1. 工程概况及设计资料
某柱下条形基础,所受外荷载大小及位置如图1.1所示。柱采用C40混凝土,截面尺寸800800mm mm ?。地基为均质粘性土,地基承载力特征值160ak a f KP =,土的重度
319/KN m γ=。地基基础等级:乙级。地下防水等级:二级。
图1.1
2. 基础宽度计算
基础埋深定为2m 。总竖向荷载值
1000180014004000ki
N
KN KN KN KN =++=∑
180********.5 5.334000N KN m KN m
e m KN
?+?=
=
假设两端向外延伸总长度为3m ,则
4.56313.5L m m m m =++=
地基底面以上土的加权重度3
19/m KN m γ=
查得《地基规范》中对于粘性土: 1.6d η=,0.3b η=
持力层经深度修正后的地基承载力特征值
3(0.5)160 1.619/(20.5)205.6a ak d m a a
f f d m KP KN m m m KP ηγ=+-=+??-=()()3
4000 1.789205.620/ 2.013.5ki
a G a N
KN
b m f d l
KP KN m m m
γ≥
=
=--??∑取 2.0b m =
3. 两端外伸长度验算即地基承载力验算
320/ 2.013.5 2.01044k G KN m m m m KN =???=
400010445044ki
k N
G KN KN KN +=+=∑ 80ki
M
KN m =?∑ 800.0155244N G KN m
e m KN
+?=
=
113.5 5.445 1.3052l m m ??=-= ???
213.5 5.055 1.6952l m m ??=-= ???
5244194.22205.62.013.5ki
k
k a a a N
G KN
p KP f KP bl
m m +==
=<=?∑
,max ,min
6195.58 1.2246.7524460.015(1)(1)2.013.513.5192.860
ki
k
k N G a a a
k a N
G p e KP f KP KN p bl
l m m KP ++>=?=
±
=±=?>∑
图1.2 4.计算基础内力(倒梁法)
(1)求基地净反力
基础高度定为1.5m,
1.51
h
==,满足要求。
基地净反力设计值
图1.3
(2)求连续梁弯矩
采用力矩分配法求弯矩。
对于杆AB ,BC 相当于一端铰支,一端固定。
34.50.571334.56
360.429334.56
BA
BA
ET ET ET
ET ET ET
μμ==+==+
2'
22'
21 1.305400341213411004.540079282
1 1.695400575215751006400146382
L
A F BA L
C F BC M KN m
M KN m
M KN m
M KN m
=??=?+=??-=?=??=?+=-??+=-?
力矩调整表:
A B C
1128800.5711174BA M KN m =+?=?
1128800.4291094BC M KN m =-+?=-?
221
(1.305 4.5)4001001174212154.5
1
(1.6956)4001001094217756
40013.5(12151775)2410A C C F KN
F KN F KN
+?--==+?--===?-+=
(3)支座反力与对应柱的轴向力校核即计算弯矩的调整
A 轴柱:9001000
10%1000A -?=
=-
B 轴柱:17851800
1%1800B -?=
= C 轴柱:13471400
10%1400
C -?=
= 误差小于20%±,所以不必调整
图1.4 (4)由弯矩图可得剪力图
图1.5 (5)求跨中最大弯矩
2
(1.695 2.743)2.7431775400/9302
BC
m m M KN KN m KN m
+=?-?=?
2
(10.463)8.7681775 2.7682410400/339AB
m M m KN m KN KN m KN m =?+?-?=?
图1.6
(6)修正边跨跨中及第一内支座弯矩
1.2339407AB M KN m KN m =??=? 1.29301116BC M KN m KN m =??=? 1.2441529A M KN m KN m =??=? 1.211741409B M KN m KN m =??=? 1.2675810C M KN m KN m =??=?
5. 配筋计算
选用材料:混凝土 采用C40(c f =19.12/N mm , t f =1.712
/N mm )
钢筋 所有钢筋均采用HRB335(y f =3002
/N mm )级钢筋;
(1)正截面抗弯计算 梁高1500h mm =
最小保护层厚度60c mm = ,80s a mm = 则有效截面高度015001601340h mm mm mm =-= 翼缘厚'350f h mm =
判别T 形截面类型:按第一类T 形截面试算。
跨内截面'00.045/350/13400.261f h h mm mm ξ=<==,故各跨内截面均属于第一类T 形截面。
注:
'2
2221
02
2
2
2
10
'22
01201 1.019.1/20001340685921.019.1/900134030866/20001340 1.019.1//170627/9001340 1.019.1/300/7c f c f c y c y f b h N mm mm mm kN m
f bh N mm mm mm kN m
b h f f mm mm N mm N mm mm bh f f mm mm N mm N mm αααα=???=?=???=?=???==???=22
min 67820.002570.0025790013403099s mm A bh mm mm mm ==??=
(2) 斜截面抗剪计算
注:2020b
0.4420/16820.250.25 1.019.1/900134057590.70.7 1.71/90013401444/c c t q m kN m kN
f bh kN mm mm mm kN
f bh N mm mm mm kN
β=?==????==???=
(3)底板抗弯计算
基底反力设计值400
2002.0
j a a P KP KP =
= 计算截面弯矩设计值:211
2000.555522
j M P l KN m KN m ==???=?
