《教學樓結構設計中的基礎設計計算案例綜述》2300字

PAGEPAGE31教學樓結構設計中的基礎設計計算案例綜述第一節(jié)邊柱基礎計算（一）基礎頂面以上荷載1.由柱傳至基頂荷載第一組|Mma×|第二組Nma×第三組M.N都較大MNVMNVMNV-90.92512.32-29.2027.21741.9114.7187.38737.6735.442.基礎梁至基頂荷載計算基礎梁承受需要通過墻體傳遞，計算對應的重力荷載：梁上磚墻重：3.9×[(0.7×4)×(3.6－0.5)＋2.4×(3.6－0.5－2.2)＋(2.4＋8.1)×(3.6－0.7)]/2=78.293KN梁上窗重：0.35×2.4×2.2×2/2=1.62KN基礎梁自重：25×[0.25×0.5×3.5×2＋0.3×0.7×(2.4＋8.1)]/2=37.713KNNw=117.626KNNw基礎底面中心存在偏心矩，對應指標是ew=0.125m，偏心彎矩標準，計算如下所示Nw×ew=117.626×0.125=14.703KNm。（二）確定基礎底面尺寸由內力組合，查表可判斷基礎頂面最大軸力，計算如下：Nma×=741.91+117.626=859.536KN?；A底面積需要結合軸心受壓公式計算，具體基礎底面積，如下所示A=(1.2～1.4)×Nma×/(f－rd)=(1.2～1.4)×859.536/(260－20×1.7)=4.811～5.613㎡按構造要求，取A=a×b=3.0×1.7=5.1㎡基礎底面截面抵抗矩W=1/6ba2=1/6×1.7×3.02=2.55m3基礎及基礎底面積以上土重G=rAd=20×5.1×1.7=173.4KN（三）確定基礎底面內力基礎高度H=500＋300=800㎜，結合柱截面內力組合進行分析，評估基礎設計結果，可結合三組內力基礎配合設計。

基礎底面反力計算基底內力和組別第一組|Mma×|第二組Nma×第三組M.N較大內力種類MNVMNVMNV數值-90.92512.32-29.227.21741.9114.7187.38737.6735.44Mbot-128.98324.275101.029Nbot803.3461032.9361028.696N+Nw629.946859.536855.296Nbot/A157.519202.536201.705(N+Nw)/A123.519168.536167.705|Mbot|/W50.5829.52039.619Pma×=Nbot/A+|Mbot|/W208.100212.056241.324Pmin=Nbot/A-|Mbot|/W106.937193.017162.086Pnma×=(N+Nw)/A+|Mbot|/W174.100178.056207.324Pnmin=(N+Nw)/A-|Mbot|/W72.937159.017128.086由表可見，Pma×=241.324KN/㎡＜1.2fa=1.2×248.4=298.08KN/㎡Pmin=106.937KN/㎡＞0(Pma×＋Pmin)/2=(241.324＋106.937)/2=174.131KN/㎡＜f=298.08KN/㎡，且eo=Mbot/Nbot=128.983/803.346=0.161m＜3.0/6=0.500m，可以?；A底面尺寸定為1.7×3.0=5.1㎡。（四）確定基礎高度基礎抗沖切承載力需要考慮Fl≤0.7βhpftbmho前提，公式中bm=(bt＋bb)/2，βhp=(800/ho)1/4，沖切力應該結合Pnma×進行計算。項目選擇臺階式獨立柱基礎，查表信息可判斷：第二組荷載設計值影響下對應凈反力保持在最大值，計算如下：Pn=Pnma×=207.324KN/㎡。Ⅰ-Ⅰ.Ⅱ-Ⅱ截面變階位置，如下A=0.45×1.7=0.765㎡βhp=(800/ho)1/4=(800/765)1/4=1.011bm=(bt＋bb)/2=(0.4＋1.7)/2=1.05mFL=Pnma××A=207.324×0.765=158.603KN＜0.7βhpftbmho=0.7×1.011×1.10×1050×765=625.306KN，可以。Ⅲ-Ⅲ.Ⅳ-Ⅳ截面變階處B=0.25×1.7=0.425㎡βhp=(800/ho)1/4=(800/465)1/4=1.145bm=(bt＋bb)/2=(1.0＋1.7)/2=1.35mFL=Pnma××B=207.324×0.425=88.113KN＜0.7βhpftbmho=0.7×1.145×1.10×1350×465=553.455KN，可以。