基礎工程課程設計之條形基礎設計

1、基礎工程課程設計之條形基礎設計基礎工程設計原理課程設計擬建場地位于某市市中心區(qū)，場區(qū)原有建筑現(xiàn)己拆遷。原定設計方案為四座小高層建筑（詳見：基坑開挖場地及勘探點平面布置圖），現(xiàn)建筑方案修改為五 層（第五層為躍式）多層框架建筑，平面布置不變?？蚣苤g距為 67.5m,基礎底 面設計埋深為1.4m，框架中柱設計荷載為9001000kN,角、邊柱設計荷載為500 800kN（見圖1），框架柱截面尺寸為 400mM 400mmkJi»IJj斗XJkn"HjIirb1! LIL lMIfex£1 NIlkRiJLJJr<LJr:lLlIlliLrr3UUS. k .LJ

2、LJ-LJ弋1LJ,rrri r riizsr1 kir :R-JLjJLJLJ機Ji.-W4基礎混凝土材料采用C25,基底設置C7.5、厚度100mm的混凝土墊層；配筋采 用？級普通圓鋼筋。設計計算內容：（1）在不考慮地基處理時，某中軸線柱下條形基礎（兩端為邊柱）按地基承 載力確定的基礎底寬度是否滿足沉降要求？（2）若通過地基處理（地基處理深度從基礎底面以下 4.5m內），使得地基承 載力設計值達到150kPa,進行如下設計計算：1）根據(jù)地基強度確定中軸線柱下條形基礎（兩端為邊柱、角與邊柱需考慮100kN?m的力矩荷載）的基礎底面尺寸；2）分別按倒置梁法、彈性地基梁法（可按等截面彈性地基梁）

3、計算柱下條形基礎的內力分布；3) 基礎配筋、沖切驗算；4) 完成有關計算部分的計算簡圖、基礎配筋圖等。由設計勘察資料得第一層：3,18kN/m, 雜填土 有上層滯水 m第二層：3, 18.1kN/m 粘土 e,1.093f,100kPa I,0.64 kL第三層：3,18.1kN/m 淤泥質粉質粘土f,65kPa k第四層：3,17.7kN/m 粉砂與淤泥質粘土互層 有孔隙承壓水 地基資料如圖 2-1 所示已知基礎地面設計埋深為 d=2.2mf,100kPa 粘土的承載力特征值為 k,0,1.0 粘性土的 >0.85, 故可查表得 1e,1.093bdf,f ，,(b,3) ，,(d,0

4、.5),100，0，1.0 ，18，(2.2,0.5),130.6kPaaakbdm2中軸線上沿長度方向取1m為計算單元的線荷載(1800，1600，1200)，2F,306.7kN/m k6 ，5F306.7kb,3.54m 基底寬度應為，取 3.6m 3 f,d130.6,20，2.2,aG1、計算基礎的基底平均附加應力G,Ad,20 ，1，3.6 ，2.2,158.4kN 基礎及其上回填土的總重 GF，G306.7， 158.4 基底平均壓力 P,129.2kPa A3.6 ，124,d,18 ，2.2,39.6kPa 基底處的土的自重應力 cmP,P,129.2,39.6,89.6kP

5、a 平均附加壓力，近似取 90kPa 5 0c z(i,)(i),z(i,1)'' E ,s,s x/b z z/b z*,ii ,si,(i,1)0 1.8 0.5 2.5 0.9884 1.77912 1.77912 64.04832 64.04832 0 3.6 1 3.50.9412 3.38832 1.6092 41.37943 105.4277 0 5.4 1.5 3.5 0.8748 4.723921.3356 34.344 139.7717 0 7.2 2 3.5 0.8072 5.81184 1.08792 27.97509167.7468 0 9 2.5 3

6、.5 0.7464 6.7176 0.90576 23.29097 191.0378 0 10.8 314.5 0.6932 7.48656 0.76896 4.772855 195.8107z2、確定n',s,195.81mmz=10.8m 范圍內的計算沉降量，相應于 z=9m至z=10.8m 土層i',s,4.77mm 的計算沉降量 ，滿足要求，故確定計算深度 0.025，195.81,4.9mmiz=10.8m。 n,3 、確定 sz 計算深度范圍內壓縮模量的當量值 Ens_nn,A/(,A/E)E,iisis1197.49, 2.18MPa1.783.39,1.774.

