-?=
()i Z m
i
Z B
1
L B
2
L B
i α
1
1i i i i Z Z αα---
si E
Mpa
'11()o
i i i i i si
p s Z Z E αα--=
-()mm
０
０
１.17８9 １2.3158 1.0000
0.7930 ７．8
1２.8507
0.8 0.4211 1.1７89 １2.3158 0．９912 0.8９08
10 1１．25９７
1.8
０.947４ 1.１７89 12.３158 ０.93５４
２．２0７6
15．5
18.０02６
６．7
3.52６3 １.１7８9 12.3158 ０.58０８
０.2７19
10 3．4３68 7.９
４.15７9
１.1７８９
１2.3１5８
０．5２70
0.１15６ 30
０.487１
8.5 4．47３7
1.１７
89
１２.3１58
0．5０34
'12.850711.259718.0026 3.43680.487146.0369s mm =++++=
计算沉降经验系数
首先计算变形计算深度范围内压缩模量的当量值s E
0.99120.80.9354 1.00.5808 4.90.5270 1.20.50340.6
0.99120.80.9354 1.00.5808 4.90.5270 1.20.50340.6
7.81015.51030i s i si
A E A E ∑?+?+?+?+?=
==?????++++∑
5.50872
7.40330.74408928
s E Mpa =
=
据GB5０00７-２0０２表5.3．5 ,得0.7905s ψ=
所以边柱E 点桩基础最终沉降量计算'0.790543.036934.0194s s s mm mm ψ==?=
0.6z m ?='
'0.48710.0250.02543.0369 1.0759n
i s mm s mm mm ?=≤∑?=?=， 满足GB ５00７-200２公式5.３.6要求。
②D 点:对1111,,,2()2()z H z H a d DA z H d f FD σσσ=+；121.9;9.44216.2B m L mL m ===;
161.5518.5 1.9126.4o p Kpa Kpa =-?=
()i Z m
i
Z B
1
L B
2
L B
i α
1
1i i i i Z Z αα---
si E
Mpa
'11()o
i i i i i si
p s Z Z E αα--=
-()mm
０
4.9684
8．5２63 1.00０0 ０.7９42 7．8 1２．87０1
0.8 0.4211 4.9６84 8．526３ 0.9928
０.9107
10 11.51１２
１.8 0．9４74 4．9684 8.5263
０.9472 2.5９38 １5.５ 2１.15２0 6.７ ３.52６３
4.9684 8．5263
０．６416
0.3６54
10
4.6１8７
7.９ 4．15７9 4．9684 8.5
２63
0.5９0４ 0.15７0
30
0.66１5
8.5
4.47３7 4.96８4 ８．5263
0.5674
'12.870111.511221.1520 4.61870.661550.8153s mm =++++=
计算沉降经验系数s ψ
首先计算变形计算深度范围内压缩模量的当量值s E
0.99280.80.9472 1.00.6416 4.90.5904 1.20.56740.6
0.99280.80.9472 1.00.6416 4.90.5904 1.20.56740.6
7.81015.51030i s i si
A E A E ∑?+?+?+?+?=
==?????++++∑
5.5935
11.61510.481570028
s E Mpa =
=
据GB5０007-200２表5.3．5 ，得0.5740s ψ=
所以中柱D 点桩基础最终沉降量计算'0.574050.815329.1672s s s mm mm ψ==?=
0.6z m ?='
'0.66150.0250.02550.8153 1.2704n
i s mm s mm mm ?=≤∑?=?=, 满足GB5007-2０02公式５.３.6要求。 ４） D 点和E 点沉降差
中柱D 点最终总沉降量D S 与边柱E 点最终总沉降量E S 之差
E S -D S =３4.0194mm-29．1672m ｍ＝4.8５2２mm
0.0020.002720014.4l mm mm ≤=?=满足GB50０7-２00２表５.３.4要求
附图1
附图２
附图3
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、地基反力、修正后地基承载力等信息) ?7。弹性地基梁/基础沉降计算:
02:设置计算参数（注意:应采用完全柔性假定、地下水高7-0１：检查地质资料是否正确?7-
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
02查力）、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-
10。弹性地基梁施工图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) ?
（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自的适用范围和相互关系作了一些叙述，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．1．上部结构荷载和基础剖面图
?计算图式 二??
?
??
２.静力平衡法计算图式????
?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,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1／4~１/３)，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x≥a/2时,基础长度L=2（X+a1)，a2=L-ａ－a１．