條形基礎設計計算書

1、-CAL-FENGHAb(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 一、設計資料： 1、本設訃的任務是設計一多層辦公樓的鋼筋混凝土柱下條形基礎，框架柱的截面尺 2、辦公樓上部結構傳至框架柱底面的荷載值標準值如下表所示: 軸號 1 2 3 4 5 6 軸力 彎矩 軸力 彎矩 軸力 彎矩 軸力 彎矩 軸力 彎矩 軸力 彎矩 C 350 50 700 110 700 110 700 110 700 110 300 50 注：表中軸力的單位為KN,彎矩的單位為：所有1. 2、3軸號上的彎矩方向為逆時針、4、5、6 軸號上的彎矩為順時針，彎矩均作用在h方向上。 3、該建筑場地地表為一厚度為1.5

2、m的雜填土層（容重為17kN/m3）,其下為粘土 層，粘土層承載力特征值為Fak=110kPa，地下水位很深，鋼筋和混凝土的強度等級自定請 設計此柱下條形基礎并繪制施工圖。 二、確定基礎地面尺寸： 1、確定合理的基礎長度： 設荷載合力到支座A的距離為X,如圖則: 350 + 700 + 700 + 700 + 700 + 300 (0 + 700 x3.5 +700 x7+ 700 x10.5 + 700 x14 + 300 x17.5) + 0 =g X 圖1 因為 x= = x , 2 所以川I建筑地基基礎設計規(guī)范(GB50007-2002) 8.3.1第2條規(guī)定條形基礎端部 應沿縱向從兩

3、端邊柱外伸，外伸長度宜為邊跨跨距的倍取a 2 =(與|l=x相近)。 為使荷載形心與基底形心重合，使基底壓力分布較為均勻，并使各柱下彎矩與跨中 彎矩趨于均衡以利配筋，得條形基礎總長為： L=2(a+a 2 -x)=2x +19.36m % 19.4m 21.1ms 確定基礎底板寬度 b： 豎向力合力標準值： 工倫=350+700+700+700+700+300=3450kN 選擇基礎埋深為，則 /wr = ( X + X )-=m 3 深度修正后的地基承載力特征值為： f- = fak +必(一 05)10+XX 由地基承載力得到條形基礎b為: b =1.842m 3450 Lfa -20J)

4、 19.4x(132.529 -20 x1.8) 取b=2m,山于b( 3m,不需要修正承載力和基礎寬度。 三、基礎底板設計： 基礎底板采用混凝土強度等級為C30,鋼筋用HPB235級, yv=210 N/mm2。 豎向力設計值分別為： F | =1.35F K1 = x = F2=F3=F4=F5 = x=945kN F.=x=405kN 豎向力合力設計值為: 為 F =+945x4+405二 地基凈反力： ZF 4657.5 基礎邊緣至柱邊訃算截面的距離： b, = y (b-b(; ) =x ( ) =0.75m 沿條形基礎縱向取lm長度il算則底板有效高度為: 120.039x0.75

5、 =0.089m=89mm 0.7x1430 結合建筑地基基礎設計規(guī)范(GB50007-2002)取底板高度h=250mm,作 10mm的C10混凝土墊層則： h 0 =250-40-5=205mm） 89mm 1 . M= P , b. =x x 2 7 1 871.364mm2 配鋼筋 01417O, M 33.761 xlO6 0.9厶h（）0.9x210 x205 As=906mm2 ,可以。 以上受力筋沿條形基礎橫向配置，縱向分部筋取08250。 四、基礎內力計算(彎矩圖以上部受拉為負，下部受拉為正): 1、計算基底單位凈反力： D E F 4657.5 L 19.4 計算簡圖如圖2

6、： 1100 3500 3500 3500 3500 3500 800. b % 儀A紿 管B么 年c纟 年D紹 年E濟 f 11 n m m iTrrm i 丨 1 ITTI Lf f f 1A 11 Pj =m 圖2訃算簡圖 求固端彎矩: M/ =_M AB =-JPi9l =x X 1 . 1 7 M BA =M /-F=_g Pi lX X M HC =M CD 處=歷 P i I 2 1 12 Mcb =M c=M ed =丄 P I2=lxx2 12 1 12 Mg 求彎矩分配系數: M fe = Pj3i =xx2、 設吟，則： 3i Pba = Pef =- 3i + 4i 4