7、72,3.395.81,4.726.72,5.817.49,6.72 ，2.53.53.53.53.514.50.1P,0.75f 查表(當)得 10 ,1.4 ， 0.32,1.420aks1.54、計算最終沉降量n's,s,1.42， 195.81,278.3mm ,si,1i建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007-2002p26頁表5.3.4得體型簡單的高層建筑基礎的平均沉降量為200mm所以沉降不滿足要求。根據(jù)題目要求地基經(jīng)過處理使得地基承載力設計值達到150kPa,兩端為邊柱、角與邊柱需考慮100kN?m的力矩荷載1、按中心荷載的公式試求基底面積中軸線上沿長度方向取1m為計算單

8、元的線荷載3(1800, 1600, 1200), 2 F,306.7kN/mk6 , 5F306.7k基底寬度應為b,2.1m,取基礎寬度為3m f,d150,20，2.2,aG 所以可以不改變承載力設計值。 2、基礎高度的確定2f,11.9N/mm 選用混凝土強度等級為 C25, c 計算簡圖如圖 6-1 所示圖 6-1b,0.5 , (3,0.4),1.3mI-I 截面距基礎邊緣的距離為 I 驗算截面的剪力設計值,有b1.3IV,N, , 1800,780kN/m Ib3基礎的計算有效高度為V780Ih,936mm 00.07f0.07, 11.9c為了增加剛度基礎高度宜為株距的1/41

9、/8,取基礎的高度為1000mm 基礎邊緣高度取300mm基礎高度取700mmh,(1000,35)mm,965mm有效高度，滿足要求 0 基礎尺寸如圖所示41、計算基礎的基底平均附加應力(1800， 1600， 1200)， 2 F,278.8kN/mk6 ， 5， 1.5， 2G,Ad,20 ， 1， 3， 2.2,142kN 基礎及其上回填土的總重 GF， G278.8， 132基底平均壓力 P,136.9kPa A3 ， 1,d,18， 3,54kPa 基底處的土的自重應力 cmP,P,136.9,54,82.9kPa 平均附加壓力 0c z(i,)(i),z(i,1)'

10、9;E ,s,s x/b z z/b , z*ii, si,(i,1)0 2.1 1 3.5 0.9412 1.97652 1.97652 46.81529 46.815288 0 4.2 2 3.50.8072 3.39024 1.41372 33.48497 80.300256 0 6.3 3 3.5 0.6932 4.36716 0.97692 23.13905 103.439304 0 8.4 4 3.5 0.6064 5.09376 0.7266 17.21004 120.649344 0 10.5 5 14.5 0.5392 5.6616 0.56784 3.246478 123.

11、895822 0 12.6 6 14.5 0.4864 6.12864 0.46704 2.67018 126.5660035nn_iisiE,A/(,A/E),s11 6.13,3.5MPa1.98,05.09,1.986.13,5.09，2.53.514.50.1P,0.75f 查表(當)得 ,1.0， 0.5,1.030aks1.5s,s',1.03，126.6,130mm si滿足沉降要求。條形基礎的端部宜向外伸出，其長度宜為第一跨距的 0.25 倍。即6000，0.25,1500mm1、基地單位凈反力即（1800，1600，1200），2 F,278.8kN/mk6 ，5，1

12、.5，22、求固端彎矩計算簡圖如圖 7-1 所示圖 7-112M,M,M,M,100, ，278.8，1.5,413.6kN/m ABAB''ADAD''212M,M, ，278.8 ， 6,1254.6kN/m BABA''812M,M,M,M,M,M, ，278.8 ， 6,836.4kN/m BCBC''CC'CC'CBCB''123、求彎矩分配系數(shù)EI3i 設 i, 則 ,0.43 ,B'A'63i，4i64i ,0.57BCB'C'3i， 4i4i ,0.5