截面有效高度035065285s h h a mm mm mm =-=-= 6
22
1055100.0351********.1
s c M f b h αα?=
==?? 10.035ξ==
22010.0351********.1
/635300s c y A bh f f mm mm ξα???==
=
取20@200φ,2221000
3142093635150
s A mm mm mm =?=> (4)腹板构造腰筋
单侧构造钢筋截面面积不小于腹板面积w bh 的0.1%,间距不宜大于200mm ,在
1150mm 范围内按5层布置
其中900b mm =,()150********w h mm mm =-= 210.0019001150
2075
s A mm ??=
=
取118φ,22
254.5207s A mm mm =>
(5)分布筋布置
按照规范取310@160φ
钢筋混凝土条形基础计算 1、工程量计算内容和步骤 a 钢筋混凝土条形基础包括:挖槽、垫层、混凝土条形基础、钢筋、砖基础、地圈梁、防潮层、回填土、余土外运等。 b 外墙的长度按中到中5 内墙的长度按内墙净长和(不考虑工作面的)槽净长 2、定额规定: a 定额规定混凝土条形基础大放脚的T形接头处的重叠工程量要扣除。扣除办法是选择有代表性接头,计算出一个重合的混凝土体积,然后乘以接头个数,得出总重合体积,再从混凝土基础工程量中扣除(V1、V2) b 定额中长钢筋搭接规定为:Φ25内的8M一个接头,Φ25以上的6M一个接头,搭接长度为30d(30×钢筋直径d),圆钢筋加弯钩长12.5d 3、T形接头重合体积计算公式:(扣除重合部分体积V1、V2) 重合体积V1=〖基础底部宽度(B1)-墙厚〗÷2×与其相交的基础底部宽度(B2)×搭接长方体高度(h1) 重合体积V2=棱台高度(h2)÷6×〖[基础棱台上宽(b1)-墙厚(a)]÷2×与其相交的基础棱台上宽(b2)+[基础底宽-墙厚(a)]÷2×与其相交的基础的底宽(b2)+[基础棱台上宽(b1)-墙厚(a)]÷2+[基础底宽(B1)-墙厚(a)]÷2×[与其相交的基础棱台上宽(b2)+与其相交的基础底宽(B2)] 附:b1――外墙基础的棱台宽度,通常b1=b2 v1 v2 v3(v3通常不需计算)图示如下:
4、工程量计算程序公式: 首先,列L墙、L槽表: a、第一套算式:各断面基础分别计算工程量,然后合算。 ○11-1断面基础工程量: □A挖槽工程量: 槽长(L槽)×〖槽底部宽(B)+2×工作面宽度(C)〗×挖槽深度(H挖)+槽长(L槽)×放坡系数(K)×挖槽深度的平方(H挖2)=?立方 □B(C10)混凝土垫层工程量: 槽长(L槽)×槽内垫层宽(B)×垫层厚=?立方
A 轴柱下条形基础设计 基础布置及尺寸确定 本设计采用天然地基,地质资料如下表所示,本人计算A 轴条形基础 表9-1 地基土层物理力学指标综合表 表9-2 A 轴柱内力(恒载+活载标准值)统计 ∑=?+?=m kN M k · 32.61271.6558.9 ∑=?+?=kN N k 75.3335285.364521.521 ∑-=?+?-=kN V k 11.39)228.4511.6( 底层墙重: KN l g k 89.15964.21.245.06285.04.21.25.765.4812.7=???+????-??=∑ (1)条形基础沿三条纵向柱列分别设置。 (2)条形基础两端各伸出柱边外:
m m l 150.1,125.15.44 1 410取=?=,基础总长:6×+2×=29.3m (3)基础高度 1125mm ~75041~61=?? ? ??=l h ,取h=800 mm (4)基础梁宽 mm b 500100400100=+=+=柱宽 (5)基础埋深 m d 7.18.05.04.0=++= (6)基础底宽 ()2/59.127 .145 .0101925.019)5.02/4.0(18m kN r m =?-+?++?= 查规范,因为 e>,得0=b η,0.1=d η 2/11.1455.07.159.120.1130)5.0()3(m kN d r b r f f m d b ak a =-? ?+=-+-+=)(ηη ()() m d r f l N B G a k 03.145.01025.12011.1453.2989.15975.3335=?-?-?+= -+≥∑底层墙重 取B=2m 基础承载力验算 9.2.1 A 轴持力层承载力验算 基底平均压力: 2 2/11.145/80.8945 .01025.12023.2989.15975.3335m kN f m kN A G F p a k k k =<=?+?+?+=+= ()()2 22/13.1742.1/481.1002 3.298.011.3932.61680.896m kN f m kN lB h V M A G F w M A G F p a k k k k k k k kMax =<=??+?+ =+++=++= ∑∑ 综上,持力层地基承载力满足。 9.3 A 轴基础梁设计
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GB50007-2002 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: 333137.2528927.271526012182 1.52206 1.52 3331252892 o x ??+??-?-?-??-??= ?+? 得 182396 10.58 17240 o x m == b . 右端延伸长度为 ef l: (1.8 2.77.2210.58)2 1.87.23 2.24 ef l m =++?-?--?= 3、地基净反力 j p的计算。 对E点取合力距即:0 E M ∑=, 2 2.24 2.2433317.2352897.23(25.64 2.24)0.5(71526012)(1821.522061.52)0 2 j j p p ??+??+??--?-?+?-??+??= 即271.2712182396672.3751 j 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 A B C D E F 1089.25 1804.25 2868.92 -2020.41 3469.922946.05 -1149.01 3547.05 971.85 -2180.78 1686.85 弯矩图(KN·M)
