條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書

一、設(shè)計(jì)資料：1、本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一多層辦公樓的鋼筋混凝土柱下條形基礎(chǔ)，框架柱的截面尺寸均為b×h=500mm×600mm2、辦公樓上部結(jié)構(gòu)傳至框架柱底面的荷載值標(biāo)準(zhǔn)值如下表所示：軸號(hào)123456軸力彎矩軸力彎矩軸力彎矩軸力彎矩軸力彎矩軸力彎矩C3505070011070011070011070011030050注：表中軸力的單位為KN，彎矩的單位為；所有1、2、3軸號(hào)上的彎矩方向?yàn)槟鏁r(shí)針、4、5、6軸號(hào)上的彎矩為順時(shí)針，彎矩均作用在h方向上。3、該建筑場(chǎng)地地表為一厚度為1.5m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(qiáng)度等級(jí)自定請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)此柱下條形基礎(chǔ)并繪制施工圖。二、確定基礎(chǔ)地面尺寸：1、確定合理的基礎(chǔ)長(zhǎng)度：設(shè)荷載合力到支座A的距離為x，如圖1：則：x===8.62mxxa2aa1HG圖1因?yàn)閤==，所以,由《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）8.3.1第2條規(guī)定條形基礎(chǔ)端部應(yīng)沿縱向從兩端邊柱外伸，外伸長(zhǎng)度宜為邊跨跨距的倍取a=(與l=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(chǔ)總長(zhǎng)為：L=2(a+a-x)=2+19.36m19.4m1.1m、確定基礎(chǔ)底板寬度b：豎向力合力標(biāo)準(zhǔn)值:=350+700+700+700+700+300=3450kN選擇基礎(chǔ)埋深為，則=（+）=m深度修正后的地基承載力特征值為：=110+由地基承載力得到條形基礎(chǔ)b為：b==1.842m取b=2m，由于b3m，不需要修正承載力和基礎(chǔ)寬度。三、基礎(chǔ)底板設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)底板采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，=mm，鋼筋用HPB235級(jí)，=210N/mm。豎向力設(shè)計(jì)值分別為：F=1.35F==F=F=F=F==945kNF==405kN豎向力合力設(shè)計(jì)值為：=+9454+405=地基凈反力：P===基礎(chǔ)邊緣至柱邊計(jì)算截面的距離：b=（b-b）=（）=0.75m沿條形基礎(chǔ)縱向取1m長(zhǎng)度計(jì)算則底板有效高度為：h==0.089m=89mm結(jié)合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）取底板高度h=250mm，作10mm的C10混凝土墊層則：h=250-40-5=205mm89mmM=Pb=871.364mm配鋼筋14@170，A=906mm，可以。以上受力筋沿條形基礎(chǔ)橫向配置，縱向分部筋取8@250。四、基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算(彎矩圖以上部受拉為負(fù)，下部受拉為正)：1、計(jì)算基底單位凈反力：P==m計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2： P=m圖2計(jì)算簡(jiǎn)圖求固端彎矩：M=-M=-Pa=M=-M=-Pl=M=M=M=Pl=M=M=M=-Pl=M=-M=Pa=2、求彎矩分配系數(shù)：設(shè)i=，則：===========3、用力矩分配法計(jì)算彎矩：首先計(jì)算個(gè)支座處的不平衡力矩：=-=+=·m==0先進(jìn)行第一輪的力矩分配法及傳遞（從B和E開始），然后進(jìn)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(xì)過程如表1：表1彎矩分配法計(jì)算過程由上可得：M=·m,M=·m,M=·m,M=·mM=·mM=·m4、肋梁剪力計(jì)算：根據(jù)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=Pa=取HB段作脫離體，計(jì)算A截面的支座反力（如圖3）：R=[P(a+l)-M]=[=圖3HB段A截面右邊的剪力：V=Pa-R==P(a+l)-R=+=B截面左邊的剪力為：V==取BC段為脫離體（如圖4）：=(Pl+M-M)=截面右邊的剪力為:圖4BC段V=-==Pl-=截面左邊的剪力為：V==取CD段為脫離體（如圖5）：==Pl=R=+=+=C截面右邊的剪力為：V=-=圖5CD段D截面左邊的剪力為：V==取DE段為脫離體（如圖6）：=(Pl+M-M) = =R=+=+==Pl-=圖6DE段D截面右邊的剪力為：V=-=E截面左邊的剪力為：V==取EG段為脫離體（如圖7）：R=[P(a+l)-M]=[截面左邊的剪力：V=R-Pa=圖7EG段=P(a+l)-R=+=E截面右邊的剪力為：V=-=R=+=+=F截面右邊的剪力：V=-Pa=、肋梁跨內(nèi)最大彎矩計(jì)算：按跨內(nèi)剪力為零的條件求跨內(nèi)最大彎矩：以H點(diǎn)為原點(diǎn)，設(shè)連續(xù)梁上各點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為x則：HB段:Px-R=x==2.653m所以M=Px-R(x-a)=段:Px-R-R=x==6.451m所以M=Px-R(x-a)-R[x-(a+l)]=段：由于荷載是對(duì)稱的，所以其彎矩最大值必在中點(diǎn)位置。