13、CC'C'CCBC'B4i，4i4、力矩分配見表 7-1表 7-1 結點 A B C C' B' A' 分配 0.43 0.57 0.5 0.5 0.5 0.5 0.570.43 系數(shù)固端 413.6 -1254.6 836.4 -836.4 836.4 -836.4 836.4 -836.4 1254.6 -413.6 彎矩179.8 238.4 119.2 -119.2 -238.4 -179.8-29.8 -59.6 -59.6 59.6 59.6 29.812.8 17.0 8.5 -8.5 -17.0 -12.8-2.1 -4.2 -4

14、.3 4.3 4.2 2.10.9 1.2 0.6 -0.6 -1.2 -0.9-0.2 -0.3 -0.3 0.3 0.3 0.20.09 0.11 -0.11 -0.09 最后 413.6 -1061.0 1161.0 -772.2 772.2 -772.2772.2 -1061.0 1161.0 -413.6 彎矩邊跨跨中及第一支座的彎矩值乘以 1.2 的系數(shù)1.2 ，413.6,496.32kN,m1.2 ，517.3,620.76kN,m5、彎矩圖和剪力圖71、確定地基的基床系數(shù)和梁的柔度指數(shù)3k,5000kN/m 由經(jīng)驗數(shù)值法查表得基床系數(shù) 11 sbk,3 ，5000,15000

15、kPa 集中基床系數(shù) s33，0.9762EI,2.8 ，10，,5.1 ，10kN,m 1215000,14, ,0.165m 柔度指數(shù) 12 64 ，5.1 ，10故屬于無限長梁。 ,L,5.43,1) 、第一跨跨中彎矩與基底凈反力的計算-,x,xA=e(cos,x+sin,x)B,esinx,其中， xx,x,xC,e(cos,x,sin,x)D,ecos,x， xxPM00M,CM,，D 13 xx124,2作用點 MABPCD MM bk x ,0xx0xx12位置A 15000 1200 100 3 0.165 0.82597 0.28957 0.24684 0.53640 448

16、.8026.82 B 15000 1600 0 3 0.165 0.82597 0.28957 0.24684 0.53640 598.39 0.00C 15000 1800 0 9 0.165 0.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -562.53 0.00 '15000 1800 0 15 0.165 -0.01411 0.05204 -0.11819 -0.06615 -322.32 0.00 C'15000 1600 0 21 0.165 -0.03959 -0.00994 -0.01971 -0.02965 -47.790.00 B'

17、15000 1200 100 27 0.165 -0.01420 -0.01124 0.00828 -0.00296 15.05 -0.15 A156.28 ,2) 第二跨跨中彎矩與基底凈反力的計算作用點 MABPCD M M bk x ,0xx0xx12 位置A 15000 1200 100 9 0.165 0.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -375.020.97 B 15000 1600 0 3 0.165 0.82597 0.28957 0.24684 0.53640 598.39 0.00 C 15000 1800 0 3 0.165 0.82597 0

18、.28957 0.24684 0.53640 673.19 0.00 '15000 1800 0 9 0.165 0.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -562.53 0.00 C'15000 1600 0 15 0.165 -0.01411 0.05204 -0.11819 -0.06615 -286.510.00 B'15000 1200 100 21 0.165 -0.03959 -0.00994 -0.01971 -0.02965 -35.84 -1.48 A11.18 ,彎矩疊加得 M,184.6,1.82,186.47kN,m2)

19、 第三跨跨中彎矩作用點 MABPCD MM bk x ,0xx0xx12位置A 15000 1200 100 15 0.165 -0.01411 0.05204 -0.11819 -0.06615 -214.88 -3.31 B 15000 1600 0 9 0.165 0.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -500.020.00 C 15000 1800 0 3 0.165 0.82597 0.28957 0.24684 0.53640 673.19 0.00 '15000 1800 0 3 0.165 0.82597 0.28957 0.24684 0.

