土木工程箱型基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、房屋基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)及指導(dǎo)書(shū)2016年04月房屋基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)及指導(dǎo)書(shū)設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)某十層主廠房的基礎(chǔ)。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)及場(chǎng)地地質(zhì)情況，確定采用箱形基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)依據(jù)：高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程(JGJ699)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2002)計(jì)算書(shū)內(nèi)容要求：一、 總則二、 確定箱形基礎(chǔ)外形尺寸三、 按地基承載力確定基底尺寸四、 基底反力計(jì)算五、 地基沉降計(jì)算六、 箱基縱向整體彎曲計(jì)算（考慮上下部結(jié)構(gòu)共同工作）七、 底、頂板局部彎曲計(jì)算八、 頂板配筋設(shè)計(jì)九、 底板斜截面抗剪及抗沖切計(jì)算十、 箱基墻體配筋設(shè)計(jì)十一、 箱基墻體開(kāi)門窗洞加固設(shè)計(jì)十二、 繪制施工圖底、頂板配筋平面分布圖箱基

2、橫截面配筋大樣墻體、開(kāi)門窗洞加固大樣圖墻體、轉(zhuǎn)角構(gòu)造大樣施工說(shuō)明設(shè)計(jì)資料：一、 上部結(jié)構(gòu)資料：地面以上采用現(xiàn)澆柱、預(yù)制梁板的半裝配式框架結(jié)構(gòu)，共十層，層高4.5米,采用C30混凝土, 各桿件截面尺寸如下：柱 50×50cm2 橫梁 30×60 cm2 縱梁 30×50 cm2 樓板厚 15 cm 平面柱網(wǎng)布局如下圖:上部荷載:框架柱傳給基礎(chǔ)的軸力(作用在±0.00處)標(biāo)在柱網(wǎng)分布圖上,單位為kN. 底層地面的活載為14kN/ m2 地下室用作雜品堆料倉(cāng)庫(kù)，按活載10kN/ m2 計(jì)。樓梯和電梯間荷載按均布荷載20kN/ m2 考慮。地質(zhì)資料：（如圖示）箱

3、基墻體與柱網(wǎng)關(guān)系圖建筑物位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。靜止土壓力系數(shù)一律采用0.5。粉質(zhì)粘土層地基反力系數(shù)值如下表所示。表1 粉質(zhì)粘土層實(shí)測(cè)地基反力系數(shù)0.9060.9660.8140.7381.1241.1971.0090.9141.2351.3141.1091.006對(duì)稱1.1241.1971.0090.9140.9060.9660.8140.738箱形基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟基本如下：一確定箱形基礎(chǔ)外形尺寸，埋深及用料1 箱基高度：據(jù)規(guī)程，一般取建筑物高度的1/81/12，不宜小于基礎(chǔ)長(zhǎng)度的1/18，以箱基頂面為±0.000，室外地面標(biāo)高取-0.200米。2 底、頂板及

4、墻的厚度：據(jù)規(guī)程，外墻厚不小于25 cm，內(nèi)墻厚不小于20 cm，頂板不小于15 cm，底板不小于20 cm。對(duì)20層以內(nèi)的民用房屋或高度50米以內(nèi)的多層廠房，底板一般取4060 cm厚，頂板2540 cm厚，外墻3050 cm厚，內(nèi)墻2540 cm厚。3 采用材料：混凝土不低于C20，鋼筋12以上用級(jí)，12以下用級(jí)。墊層10 cm厚，采用C10混凝土。二確定基底尺寸，計(jì)算基底反力1 荷載計(jì)算根據(jù)荷載規(guī)范，活載應(yīng)乘1.4的系數(shù)，恒載應(yīng)乘1.2的系數(shù)，對(duì)驗(yàn)算有利的可不乘系數(shù)。據(jù)提供的資料，荷載沿縱向?qū)ΨQ，但由于樓梯間橫向不對(duì)稱，存在偏心，經(jīng)計(jì)算偏心很小，所以可按中心荷載計(jì)算基礎(chǔ)的底面積，基底承受

5、的總荷載有：上部框架傳來(lái)的總荷載N1（已乘過(guò)荷載系數(shù)）樓梯間及電梯井荷載N2（恒載）箱基自重（恒載）G，為簡(jiǎn)化計(jì)算，墻體開(kāi)門窗洞不扣除，粉刷也不計(jì)?；装迕骐s品堆料活載N3基頂板面活載N4地下水對(duì)箱基的浮力W（向上），對(duì)計(jì)算有利所以，基底總荷載= N1+ N2+ N3+ N4+G-W2.確定地基承載力特征值fa3確定基底尺寸：按中心受壓，采用試算，先初定底板從邊軸線向外挑出的尺寸（四邊取相同），可得基底面積，要求基底面積（總荷載-G）/（fa-Gd）。4 確定基底基本反力值按實(shí)測(cè)基底反力系數(shù)法，把箱基分成大小相等的5×8=40個(gè)區(qū)格，每個(gè)區(qū)格的反力系數(shù)在資料中已給出，從而可算出每個(gè)區(qū)

