谢淼基础工程课设(共38页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上基础工程课程设计梁板式筏型基础设计 学院：土环学院 专业：土木工程 班级：土木1202 学号： 姓名：谢淼 设计时间：2015.10 一、设计任务某建筑物双向板式片筏基础，上部结构传来的总轴力为N总 =80880KN（学号）, 基础埋深1.8m，修正地基承载力特征值fa =120kN/m2 ，混凝土强度等级用C20，钢筋用I、II级，试设计此基础。基础布置如图1所示。 基础布置示意图1柱荷载如下表所示：表1 柱荷载表柱号荷载/kN柱号荷载/kN柱号荷载/kN柱号荷载/kNA12400B12430C12410D12420A22450B22480C22460D22470A32500B32500C32510D32500A42620B42570C42610D42600A52650B52600C52660D52630A62610B62660C62600D62610A72500B72540C72530D72510A82490B82500C82460D82480二、筏形基础计算简图2.1确定基础平面尺寸（1） 确定基础宽度由基础轴总力N总 =8.088×104kN ；地基承载力特征值：；基础埋深为： ；取土的平均容重为 ；则先按中心荷载估算：基底面积： ；综合考虑荷载偏心，基础埋深增加，以及筏型基础实际的结构自重，基础面积放大1.3倍。则基底面积： ；取基底长度：，则基底宽度：b=A/L=1251.7/45=27.8m；则取基底宽度：；则基底面积： ； （2）确定底板厚度筏基底板厚度与最大双向板格短边净跨之比不应小于1/14 ，且不小于400mm ； 则 ，取h=500mm因为钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起，且不应小于40mm ；则取混凝土保护层厚度：a=40mm ；所以 ；确定基础底板厚度 ，并设100mm厚的C15素混凝土垫层。 （2） 地基梁截面尺寸 初估地基梁截面尺寸，基础梁高度按跨度估算，梁宽按照梁高估算来确定截面尺寸。估算如下：确定地基梁的截面尺寸： 因为跨度均为L=6000mm ； h=L/8L/5=7501200mm ，取h=1000mm ； 梁宽按照梁高1/2估算，最终确定截面尺寸：h=1000mm，b=500mm。2.2确定计算简图 根据筏基梁的荷载，双向板支撑条件确定计算简图如下：基底计算简图2三、地基承载力验算 原先确定基础埋深1.8m ，计入底板厚度500mm ，地基梁高度1000mm ，素混凝土垫层100mm ； 则最终确定基础埋深：d=1.8+0.1+1.0=2.9m ； （1）筏板基础自重 查建筑结构荷载规范（50009-2012），取钢筋混凝土容重，素混凝土容重；则筏型基础自重为：；（2） 筏型基础的几何特性筏型基础面积为： ；惯性距： ； ；上部荷载合力距筏板左边缘的距离：因为 ；所以 ；上部荷载合力距筏板上边缘的距离：因为 ；所以 ；基底反力的平均值为： ；基底最大反力为： 所以地基承载力满足要求。则基底平均净反力设计值： ； 四、筏形基础承载力验算4.1抗冲切承载力验算由建筑地基基础设计规范（GB500072011）中的8.4.11条，梁板式筏基底板除计算正截面受弯承载力外，其厚度尚应满足受冲切承载力、受剪切承载力的要求。梁板式筏基底板受冲切承载力应按下式进行计算：式中：Fl作用的基本组合时，图8.4.12-1中阴影部分面积上的基底平 均净反力设计值（kN）； um距基础梁边h0/2处冲切临界截面的周长（m） 当底板区格为矩形双向板时，底板受冲切所需的厚度h0应按下式进行计算，其底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不应小于1/14，且板厚不应小于400mm。 式中：ln1 、ln2计算板格的短边和长边的净长度（m）； pn扣除底板及其上填土自重后，相应于作用的基本组合时的基 底平均净反力设计值（kPa）。冲切示意图如下：图3：冲切计算示意图 在该次设计中，梁板式筏板基础的底板厚度为600mm ，单排布筋，板底有100mm厚的素混凝土垫层。且混凝土保护层为a=40mm ，所以 ；混凝土为C20，则：冲切验算如下：因为C20 ， ， ； ，；由于h < 800mm ,取 ； ；则底板受冲切所需的厚度： ；如图3所示，底板受冲切承载力： 因为 ； ；故筏板底板抗冲切承载力符合要求 。4.2抗剪承载力验算按建筑地基基础设计规范（GB500072011）梁板式筏基双向底板斜截面受剪承载力应按下式进行计算。 ； 式中：Vs距梁边缘h0处，作用在图8.4.12-2中阴影部分面积上的基底 平均净反力产生的剪力设计值（kN）。 底板剪切示意图如下：图4：底板剪切计算示意因为C20 ， ， ； ，；由于h < 800mm ,取 ； ；由于本次设计，每块基底板均是正方形，所以实际的底板剪切是四块一模一样的三角形组成。所以 ； ；故筏板基础底板抗剪承载力满足要求 。4.3局部受压承载力验算根据建筑地基基础设计规范（GB500072011）中第8.4.18 条：梁板式筏基基础梁和平板式筏基的顶面应满足底层柱下局部受压承载力的要求。对抗震设防烈度为9度的高层建筑，验算柱下基础梁、筏板局部受压承载力时，应计入竖向地震作用对柱轴力的影响。验算方法应按现行的混凝土结构设计规范（GB50010-2010）中局部承载力计算： 配置间接钢筋的混凝土结构构件，其局部受压区的截面尺寸应符合下列要求： ； ； 式中：Fl局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值； fc混凝土轴心抗压强度设计值；在后张法预应力混凝土构件的张拉 阶段验算中，可根据相应阶段的混凝土立方体抗压强度 cu f¢ 值按本规范表 4.1.4 的规定以线性内插法确定； c混凝土强度影响系数，按本规范第 6.3.1 条的规定取用； l混凝土局部受压时的强度提高系数； Al混凝土局部受压面积； Aln混凝土局部受压净面积；对后张法构件，应在混凝土局部受压面 积 中扣除孔道、凹槽部分的面积； Ab局部受压的计算底面积，按本规范第 6.6.2条确定。 则验算如下： 只需验算竖向轴力最大值即可，柱下最大荷载为3500kN ，即 ； 因为是C20， ， 取 ； 由混凝土结构设计规范可知， 局部受压的计算底面积 Ab，可由局部受压面积与计算底面积按同心、对称的原则确定。则混凝土局部受压面积与局部受压的计算底面积如下：图5：局部受压示意图 因为b=0.5m ； 则： ； ； ； 则： ； 故筏板基础底板局部受压承载力满足设计要求。五、基础底板内力计算 采用倒楼盖法计算基础底板内力，就是将地基上筏板简化为倒置的楼盖。筏板被基础梁分割为不同条件的双向板或单向板。如果板块两个方向的尺寸比值小于2 ，则可将筏板视为承受地基净反力作用的双向多跨连续板。各板块支撑条件可分为三种情况：1.为二邻边固定，二邻边简支 ；2.为三边固定，一边简支 ；3为四边固定。根据计算简图查阅弹性板计算公式或计算手册即可求出各板块的内力。则如图6先将筏板分为不同的区格：图6 所以只要计算四种区格。 按塑性理论方法计算： 由前得：基底净反力为 ； 分别计算各区格弯矩：1) 格板A：如图7图7计算跨度： lx=6-0.5=5.5m ； ly=8-0.5=7.5m ；则：n=ly/lx=1.36 ； =1/n2=0.54 ；取=2 ； 采用弯起式配筋，跨中钢筋在距离支座lx/4处弯起一半，故跨中及支座塑性铰线上的总弯矩为： ; ; ; ; 代入基本公式，由于板四周与梁连接，内力折减系数为0.8。 2×6.125mx+2×2.23mx+15mx+15mx+5.94mx+5.94mx=(0.8×66.57×5.52)/12)×(3×7.5-5.5) ;解得 mx=38.95(kN·m)/m ；则：my=mx=0.54×38.95=21.033(kN·m)/m ； 2×38.95=77.9(kN·m)/m ； 2×38.95=77.9(kN·m)/m ；2) 格板B：如图8图8计算跨度： lx=6-0.5=5.5m ； ly=8-0.5=7.5m ；则：n=ly/lx=1.36 ； =1/n2=0.54 ；取=2； 采用弯起式配筋，跨中钢筋在距离支座lx/4处弯起一半，故跨中及支座塑性铰线上的总弯矩为： ; ; ; 已知传递过来弯矩为=77.9（kN·m)/m ；且由于上边简支，取 ，则 ； 5.5×77.9=428.45 kN·m ；代入基本公式： 2×6.125mx+2×2.23mx+8.1mx+8.1mx+428.45=(66.57×5.52)/12)×(3×7.5-5.5) ;解得 mx=86.68 (kN·m)/m ；则：my=mx=0.54×86.68=46.81 (kN·m)/m ； 2.0×86.68=173.36(kN·m)/m ； =0 ,=86.68(kN·m)/m；3) 格板C：如图9图9计算跨度： lx=6-0.5=5.5m ； ly=8-0.5=7.5m ；则：n=ly/lx=1.36 ； =1/n2=0.54 ；取=2.0 ； 采用弯起式配筋，跨中钢筋在距离支座lx/4处弯起一半，故跨中及支座塑性铰线上的总弯矩为： ; ; ; 