（五）基底配筋計算包括沿長邊和短邊兩個方向的配筋計算。（1）Ⅰ-Ⅰ截面變階處（沿長邊）ho=765㎜Pnma×=207.324KN/㎡，Pnmin=72.937KN/㎡。Pn=Pnmin＋1.75/3.0×(Pnma×－Pnma×)=72.937＋1.75/3.0×(207.324－72.937)=151.329KN/㎡PnⅠ=(Pnma×＋Pn)/2=(207.324＋151.329)/2=179.327KN/㎡MⅠ=PnⅠ(3.0－0.5)2×(2×1.7＋0.4)/24=179.327×(3.0－0.5)2×(2×1.7＋0.4)/24=177.459KNmAsⅠ=MⅠ/(0.9hoⅠfy)=177.459×106/(0.9×765×210)=1227㎜2（2）Ⅲ-Ⅲ截面變階處ho=465㎜Pn=Pnmin＋2.25/3.0×(Pnma×－Pnmin)=72.937＋2.25/3.0×(207.324－72.937)=173.727KN/㎡PnⅢ=(Pnma×＋Pn)/2=(207.324＋173.727)/2=190.526KN/㎡MⅢ=PnⅢ(3.0－1.5)2×(2×1.7＋1.0)/24=190.526×(3.0－1.5)2×(2×1.7＋1.0)/24=78.592KNmAsⅢ=MⅢ/(0.9hoⅠfy)=78.592×106/(0.9×465×210)=894㎜2（3）Ⅱ-Ⅱ.Ⅳ-Ⅳ截面變階處沿短邊對應軸心壓力較高，在選擇鋼筋進行計算時，需要評估第二組荷載設計值，以此計算平均土壤凈反力。ho=450㎜Pn=(N+Nw)/A=168.536KN/㎡MⅡ=Pn(1.7－0.4)2×(2×3.0＋0.5)/24=168.536×(1.7－0.4)2×(2×3.0＋0.5)/24=77.140KNmAsⅡ=MⅡ/(0.9hoⅠfy)=77.140×106/(0.9×450×210)=907㎜2ho=450㎜MⅣ=Pn(1.7－1.0)2×(2×3.0＋1.5)/24=168.536×(1.7－1.0)2×(2×3.0＋1.5)/24=25.807KNmAsⅣ=MⅣ/(0.9hoⅠfy)=25.807×106/(0.9×450×210)=303㎜2鋼筋選配：長邊方向選擇9Φ14的鋼筋，配筋時比例是AsⅠ=1227㎜2，計算如下Φ14@200,As=1387㎜2，長邊方向選擇16Φ10的鋼筋，配筋時比例是AsⅢ=907㎜2，計算如下Φ10@200,As=1225㎜2。第二節(jié)中柱基礎計算（一）基礎頂面以上荷載1.柱至基頂荷載計算查表可知：第一組|Mma×|第二組Nma×第三組M.N都較大MNVMNVMNV-60.841114.13-20.31-14.981162.22-5.67-60.301129.99-19.90將上述計算結果乘以2，即得由柱1傳至基頂的荷載：柱1合并后的荷載第一組|Mma×|第二組Nma×第三組M.N都較大MNVMNVMNV-121.682228.26-40.62-29.962324.44-11.34-120.602259.98-39.802.基礎梁至基頂荷載計算基礎頂面、梁頂標高分別是-0.9米、-0.95米，墻體部分設定鋁合金門，基于0.35KN/㎡進行計算，基礎梁承受需要結合墻體進行數據傳遞，而重力荷載設計值如下計算：基礎梁自重：25×[0.25×0.5×5.1×2＋0.3×0.7×7.2]/2=34.838KN梁上墻重：3.9×[(0.55＋1.1)×2×(4.8－0.5)＋2.4×2×2×(4.8－0.5－2.4)]/2=63.707KN梁上窗重:0.35×2.4×2.4×2/2=1.544KN梁上門重:0.2×1.0×2.4×2/2=0.480KNNw=100.568KNNw在分析基礎底面中心偏心矩時，對應公式是ew=0.025m，則偏心彎矩設計值，計算如下所示：Nw×ew=100.568×0.025=2.514KNm。（二）確定基礎底面尺寸基礎底面面積需要合理估算軸心受壓公式，具體內力結構參考表格信息，基礎頂面軸力（最大值）計算如下：Nma×=2324.44+100.568=2425.008KN，則估計基礎底面積為A=(1.2～1.4)×Nma×/(f－rd)=(1.2～1.4)×2425.008/(260－20×1.5)=13.726～16.014㎡按構造要求，取A=a×b=4.4×3.3=14.52㎡基礎底面截面抵抗矩W=1/6ba2=1/6×3.3×4.42=10.65m3基礎及基礎底面積以上土重G=rAd=20×14.52×1.5=435.6KN（三）確定基礎底面內力基礎高度H=500＋300＋300=1100㎜，Mbot=M+VH－Nw×ewNbot=N+Nw+G根據基礎設計要求及柱截面內力組合結果，應按下述三組內力進行基礎設計。