7、i 4i Pcb = ZZCD = Pdc = Pde = V7 = 41 + 41 3、用力矩分配法計算彎矩： 首先計算個支座處的不平衡力矩: 先進行第一輪的力矩分配法及傳遞（從B和E開始）,然后進行C和D的力矩分配及 傳遞，再回到B和E,如此循環(huán)直到誤差允許為止，詳細過程如表1： ABCDEF 咅矩般己系數D. 429 0. 5710. 5 0.50.5 0. 50. 571 0. 429 -145. 247-367. 62 52. 569 245. 08-245. 03 69. 9734. 985 醫(yī)5 08-245. 08 -17. 4917. 493 245. 08-245. 08

8、-34. gg-69. 97 367. 6276. 83 -52. 57 3.752 -8.746-17.493 17.4933.746 -3 752 4. 9942. 497 -1. 2491. 249 -2. 497-4.994 0. 268 -0. 624-1. 249 1.2490.624 -0. 268 0.3560.178 -0. 0890. 089 -0. 178-0. 356 9.019 -D. 045-0. 089 0.0890.045 -0.019 0. 0260. 013 0. 006 0. 006 -0. 013-0. 026 0. 001 -0. 003-0. 006

9、 0. 0060. 003 -0. 001 0. 002 -0. 002 -145.247 -311.01 311.01-226.2 226. 24-226. 24 226.24-311.01 311.01 76.83 表1彎矩分配法計算過程 由上可得： M4I=-m, MMCI =-m, M D1=-m M | =-m M fl =-m 4、肋梁剪力計算： 根據支座彎矩及外荷載，以每跨梁為隔離體求支座剪力： A截面左邊的剪力為： V；產P：a產x取HB段作脫離體，計算A R/u = y ly pi（ai+l）2-MB 3.5 =圖3 HB段 A截面右邊的剪力： VAi=PiaiRA=X/?=

10、Pi （31+0-=X+= B截面左邊的剪力為： 3!1.309KNn H 取BC段為脫離體（如圖4）: .11分 = 了 （亍 P i I+M b -M c） =丄XXX 2創(chuàng)心凡截面右邊的剪力為: 3.5 X二 636.859 240.077 =2.653m 所以產*PiX-R&(xaJ 十宀段： pix2_R/irRfii = 2 636.859,911.849 =6451m 240.077 所以 M2| = PjX2 2 -Rzll (x, -a! )-Rfll x2 -(a, +1) 厶 =丄xx2xx段：由于荷載是對稱的，所以其彎矩最大值必在中點位置。則: 2 x, = L= x=

11、9.7m 2 2 所以 Mj| = P,x3 2-R4i (x3-a,)-Rfll x3-(a +1)- RCI x3 -(a +21) 1 , r, 2 x+x 以G點為原點，設連續(xù)梁上各點到原點的距離為x,則: DE段: PjX4-R1-RF1= 4 931.398,545.287 =6 i5im 240.077 所以 M4I = PjX4 2-Rf|(x4-a2)-R1 x4 -(a2 +1) = ixx2x x+ 2 EG段: P.X5-Rf1=1 xs = 545-287=2.271m 240.077 所以 M5| = PjX5 2-Rfl(x5-a2) = -XX2X.考慮不平衡力

12、的調整： 2 由以上計算得到支座反力為R.a=, 2, Rc Rd = , R=, Rf=，與相應的柱荷載有較大的不平衡力，其差值部分超過了 20%,可以釆 用實踐中提出的“基底反力局部調整法”加以調整。即按訃算簡圖(如下圖)再進行連續(xù)梁分析，在支座附近的局部范圍內加上均布線荷載。由對于邊跨支座,嚴 n 為邊 (仃+也) 跨長度；厶為第一跨長度。對于中間支座?= L為第長度；厶為第，跨長 度得調整荷載值為： F-R 472.5-636.859 q 產=,3.5 =m 33 F. - RBl 945-911.849 q2=-T= 3.5 3.5 =m -+ -+ 3 333 F* RC 945-

13、816.051 q 產 丁丁二 3.5 3.5 訓 _ + _ + 3 333 耳一Rd 945-816.051 q 嚴丁丁二3.53.5初 _ + -d 3333 945-931.398 3.53.5=m _ + _+ 3333 - + Ch 3 6 405-545.287 35=m + 0.8 3 其計算簡圖如下圖所示: inn ttttt ttttt ttttt ttttt mi 72.5114.2155.2655.265.8371.33 圖8調整值計算簡圖(kN) 通過結構力學求解器分析得到的剪力圖和彎矩圖如下: / / :/ 7 1 A / 圖9 調整值剪力圖(kN) 山調整值剪力圖

14、得: V【2二 V；2=V；2= V：2=V；2= V；2= D2=2 =E2 = V；2= V；2 = 兩次訃算結果疊加，得基礎梁最終剪力和反力為： VV；1+V；2；. ；2“；h n S ； S C C. C2CO C2CCC；D1D2DD! D2 D D D E d 花爲C I由調整值彎矩圖得： M =-mMC2=-m MD2=-m M L2 =-m M f2=-m M12=-m M22=-mM32 =-m M42=-m M 52 =-m 兩次訃算結果疊加，得基礎梁最終彎矩為: M .A =M .41 +M .A2 =Mtf=M/fl+M 粧=+=-m M r = M( ! +M c.