已知传递过来弯矩为=173.36(kN·m)/m ； 7.5×173.36=1300.2kN·m ; 由于是角格 ，两邻边简支 ，取=0 ，=0 ，则 ， ；代入基本公式: 2×6.125mx+2×2.23mx+0+1300.2+0+8.1mx=(66.57×5.52)/12)×(3×7.5-5.5) ;解得 mx=62.58 (kN·m)/m ；则：my=mx=0.54×62.58=33.79(kN·m)/m ； 2.0×62.58=125.16(kN·m)/m ， ； =63.83(kN·m)/m ， =0 ；4) 格板D：如图10图10计算跨度： lx=6-0.5=5.5m ； ly=8-0.5=7.5m ；则：n=ly/lx=1.36 ； =1/n2=0.54 ；取=2.0 ； 采用弯起式配筋，跨中钢筋在距离支座lx/4处弯起一半，故跨中及支座塑性铰线上的总弯矩为： ; ; ; 已知传递过来弯矩为=63.83（kN·m)/m ，125.16(kN·m)/m ；7.5×63.83=478.74kN·m ，5.5×125.16=688.38kN·m ； 因为左边为简支 ，则； 代入基本公式： 2×6.125mx+2×2.23mx+0+478.74+688.38+8.1mx=(66.57×5.52)/12)×(3×7.5-5.5) ;解得 mx=67.94(kN·m)/m ；则：my=mx=0.54×67.94=36.69(kN·m)/m ； =0 ，=63.83(kN·m)/m ； =125.16（kN·m)/m ，2.0×67.94=135.88（kN·m)/m ；六、基础梁内力计算先对不同的梁进行编号，如下图：用倒梁法计算梁的内力，即计算梁的内力，即假定上部结构绝对刚性的，各柱没有沉降差异，把柱脚视为条形基础的铰支座，将基础梁按倒置的普通连续梁计算。图11：主梁编号图图11：主梁编号图1. 作用于纵梁JL1上的荷载，有悬臂板的均布地基净反力和边孔三角形荷载地基净反力之和。JL1为六跨连续梁，按均布荷载五跨连续梁计算。计算简图如下：图12悬臂板荷载： ；当 时，三角形均布荷载的等效荷载为： ；因此 ；因此，按上述均布荷载计算五跨连续梁的支座弯矩为： ； ；跨中最大弯矩如下：边跨： ；中间跨：； ；剪力可各支座的平衡条件按以下公式计算： ； ； ； ； ；2. 作用于纵梁JL2上的荷载，两边三角形荷载地基净反力之和。JL2为六跨连续梁，按均布荷载五跨连续梁计算。计算简图如下：图13当 时，三角形均布荷载的等效荷载为： ；因此 ；因此，按上述均布荷载计算五跨连续梁的支座弯矩为： ； ；跨中最大弯矩如下：边跨： ；中间跨：； ；剪力可根据各支座的平衡条件按以下公式计算： ； ； ； ； ；3. 作用于横梁JL3上的荷载，两边三角形荷载地基净反力之和。按均布荷载三跨连续梁计算。计算简图如下：图13当 时，三角形均布荷载的等效荷载为： ；因此 ；因此，按上述均布荷载计算五跨连续梁的支座弯矩为： ； ；跨中最大弯矩如下：边跨： ；中间跨：； ；剪力可根据各支座的平衡条件按以下公式计算： ； ； ； ； ；4. 作用于横梁JL3上的荷载，两边三角形荷载地基净反力之和。按均布荷载三跨连续梁计算。计算简图如下：图14当 时，三角形均布荷载的等效荷载为： ；因此 ；支座弯矩： ；跨中最大弯矩：边跨： ；中间跨： ；剪力可各支座的平衡条件按以下公式计算： ； ； ；5. 作用于横梁JL4上的荷载，悬臂板的均布地基净反力和边孔三角形荷载地基净反力之和。按均布荷载五跨连续梁计算。计算简图如下：图15悬臂板荷载： ；当 时，三角形均布荷载的等效荷载为： ；因此 ；因此，按上述均布荷载计算三跨连续梁的支座弯矩为： ；跨中最大弯矩：边跨： ；中间跨： ；剪力可各支座的平衡条件按以下公式计算： ； ；七、配筋计算7.1 基梁配筋计算本设计中横向基梁尺寸为500mm×1000mm，基梁应满足以下构造要求：.GB50010-2010中9.2.13规定：梁的腹板高度大于450mm时，在梁两侧沿高度应设置纵向构造钢筋（不包括梁上下部受力钢筋及架立钢筋，每侧构造钢筋面积不小于梁截面面积的0.1%，且其间距不大于200mm。此处，腹板高度按规定取基础梁的有效高度-筏板厚=930-500=430mm。每侧需配钢筋面积，选 610实际配筋面积471.2mm2 . GB50010-2010中9.2.1中规定，基梁上部钢筋间距不应小于35mm和1.5倍钢筋最大直径；基梁下部钢筋间距不应小于25mm和钢筋最大直径。. GB50010-2010中9.2.9 规定梁高大于800mm时，箍筋间距不应大于300mm；梁宽大于350mm小于800mm时宜选用四肢箍，且箍筋直径不宜小于8mm。.GB50010-2010中8.5.1中规定梁受拉钢筋配筋率不应小于且不小于0.2%。