20、53640 673.19 0.00 C'15000 1600 0 9 0.165 0.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -500.02 0.00B'15000 1200 100 15 0.165 -0.01411 0.05204 -0.11819 -0.06615 -214.88-3.31 A-90.04 ,彎矩疊加得 M,272.58,5.6,278.18kN,m2)A 處彎矩作用點 MABPCD MM bk x ,0xx0xx12位置A 15000 1200 100 0 0.165 1.00000 0.00000 1.00000 1.00000

21、1818.1850.00 B 15000 1600 0 6 0.165 0.51453 0.31065 -0.10677 0.20388 -258.830.00 C 15000 1800 0 18 0.165 -0.04179 0.00876 -0.05931 -0.05055 -161.750.00 '15000 1800 0 24 0.165 -0.02694 -0.01392 0.00089 -0.01303 2.43 0.00C'15000 1600 0 30 0.165 -0.00522 -0.00688 0.00855 0.00167 20.73 0.00B'

22、;15000 1200 100 36 0.165 0.00159 -0.00089 0.00336 0.00248 6.12 0.12A1477.00 ,彎矩疊加得 M,1233.6 ，50.0,1283.6kN,m92)B 彎矩作用點 MABPCD MMbk x ,0xx0xx12位置A 15000 1200 100 6 0.165 0.51453 0.31065 -0.10677 0.20388 -194.1210.19 B 15000 1600 0 0 0.165 1.00000 0.00000 1.00000 1.00000 2424.240.00 C 15000 1800 0 6 0

23、.165 0.51453 0.31065 -0.10677 0.20388 -291.180.00 '15000 1800 0 12 0.165 0.07174 0.12667 -0.18160 -0.05493 -495.29 0.00 C'15000 1600 0 18 0.165 -0.04179 0.00876 -0.05931 -0.05055 -143.780.00 B'15000 1200 100 24 0.165 -0.02694 -0.01392 0.00089 -0.01303 1.62 -0.65 A1311.03 ,2)C 彎矩作用點 MABPC

24、D M M bk x ,0xx0xx12 位置A 15000 1200 100 12 0.165 0.07174 0.12667 -0.18160 -0.05493 -330.19-2.75 B 15000 1600 0 6 0.165 0.51453 0.31065 -0.10677 0.20388 -258.83 0.00 C 15000 1800 0 0 0.165 1.00000 0.00000 1.00000 1.00000 2727.27 0.00 '15000 1800 0 6 0.165 0.51453 0.31065 -0.10677 0.20388 -291.18

25、0.00 C'15000 1600 0 12 0.165 0.07174 0.12667 -0.18160 -0.05493 -440.250.00 B'15000 1200 100 18 0.165 -0.04179 0.00876 -0.05931 -0.05055 -107.84 -2.53 A1293.70 ,彎矩疊加得 M,1104.37,4.93,1099.44kN,m7) 其他跨及支座處的彎矩可由對稱性得。 彎矩圖如圖所示1) 縱筋計算：根據(jù)倒梁法求得的內力配筋2f,11.9N/mm 混凝土強度等級為 C25， c2 鋼筋采用二級鋼筋 f,300N/mmyM,10

26、61.0kN,m max6M1061.0，10 ,0.032,s221.0，11.9 ，3000，965fbh,10c，可以。 ,1,1,2,0.032,0.55sb,1,0.5,0.984 s106M1061，102 A,5028mmsfh300 ，0.984 ，965,0ys2A,5338m m 選用 17B20, s同樣的方法算出其他各點所需要的鋼筋，詳細見表 10-1MM,1,0.5,其中， ,1,1,2,Ass2ssf,h,fbh10ys0c表 10-1選用鋼 2M(kN,m) , , A(mm) 位置 sss 筋A 413.6 0.012 0.012519437 0.993740282 1940 一跨跨中 517.3 0.016 0.015683343 0.992158328 2431B 1061 0.032 0.0324