6、格的反力=（總荷載/LB）×地基反力系數(shù)，把結(jié)果列成表格。注：L，B是基底板的尺寸，包括挑出的部分。三地基沉降計(jì)算按規(guī)范法計(jì)算。四箱基縱向整體彎曲計(jì)算由于上部結(jié)構(gòu)是框架體系，所以基礎(chǔ)要計(jì)算整體彎曲和局部彎曲。因橫向跨間少，可以不考慮，只按局部彎曲計(jì)算在配筋時(shí)適當(dāng)考慮。而縱向應(yīng)該計(jì)算整體和局部彎曲，具體步驟：1 計(jì)算整體彎矩的基底反力=基本反力箱基自重+水壓箱基自重按（G+N2）/LB，近似分布在箱基底板上。水壓力W/LB對(duì)整個(gè)箱基來(lái)說(shuō)是外力，應(yīng)列出基底反力分布圖：2 將箱基視為地基梁，梁長(zhǎng)即箱基縱向長(zhǎng)度L，梁沿縱向每單位長(zhǎng)度所受的基反力=（橫向區(qū)格的長(zhǎng)×該取格的反力值），按

7、比例作出計(jì)算簡(jiǎn)圖。3 根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，可求出任意截面的彎矩，畫(huà)出彎矩圖。本設(shè)計(jì)起控制的位置在跨中（彎矩最大）和軸線處（是樓梯電梯間，荷載大），分別記這兩處的彎矩為M中、M邊。五箱基承受的縱向整體彎矩（考慮上部結(jié)構(gòu)共同作用）以上求出的彎矩未考慮上部結(jié)構(gòu)的共同作用，認(rèn)為箱基與上部結(jié)構(gòu)獨(dú)立的，與實(shí)際不符。理論和實(shí)測(cè)表明上部結(jié)構(gòu)對(duì)箱基作用很大，因此，上面求出的彎矩應(yīng)由上部結(jié)構(gòu)和箱基共同承擔(dān)。箱基分擔(dān)的彎矩：其中M是前面求出的整體彎矩。1 箱基剛度EGJ G，截面矩按下面折算截面計(jì)算：2 上部結(jié)構(gòu)剛度EBJB按下式計(jì)算其中Eb 梁柱的混凝土彈性模量（C30）Jbi第i層縱梁的截面慣性矩Kui和Kli第i層

8、上下柱的線剛度（此處上下柱相同）Kbi=Jbi/l是梁的線剛度（l是開(kāi)間柱距）m :彎曲方向的節(jié)間數(shù)n:建筑物層數(shù)（指樓板數(shù)目）求出剛度后可分別求控制截面的：六底板局部彎曲計(jì)算可按倒置的連續(xù)樓蓋考慮，將基反力視為荷載計(jì)算。為簡(jiǎn)化，一般把各區(qū)格作為四邊固定的雙向板或單向板。本設(shè)計(jì)中應(yīng)計(jì)算整體彎矩最大的中跨間（）和基反力最大，產(chǎn)生最大局部反力的邊跨間（）。邊跨間存在受荷較大的樓梯間區(qū)格，為簡(jiǎn)化此處局部增設(shè)附加鋼筋，可不必進(jìn)行計(jì)算。1 先確定底板局部彎曲的基反力=基底基本反力-箱基底板自重+水壓。畫(huà)出基反力分布圖，并標(biāo)出各軸線位置（按比例）（注意：底板上堆料10kPa不扣除，是考慮了荷載的不利組合即

9、認(rèn)為計(jì)算某區(qū)格時(shí)，其正好有堆料）計(jì)算某區(qū)格的局部彎曲應(yīng)據(jù)基反力分布圖相應(yīng)取平均值。2整體彎矩最大的中跨間（）1）邊區(qū)格（AB或CD）各彎矩按下式計(jì)算M=系數(shù)×qlX2其中系數(shù)查鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)附錄表格。lX、lY是凈跨度，lX是雙向板的短邊，為計(jì)算清楚，統(tǒng)一記為：縱向跨中MX 橫向跨中MY 縱向支座MX 橫向支座MY 2）中區(qū)格3基反力最大的跨間（）1）邊區(qū)格（AB）2）中區(qū)格（BC）3）樓梯間區(qū)格七頂板局部彎曲計(jì)算樓面各區(qū)格的荷載相同，所以只需計(jì)算的中跨間，各區(qū)格作為四邊固定的雙向板，對(duì)于樓梯間樓板及樓梯計(jì)算略。頂板上的荷載有活載10kPa和板自重，計(jì)算同樣按次序進(jìn)行：1 邊區(qū)格2