則：x=L==9.7m所以M=Px-R(x-a)-R[x-(a+l)]-R[x-(a+2l)]=[+][+]=·m以G點(diǎn)為原點(diǎn)，設(shè)連續(xù)梁上各點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為x則：DE段:Px-R-R=x==6.151m所以M=Px-R(x-a)-R[x-(a+l)]=[+]=·mEG段:Px-R=x==2.271m所以M=Px-R(x-a)=、考慮不平衡力的調(diào)整：由以上計(jì)算得到支座反力為R=，R=，R=，R=，R=，R=，與相應(yīng)的柱荷載有較大的不平衡力，其差值部分超過了20%，可以采用實(shí)踐中提出的“基底反力局部調(diào)整法”加以調(diào)整。即按計(jì)算簡(jiǎn)圖(如下圖)再進(jìn)行連續(xù)梁分析，在支座附近的局部范圍內(nèi)加上均布線荷載。由對(duì)于邊跨支座為邊跨長(zhǎng)度；為第一跨長(zhǎng)度。對(duì)于中間支座為第長(zhǎng)度；為第跨長(zhǎng)度得調(diào)整荷載值為：q===mq===mq===mq===mq===mq===m其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖8調(diào)整值計(jì)算簡(jiǎn)圖(kN)通過結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器分析得到的剪力圖和彎矩圖如下：AABCDEFGH圖9調(diào)整值剪力圖（kN）AABCDEFGH圖10調(diào)整值剪力圖由調(diào)整值剪力圖得：V=V=V=V=V=V=V=V=V=V=V=V=兩次計(jì)算結(jié)果疊加，得基礎(chǔ)梁最終剪力和反力為：V=V+V=由調(diào)整值彎矩圖得：M=·m，M=·mM=·mM=·mM=·mM=·mM=·mM=·mM=·mM=·mM=·m兩次計(jì)算結(jié)果疊加，得基礎(chǔ)梁最終彎矩為：M=M+M=M=M+M=+=·mM=M+M=+=·mM=M+M=+=·mM=M+M=M=M+M=ABCDEFGH圖11最終剪力圖（kN）疊加后的最終剪力圖和彎矩圖如下：ABCDEFGH圖11最終剪力圖（kN）AABCDEFGH最終彎矩圖（kN·m）圖12四、基礎(chǔ)配筋計(jì)算1、基礎(chǔ)梁配筋準(zhǔn)備工作:=1\*GB3①材料選擇:混凝土C30，=mm，f=mm， 縱向受力鋼筋采用二級(jí)鋼HRB335，==300N/mm, 墊層采用C10混凝土墊層，厚100mm。=2\*GB3②基礎(chǔ)梁高度的確定:由《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）8.3.1得柱下條形基礎(chǔ)梁的高度宜為柱距的～的規(guī)定取h=l==0.7m，同時(shí)也符合基底反力可以按直線分布，基礎(chǔ)梁的內(nèi)力可按倒梁法計(jì)算對(duì)條形基礎(chǔ)梁的高度不小于柱距的要求。=3\*GB3③基礎(chǔ)肋梁寬度：b=600mm。2、正截面受彎承載力計(jì)算：=1\*GB3①對(duì)支座正截面的配筋計(jì)算按矩形截面計(jì)算：肋梁底面有板筋則：支座正截面受彎承載力計(jì)算如下表2：表2支座正截面受彎承載力計(jì)算項(xiàng)目支座彎矩kN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mmABCDEF注：等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)；；取及大值由上表可以看出=滿足要求，支座A和支座F選配可以配+則：=1140+628=1768bh=%600700=903mm符合最小配筋率要求。剩下的支座都配+則=1768mm符合要求。鋼筋全部貫通符合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)定底面通長(zhǎng)鋼筋的面積不應(yīng)少于底面受力鋼筋總面積的1/3的要求。=2\*GB3②對(duì)跨內(nèi)正截面的配筋計(jì)算按T形截面計(jì)算：設(shè)肋梁頂面保護(hù)層厚度取40mm則:翼緣計(jì)算寬度為：==3500=1166.67mmb+=600+2900=3500mm翼緣厚=250mm判別T形截面類型：=·m(-)=故各跨內(nèi)截面都屬于第一類T形截面。支座正截面配筋計(jì)算如下表3：表3跨中正截面受彎承載力計(jì)算項(xiàng)目跨中彎矩kN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mm12345注：等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)；；取及大值由上表可以看出=滿足要求，由《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)定的頂面的縱向受力鋼筋宜全部通長(zhǎng)配置要求取，=1017mmbh=%600700=903mm符合最小配筋率要求。3、斜截面受剪承載力計(jì)算：=1\*GB3①驗(yàn)算截面最小尺寸：=h-=700-250=450mm，/b=450/600=,屬一般梁。則：，截面尺寸符合要求=2\*GB3②斜截面受剪承載力計(jì)算如下表3：表3斜截面受剪承載力計(jì)算項(xiàng)目支座VkNkNkN選用箍筋mmS=mm實(shí)配箍筋間距smmA左48201構(gòu)造200A右48201構(gòu)造200B左48201200B右48201200C左48201200C右48201200D左48201200D右48201200E左48201200E右48201200F左48201構(gòu)造200F右48201構(gòu)造200以上選的箍筋肢數(shù)是根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）構(gòu)造配箍要求：梁寬，應(yīng)采用四肢箍；梁高，箍筋最大間距250mm；梁高，箍筋最小而得。===%===%，其配箍滿足要求。由《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)定在距支座柱距范圍內(nèi)箍筋應(yīng)加密配置則加密區(qū)間配48@100的HPB235，滿足要求。五、相關(guān)構(gòu)造措施：1、柱傳下來的集中荷載由柱梁相交處的箍筋加密承擔(dān)，所以可以不設(shè)吊筋。2、在軸線上設(shè)置連梁，提高條形基礎(chǔ)的整體性。連梁截面設(shè)計(jì)一般按工程