某框架結(jié)構(gòu)柱下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、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)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=572KNM、Vk=146KN，F(xiàn)=3331KN、M=715KNM、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=481KNM、Vk=165KN，F(xiàn)=5289KN、M=601KNM、V=206KN。2、根據(jù)現(xiàn)場觀察描述，原位測試分析及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，整個(gè)勘察范圍內(nèi)場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

2、學(xué)性質(zhì)共分為7層，具體層位及工程特性見附表?？辈煦@孔完成后統(tǒng)一測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)混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋無腐蝕性。3、根據(jù)地質(zhì)資料，確定條基埋深d1.9m；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的規(guī)定。2、條基端部外伸長度的確定據(jù)GB50007-2002 8.3.1第2條規(guī)定外伸長度宜為第一跨的0.25倍考慮到柱端存在彎矩及其方向左側(cè)延伸為使荷載形心與基底形心重合，右端延伸長度為，計(jì)算過程如下：a . 確定荷載合力到E點(diǎn)的距離： 得b . 右端延伸長度為： 3、

3、地基凈反力的計(jì)算。對(duì)E點(diǎn)取合力距即：，即4、確定計(jì)算簡圖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)力圖彎矩圖（KNM）剪力圖（KN）6、計(jì)算調(diào)整荷載由于支座反力與原柱端荷載不等，需進(jìn)行調(diào)整，將差值折算成調(diào)整荷載對(duì)于邊跨支座 為邊跨長度；為第一跨長度。對(duì)于中間支座 為第長度；為第跨長度。故；調(diào)整荷載作用下的計(jì)算簡圖：調(diào)整荷載作用下基礎(chǔ)梁的內(nèi)力圖BC跨中M0.86KNm；CD跨中M34.98KNm ；DE跨中M2.325KNm彎矩圖（KNM）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 支座截面類型BCDE左右左右左右左右彎矩（KNm）1030.641745.642957

4、.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)的黃土物理指標(biāo)如下：；查 GB50007-2002表5.2.4承載力修正系數(shù)及均小于0.85的粘性土；1、不考慮寬度修正，只考慮深度修正的地基承載力特征值：2、確定基礎(chǔ)寬度取3、經(jīng)寬度和寬度修正的地基承載力特征值。4、驗(yàn)算基底壓力 采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合計(jì)算基底凈反力（與荷載基本組合時(shí)地基凈反力計(jì)算方法相同）： ，滿

5、足要求。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 ； ；鋼筋采用二級(jí)鋼HRB335；墊層 100mm厚。基礎(chǔ)梁寬度 ；符合2.03.5的規(guī)定驗(yàn)算截面最小尺寸 考慮到鋼筋可能為雙排布置，故，滿足要求配筋計(jì)算表格2、正截面受彎配筋計(jì)算項(xiàng)目截面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B左1030.640.0535213340.0550358040.9724820972487.80B右1745.640.0906514220.0951811480.9524094254302.50C左2957.970.1536079540.1676634740.9161682627578.95C

6、右3558.970.1848180000.2060453410.8969773299313.94D左3021.190.1568909800.1716172150.9141913927757.67D右3622.190.1881010270.2101911960.8949044099501.34E左843.170.0437859810.0447890080.9776054952024.61E右1558.170.089160690.084484920.9577575393819.00BC跨中2021.270.1049597480.1111352730.9444323635023.93CD跨中1183

7、.990.0614848290.0635010190.9682494902870.46DE跨中2183.110.1133690640.1206469020.9396765485453.64注：等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)；取及大值基礎(chǔ)梁選配鋼筋：頂部 1225全長貫通，腰筋按構(gòu)造設(shè)置，詳見簡圖 底部 632全長貫通，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)?、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）；根據(jù)縱筋布置及根數(shù)確定為6肢箍，選用 斜截面受剪承載力； a、（加密區(qū)） b、（非加密區(qū)） 。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

8、矩，根據(jù)彎矩配置橫向鋼筋（橫向鋼筋采用16, ）.1、 翼板的高度如計(jì)算簡圖所示，取1.0m寬度翼板作為計(jì)算單元，剪力設(shè)計(jì)值 斜截面受剪承載力 ，滿足要求。2、 橫向鋼筋計(jì)算彎矩設(shè)計(jì)值；配筋計(jì)算：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)鋼筋面積實(shí)配16110 ，分布筋。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)域劃分如下：例如：對(duì)于E點(diǎn)有2、 地基變形計(jì)算深度 算至強(qiáng)化閃長巖則，按GB50007-2002規(guī)定時(shí)且應(yīng)滿足3、 沉降計(jì)算 E點(diǎn)：對(duì)；001.178912.31581.00000.79307.812.85070.80.42111.17891