GB50007-2011中8.4.15中规定，按基地反力直线形分布的梁板式筏基，其基础梁内力可按连续梁分析，边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘1.2的系数，基础梁纵横方向的底部钢筋尚应有贯通全跨，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，且其配筋率不应小于0.15%。基础梁采用C20混凝土：，受力钢筋采用HRB335钢筋：最小配筋率受力筋最小钢筋面积：0.2%x500x1000=1000混凝土构件的安全等级定为二级，混凝土保护层厚度为，截面有效高度.双排布筋：表1 JL1配筋计算截面支座跨中B12弯矩设计值1612.20（1934.4）-1156.40（-1387.6）167.300.1480.1070.0130.1610.1130.01304719.73312.6380.3配筋率0.600.420.05选配钢筋828628328实际钢筋面积4926.03694.51847.2表2 JL2配筋计算截面支座跨中B12弯矩设计值1928.40（2314.8）-1794.40（-2153.3）-673.400.1790.1660.0520.1990.1830.05335833.75364.61562.4配筋率0.750.690.20选配钢筋10281028328实际钢筋面积6157.56157.51847.2表3 JL3配筋计算截面支座跨中BC123弯矩设计值2144.20（2573.0）1613.20-815.60（-978.7）450.30113.600.1980.1240.0760.0350.0090.2230.13310.0790.03530.00886537.23903.02315.91035.2257.7配筋率0.80.50.30.10.03选配钢筋1228825428425425实际钢筋面积7389.03927.02463.01963.51963.5表4 JL4配筋计算截面支座跨中BC123弯矩设计值3144.90（3773.9）2366.20-1238.0（-1485.6）259.60129.800.2900.1820.1140.0200.0100.3520.20290.1210.02020.010010318.95946.93547.1592.3294.6配筋率1.30.760.450.080.04选配钢筋1432930530530530实际钢筋面积11259.56361.73534.33534.33534.37.3、基梁箍筋的计算箍筋采用一级钢，根据GB50010-2010中规定，一级钢筋HPB300最小配箍率根据混泥土结构设计规范GB 50010-2010，按构造要求，当梁宽b>400mm,且一层内的纵向受压钢筋多于3根时，应设置复合箍筋，对截面高度h>800mm的梁，其箍筋直径不宜小于8mm；梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不应小于纵向受压钢筋最大直径的0.25倍。取各段梁的最大剪力计算箍筋1. JL-1箍筋计算截面尺寸可用，按计算配箍选用四肢箍（n=4）8箍筋，,则箍筋间距，取s=100mm满足最大配箍间距和最小箍筋直径要求配箍率满足最小配箍率最终选8,n=4,s=100mm同理可得，中跨箍筋按照最小配箍率，最终选为8,n=4,s=200mm2. JL-2箍筋计算截面尺寸可用，按计算配箍选用四肢箍（n=4）8箍筋，,则箍筋间距，取s=100mm满足最大配箍间距和最小箍筋直径要求配箍率满足最小配箍率最终选8,n=4,s=100mm同理可得，中跨箍筋按计算配筋，最终选为8,n=4,s=200mm3. JL-3箍筋计算截面尺寸可用，按计算配箍选用四肢箍（n=4）8箍筋，,则箍筋间距，取s=100mm满足最大配箍间距和最小箍筋直径要求配箍率满足最小配箍率最终选8,n=4,s=100mm.同理可得，第二跨箍筋按照计算配筋，最终选为8,n=4,s=200mm.第三跨箍筋按照最小配箍率配筋，最终选为8,n=4,s=200mm.4. JL-4箍筋计算截面尺寸可用，按计算配箍选用四肢箍（n=4）10箍筋，,则箍筋间距，取s=100mm满足最大配箍间距和最小箍筋直径要求配箍率满足最小配箍率最终选10,n=4,s=100mm 。同理可得，第二跨箍筋按照计算配筋，最终选为8,n=4,s=120mm.第三跨箍筋按照计算配筋，最终选为8,n=4,s=150mm. 7.4配筋图专心-专注-专业