15、 =+=-m M d =M D1+M I)2 =+=-m 疊加后的最 四、基礎配筋計算 1、基礎梁配筋準備工作： 材料選擇：混凝土 C30, ft =mm2 , f.=mm2 , 縱向受力鋼筋采用二級鋼HRB335, /v = / =300N/mm2, 墊層釆用CIO混凝土墊層，厚100mmo 基礎梁高度的確定：山建筑地基基礎設汁規(guī)范(GB50007-2002) 8.3.1得柱 下條形基礎梁的高度宜為柱距的丄丄的規(guī)定取h=l|=lx=0.7m,同時也符合 8455 基底反力可以按直線分布，基礎梁的內力可按倒梁法計算對條形基礎梁的高度 不小于丄柱距的要求。 6 基礎肋梁寬度：b=600mmo 2

16、、正截面受彎承載力計算： 對支座正截面的配筋計算按矩形截面計算： 肋梁底面有板筋則：/?()=h-as= 700-60 = 640/?/? 支座正截面受彎承載力訃算如下表2： 表2支座正截面受彎承載力訃算 及0.2%大值 人 項 支座 彎矩kN 截面抵抗矩系數 M % %曲 相對受壓區(qū)高度 內力矩的力臂系數 截面配筋 mm2 1 + J1 2匕 “ 2 A B C D E F 注：等效矩形應力圖形系數a, =1.0； h.= 640mm；幾曲取 由上表可以看出 (纟產滿足要求，支座A和支座F選配可以配322 + 220則： A. =1140+628=1768)只伽 bh=%x 600 x700

17、=903mm符合最小配筋率要求。 剩下的支座都配322 + 220則A,“768mrT?符合要求。鋼筋全部貫通符合建 筑地基基礎設計規(guī)范(GB50007-2002)規(guī)定底面通長鋼筋的面積不應少于底面受力鋼 筋總面積的1/3的要求。 對跨內正截面的配筋計算按T形截面訃算： 設肋梁頂面保護層片度取40mm則:代)=/?-匕=700-50 = 650?？ 翼緣計算寬度為：b/=-/=-x3500 7 33 =1166.67mm b+ sn =600+2900=3500mm 翼緣片 h, =250mm 判別T形截面類型： .h max =，m( af c S = XXXX故各跨內截面都屬于第一類T形截

18、面。 支座正截面配筋計算如下表3： 表3跨中正截面受彎承載力計算 項 目 彎矩kN 截面抵抗矩系數 相對受壓區(qū)高度 內力矩的力臂系數 截面配筋 mm2 跨中 a,=:r =1-J1-N 1 + J1 2 乙 “ 2 1 2 3 4 5 注：等效矩形應力圖形系數冬=1.0；九=640枷”；久訕取凹也及0.2%大值 fyK 由上表可以看出加滿足要求，曲建筑地基基礎設計規(guī)范(GB50007- 2002)規(guī)定的頂面的縱向受力鋼筋宜全部通長配置要求取4018, 4=1017mm2 ) yomin bh=%x 600 x 700=903mm2 符合最小配筋率要求。 3、斜截面受剪承載力計算： 驗算截面最小

19、尺寸： hw =h-/ =700-250=450mm, /2M./b=450/600=,屬一般梁。則: Vnux = 485.304k O.250J；/也,=0.25x 1 .Ox 14.3x600 x640 = 1372.8W , 截面尺寸符合要求 斜截面受剪承載力計算如下表3： 表3斜截面受剪承載力計算 項目 選 c_ 125人九九 實配箍筋 V Q.25flcfcbho 0.70。 用 0.7 例) 間距S kN kN kN 箍 mm mm mm 支座 筋 2 A人:. 408 201 構造 200 A右 408 201 構造 200 B左 408 201 200 B右 408 201 200 C左 408 201 200 C右 408 201 200 D左 408 201 200 D右 408 201 200 E冷 408 201 200 E右 408 201 200 F左 4