10、中區(qū)格八底頂板配筋設(shè)計(jì)箱基整體彎矩MG可簡(jiǎn)化為作用在底板上的軸向拉力和頂板上的軸向壓力，所以理論上應(yīng)按偏拉構(gòu)件設(shè)計(jì)，計(jì)算甚繁。一般把整體彎曲和局部彎曲大作用分開(kāi)考慮，分別配筋。對(duì)于底板，由整體彎矩MG產(chǎn)生的拉力N及配筋A(yù)S按下式計(jì)算N=MG/Z，AS=N/fyAS分為兩半，分別作為底板的上下排通長(zhǎng)鋼筋。底板局部彎曲所需鋼筋，在各區(qū)格跨中取單位板帶，按單筋截面分別確定鋼筋量AS，公式如下： 注意以上底板的縱向配筋，同時(shí)考慮了整體與局部彎曲的影響，按規(guī)程，可適當(dāng)折減，此時(shí)局部彎曲的彎矩應(yīng)乘折減系數(shù)0.8，而底板的橫向配筋，只按局部彎曲確定，不需折減。對(duì)于頂板縱向，當(dāng)承受整體彎曲時(shí)，受軸心壓力，一般

11、按構(gòu)造配筋即能滿足要求，抗彎只按局部彎曲配筋。橫向也只按局部彎曲配筋。底、頂板通長(zhǎng)鋼筋上下排不宜小于12200。計(jì)算應(yīng)按次序進(jìn)行：底板：1 整體彎曲的配筋（縱向）1） 中跨間（） 2） 邊跨間（） 2局部彎曲的配筋（縱向）1） 中跨間（由邊區(qū)格控制）跨中配筋（上部受拉）支座配筋（下部受拉）2） 邊跨間跨中配筋（上部受拉）支座配筋（下部受拉）3 向最后配筋量（整體局部迭加）中跨間邊跨間(注意配筋時(shí)，可把上軸線的三跨間統(tǒng)一配筋，而的中間三跨按中跨間值統(tǒng)一配筋或沿縱向取大值統(tǒng)一配筋)4 橫向配筋（按基反力最大的邊跨間控制配筋）1） 跨中（中區(qū)格控制）2） 支座（邊區(qū)格控制）5 頂板配筋（按中跨間，由

12、邊區(qū)格控制，不考慮整體彎曲）1） 縱向配筋跨中支座2） 橫向配筋跨中（按中區(qū)格）支座（按邊區(qū)格）注意：若計(jì)算鋼筋量小于12200時(shí)，應(yīng)按構(gòu)造配筋。九底板斜截面抗剪強(qiáng)度及沖切驗(yàn)算：可按規(guī)程計(jì)算。十箱基墻體配筋設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：1）內(nèi)外墻配筋設(shè)計(jì)墻體配筋不應(yīng)小于10200（雙面），并且內(nèi)外墻上下部各增設(shè)于220鋼筋。一般內(nèi)墻按構(gòu)造配筋，采用于10200（雙面雙向），在下部各設(shè)置220鋼筋。對(duì)外墻，承受水平靜止土壓力，應(yīng)按計(jì)算配筋。具體步驟：外墻設(shè)計(jì)：土壓力計(jì)算；配筋計(jì)算 （若計(jì)算鋼筋量小于構(gòu)造要求，按構(gòu)造配筋，雙向均為于10200（雙面）。 2） 墻身抗剪強(qiáng)度計(jì)算 3）墻上開(kāi)洞設(shè)計(jì)門窗洞大小應(yīng)符合規(guī)程的要求，并進(jìn)行洞口上下過(guò)梁配筋計(jì)算。（略）一般門洞0.8×2m2樓梯間門洞1.2×2m2外縱墻中間開(kāi)設(shè)通風(fēng)采光窗洞1×0.8m2十一施工說(shuō)明1 基礎(chǔ)采用C20混凝土，外圍結(jié)構(gòu)的抗?jié)B標(biāo)號(hào)不低于B-6級(jí)。墊層采用100厚C10混凝土。2 鋼筋接頭綁扎不小于35d，焊接時(shí)，單面為10d，雙面為5d搭接位置要求：3 底板：上排筋只準(zhǔn)在支座處斷開(kāi)（即墻下），但伸入支座不小于35d，下排筋只準(zhǔn)在跨端1/3跨長(zhǎng)以外搭接，搭接頭要求錯(cuò)開(kāi)50%