1. 工程概况及设计资料 某柱下条形基础,所受外荷载大小及位置如图1.1所示。柱采用C40混凝土,截面尺寸800800mm mm ?。地基为均质粘性土,地基承载力特征值160ak a f KP =,土的重度3 19/KN m γ=。地基基础等级:乙级。地下防水等级:二级。 图1.1 2. 基础宽度计算 基础埋深定为2m 。总竖向荷载值 1000180014004000ki N KN KN KN KN =++=∑ 180********.5 5.334000N KN m KN m e m KN ?+?= = 假设两端向外延伸总长度为3m ,则 4.56313.5L m m m m =++= 地基底面以上土的加权重度3 19/m KN m γ= 查得《地基规范》中对于粘性土: 1.6d η=,0.3b η=
持力层经深度修正后的地基承载力特征值 3(0.5)160 1.619/(20.5)205.6a ak d m a a f f d m KP KN m m m KP ηγ=+-=+??-=()()3 4000 1.789205.620/ 2.013.5ki a G a N KN b m f d l KP KN m m m γ≥ = =--??∑取 2.0b m = 3. 两端外伸长度验算即地基承载力验算 320/ 2.013.5 2.01044k G KN m m m m KN =???= 400010445044ki k N G KN KN KN +=+=∑ 80ki M KN m =?∑ 800.0155244N G KN m e m KN +?= = 113.5 5.445 1.3052l m m ??=-= ??? 213.5 5.055 1.6952l m m ??=-= ??? 5244194.22205.62.013.5ki k k a a a N G KN p KP f KP bl m m +== =<=?∑ ,max ,min 6195.58 1.2246.7524460.015(1)(1)2.013.513.5192.860 ki k k N G a a a k a N G p e KP f KP KN p bl l m m KP ++>=?= ± =±=?>∑
一、设计资料: 1、本设计的任务是设计一多层办公楼的钢筋混凝土柱下条形基础,框架柱的截面尺寸均为b×h=500mm×600mm,柱的平面布置如下图所示: 2、办公楼上部结构传至框架柱底面的荷载值标准值如下表所示: 注:表中轴力的单位为KN,弯矩的单位为KN.m;所有1、2、3轴号上的弯矩方向为逆时针、4、5、6轴号上的弯矩为顺时针,弯矩均作用在h方向上。 3、该建筑场地地表为一厚度为1.5m的杂填土层(容重为17kN/m3),其下为粘土层,粘土层承载力特征值为F ak=110kPa,地下水位很深,钢筋和混凝土的强度等级自定请设计此柱下条形基础并绘制施工图。 二、确定基础地面尺寸: 1、确定合理的基础长度: 设荷载合力到支座A的距离为x,如图1:则: x= ∑∑ ∑+ i i i i F M x F = 300 700 700 700 700 350 )5. 17 300 14 700 5. 10 700 7 700 5.3 700 0( + + + + + +? + ? + ? + ? + ? + =8.62m
图1 因为x=8.62m ? 2 1 a=0.5?17.5=8.75m , 所以,由《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)8.3.1第2条规定条形基础端部应沿纵向从两端边柱外伸,外伸长度宜为边跨跨距的0.25:0.30倍取a 2=0.8m(与 4 1 l=0.25?3.5=0.875m 相近)。 为使荷载形心与基底形心重合,使基底压力分布较为均匀,并使各柱下弯矩与跨中弯 矩趋于均衡以利配筋,得条形基础总长为: L=2(a+a 2-x)=2?(17.5+0.8-8.62)=19.36m ≈19.4m a 1=L-a-a 2=19.4-17.5-0.8=1.1m 2、确定基础底板宽度b : 竖向力合力标准值: ∑Ki F =350+700+700+700+700+300=3450kN 选择基础埋深为1.8m ,则 m γ=(17?1.5+0.3?19)÷1.8=17.33kN/m 3 深度修正后的地基承载力特征值为: ()5.0-+=d f f m d ak a γη=110+1.0?17.33?(1.8-0.5)=132.529kN 由地基承载力得到条形基础b 为: b ≥ )20(d f L F a Ki -∑= ) 8.120529.132(4.193450 ?-?=1.842m 取b=2m ,由于b ?3m ,不需要修正承载力和基础宽度。 a2 a a1
柱下条形基础简化计算及其设计步骤 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。 一、适用范围: 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 件下梁的计算。 二、计算图式 1、上部结构荷载和基础剖面图 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 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: j j i p F bL M bL min max =±∑∑62