9、2.31580.99120.89081011.25971.80.94741.178912.31580.93542.207615.518.00266.73.52631.178912.31580.58080.2719103.43687.94.15791.178912.31580.52700.1156300.48718.54.47371.178912.31580.5034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)量值據(jù)GB50007-2002表5.3.5 ，得所以邊柱E點(diǎn)樁基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算，滿足GB5007-2002公式5.3.6要求。D點(diǎn)：對(duì)；004.96848.52631.0000

10、0.79427.812.87010.80.42114.96848.52630.99280.91071011.51121.80.94744.96848.52630.94722.593815.521.15206.73.52634.96848.52630.64160.3654104.61877.94.15794.96848.52630.59040.1570300.66158.54.47374.96848.52630.5674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)量值據(jù)GB50007-2002表5.3.5 ，得所以中柱D點(diǎn)樁基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算，滿足GB5007-2002公式5.3.6要

11、求。4) D點(diǎn)和E點(diǎn)沉降差中柱D點(diǎn)最終總沉降量與邊柱E點(diǎn)最終總沉降量之差-34.0194mm29.1672mm4.8522mm滿足GB5007-2002表5.3.4要求附圖1附圖2 附圖3 柱下條形基礎(chǔ)簡化計(jì)算及其設(shè)計(jì)步驟 在pkpm中,沒有專門的柱下條基計(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（

12、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-

13、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.多層與高層房屋無地下室或有地下室但無防水要求,當(dāng)上部結(jié)構(gòu)傳下的荷載較大

14、,地基的承載力較低,采用各種形式的單獨(dú)基礎(chǔ)不能滿足設(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)的限制而無法擴(kuò)展時(shí).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,防止過大的不均勻沉降量時(shí).其簡化計(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

15、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

16、中點(diǎn)產(chǎn)生的總彎矩設(shè)計(jì)值.L基礎(chǔ)長度,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)長度L；如果Pjmax與Pjmin相差較大時(shí)，常通過調(diào)整一端懸臂長度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)長度的3%),從而使M為零,反力從梯形分布變?yōu)榫?求a1和a2的過程如下: 先求合力的作用點(diǎn)距左起第一柱的距離:式中,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)xa/2

17、時(shí),基礎(chǔ)長度L=2(X+a1), a2=L-a-a1.當(dāng)xa/2時(shí),基礎(chǔ)長度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)長度L.2.確定基礎(chǔ)底板寬度b.由確定的基礎(chǔ)長度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)滿足基礎(chǔ)底板橫向邊緣地基反力:應(yīng)滿足式中, pmax, pmin基礎(chǔ)底板縱向邊緣處最大和最小地基反力設(shè)計(jì)值 pmax, pmin基礎(chǔ)底板橫向邊緣處最大和最小地基反力設(shè)計(jì)值

18、 G基礎(chǔ)自重設(shè)計(jì)值和其上覆土重標(biāo)準(zhǔn)值之和,可近似取G=20bLD,D為基礎(chǔ) 埋深,但在地下水位以下部分應(yīng)扣去浮力. M作用于基礎(chǔ)上各豎向荷載、橫向彎矩對(duì)基礎(chǔ)底板橫向中點(diǎn)產(chǎn)生的總 彎矩設(shè)計(jì)值. 其余符號(hào)同前述當(dāng)M=0時(shí),則只須驗(yàn)算基礎(chǔ)底板縱向邊緣地基反力當(dāng)M=0時(shí),則只須驗(yàn)算基礎(chǔ)底板橫向邊緣地基反力.當(dāng)M=0且M=0時(shí)(即地基反力為均布時(shí)),則按下式驗(yàn)算,很快就可確定基礎(chǔ)底板寬度b:式中, p均布地基反力設(shè)計(jì)值.3.求基礎(chǔ)梁處翼板高度并計(jì)算其配筋先計(jì)算基礎(chǔ)底板橫向邊緣最大地基凈反力pmax和最小地基凈反力pmin,求出基礎(chǔ)梁邊處翼板的地基凈反力pj1,如圖,再計(jì)算基礎(chǔ)梁邊處翼板的截面彎矩和剪力,確定其厚度h1和抗彎鋼筋面積. 右圖中, p翼板懸挑長度, b1 =(b- b0)/2 h1基礎(chǔ)梁邊翼板高度 b0,h基礎(chǔ)梁寬和梁高基礎(chǔ)底板橫向邊緣處地基