基礎底面反力計算基底內力和組別第一組|Mma×|第二組Nma×第三組M.N較大內力種類MNVMNVMNV數值-121.682228.26-40.62-29.962324.44-11.34-120.62259.98-39.8Mbot-168.876-44.948-166.894Nbot2764.4282860.6082796.148N+Nw2328.8282425.0082360.548Nbot/A190.388197.012192.572(N+Nw)/A160.388167.012162.572|Mbot|/W15.8574.22015.671Pma×=Nbot/A+|Mbot|/W206.245201.232208.243Pmin=Nbot/A-|Mbot|/W174.531192.791176.901Pnma×=(N+Nw)/A+|Mbot|/W176.245171.232178.243Pnmin=(N+Nw)/A-|Mbot|/W144.531162.791146.901由表可見，Pma×=208.243KN/㎡＜1.2fa=1.2×260=290.4KN/㎡Pmin=192.791KN/㎡＞0(Pma×＋Pmin)/2=(208.243＋174.531)/2=191.387KN/㎡＜f=242.0KN/㎡，且eo=Mbot/Nbot=168.876/2764.428=0.06m＜4.4/6=0.73m，可以?；A底面尺寸定為3.3×4.4=14.52㎡。（四）確定基礎高度臺階式獨立柱在基本抗沖切承載力方面，計算如下Fl≤0.7βhpftbmho（βhp=(800/ho)1/4，bm=(bt＋bb)/2），在沖擊力的足用下，計算最大土壤凈反力，結合表格內容可判斷，第三組荷載設計值的影響，使凈反力保持在最高標準，所以可按照Pn=Pnma×=178.243KN/㎡計算。針對Ⅰ-Ⅰ.Ⅱ-Ⅱ截面變階位置，計算如下A=3.3×0.851=2.809㎡βhp=(800/ho)1/4=(800/1065)1/4=0.931bm=(bt＋bb)/2≈(1.06＋3.3)/2=2.180mFL=Pnma××A=178.243×2.809=500.685KN＜0.7βhpftbmho=0.7×0.931×1.10×2180×1065=1664.357KN，可以。Ⅲ-Ⅲ.Ⅳ-Ⅳ截面變階處B=3.3×0.550=1.815㎡βhp=(800/ho)1/4=(800/765)1/4=1.011bm=(bt＋bb)/2≈(1.76＋3.3)/2=2.53mFL=Pnma××B=178.243×1.815=323.511KN＜0.7βhpftbmho=0.7×1.011×1.10×2530×765=1506.690KN，可以。（五）基底配筋計算包括沿長邊和短邊兩個方向的配筋計算。（1）Ⅰ-Ⅰ截面變階處（沿長邊）ho=1065㎜Pnma×=178.243KN/㎡，Pnmin=144.531KN/㎡。Pn=Pnmin＋2.45/4.4×(Pnma×－Pnmin)=144.531＋2.45/4.4×(178.243－144.531)=163.302KN/㎡PnⅠ=(Pnma×＋Pn)/2=(178.243＋163.302)/2=170.773KN/㎡MⅠ=PnⅠ(4.4－0.5)2×(2×3.3＋1.06)/24=170.773×(4.4－0.5)2×(2×3.3＋1.06)/24=829.022KNm（2）Ⅲ-Ⅲ截面變階位置分析=144.531＋3.050/4.4×(178.243－144.531)=167.900KN/㎡PnⅢ=(Pnma×＋Pn)/2=（178.243＋167.900）/2=173.072KN㎡MⅢ=PnⅢ(4.4－1.7)2×(2×3.3＋1.76)/