北京交通大学房屋箱型基础课程设计计算书.docx
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北京交通大学房屋箱型基础课程设计计算书
房屋基础课程设计计算书
姓名：
戴治
学号：
13274026
班级：
土木1304
指导教师：
吕勤
一、总则
1设计任务
设计某十层主厂房的基础。
根据上部结构及场地地质情况，确定采用箱形基础。
2设计依据
《高层建筑箱形与筏形基础技术规程》（JGJ6-99）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
3计算书内容要求
3.1总则
3.2确定箱形基础外形尺寸
3.3按地基承载力确定基底尺寸
3.4基底反力计算
3.5基底沉降计算
3.6箱基纵向整体弯曲计算（考虑上下部结构共同工作）
3.7底、顶板局部弯曲计算
3.8顶板配筋设计
3.9底板斜截面抗剪及抗冲切计算
3.10箱基墙体配筋设计
3.11箱基墙体开门窗洞加固设计
3.12绘制施工图：
底、顶板配筋平面分布图
箱基横截面配筋大样
墙体、开门窗洞加固大样图
墙体、转角构造大样
施工说明
4设计资料
4.1上部结构资料
地面以上采用现浇柱、预制梁板的半装配式框架结构，共十层，层高4.5米，采用C30混凝土，各杆件截面尺寸如下：
柱50×50cm2横梁30×60cm2
纵梁30×50cm2楼板厚15cm
4.2平面柱网布局如下图：
上部荷载：
框架柱传给基础的轴力（作用在±0.00处）标在柱网分布图上，单位为kN。
底层地面的活载为14kN/m2
地下室用作杂品堆料仓库，按活载10kN/m2计。
楼梯和电梯间荷载按均布荷载20kN/m2考虑。
箱基墙体与柱网关系图
4.3地质资料（如图示）
二、箱形基础外形尺寸
1箱基高度
据规程，一般取建筑物高度的1/8—1/12，不宜小于基础长度的1/18。
建筑高度为，要取，则箱基高度为。
满足要求。
箱基顶面标高，室外标高，则箱基底面标高。
2底、顶板及墙的厚度
据规程，外墙厚不小于25cm，内墙厚不小于20cm，顶板不小于15cm，底板不小于20cm。
对20层以内的民用房屋或高度50米以内的多层厂房，底板一般取40~60cm厚，顶板25~40cm厚，外墙30~50cm厚，内墙25~40cm厚。
故取顶板，底板，内墙，外墙，取底板外伸宽度为。
则顶板下底到底板顶部的距离。
3采用材料
箱基材料采用混凝土，垫层厚，采用混凝土。
三、按地基承载力确定基底尺寸
1荷载计算
根据荷载规范，活载应乘1.4的系数，恒载应乘1.2的系数，对验算有利的可不乘系数。
据提供的资料，荷载沿纵向对称，但由于楼梯间横向不对称，存在偏心，经计算偏心很小，所以可按中心荷载计算基础的底面积
纵墙水平横截面积：
横墙水平横截面积：
顶板面积：
底板面积：
上部框架传来的总荷载
楼梯间及电梯井荷载
基底板面杂品堆料活载
基顶板面活载
地下水对箱基浮力
顶板自重：
底板自重：
墙体自重：
垫层自重：
则箱基自重
所以基底总荷载
2确定地基承载力特征值
按照规范采用公式
其中，
，故取
查规范可得到，
故
3确定基底尺寸
基底面积，满足要求！
四、基底反力计算
将箱基分成大小相等的个区格。
然后乘以每个区格的地基反力系数，就可以算出每个区格的基底基本反力，结果如下表：
87.63
93.43
78.73
71.38
71.38
78.73
93.43
87.63
108.71
115.77
97.59
88.40
88.40
97.59
115.77
108.71
119.45
127.09
107.26
97.30
97.30
107.26
127.09
119.45
108.71
115.77
97.59
88.40
88.40
97.59
115.77
108.71
87.63
93.43
78.73
71.38
71.38
78.73
93.43
87.63
五、地基沉降计算
按照规范法，计算公式为
其中，
按规范推荐的取1.1
将粉质粘土层分为三层，将粘土层以下按每层分13层。
计算过程如下表：
层数
0
0
0.00
3
2.79
0.250
0
1
2.52
0.15
3
2.79
0.249
13.24
2
5.04
0.30
3
2.79
0.247
13.03
3
7.55
0.44
3
2.79
0.242
12.29
4
10.05
0.59
3
3.18
0.234
9.71
5
12.55
0.74
3
3.18
0.225
8.74
6
15.05
0.89
3
3.18
0.212
6.79
7
17.55
1.03
3
3.18
0.201
6.24
8
20.05
1.18
3
3.18
0.189
4.85
9
22.55
1.33
3
3.18
0.176
3.32
10
25.05
1.47
3
3.18
0.167
3.97
11
27.55
1.62
3
3.18
0.155
1.61
12
30.05
1.77
3
3.18
0.146
2.17
13
32.55
1.91
3
3.18
0.137
1.33
14
35.05
2.06
3
3.18
0.129
1.15
15
37.55
2.21
3
3.18
0.121
0.41
16
40.05
2.36
3
3.18
0.114
0.41
最终沉降量计算为小于规范要求的地基沉降量的容许值，满足要求！
六、箱基纵向整体弯曲计算
1计算整体弯矩的基底反力
箱基整体弯矩的基底反力=基本反力-箱基自重+水压
箱基自重
水压力
故只需要在基本反力上减去即可，结果如下表
85.05
90.85
76.15
68.80
68.80
76.15
90.85
85.05
106.13
113.19
95.01
85.82
85.82
95.01
113.19
106.13
116.87
124.51
104.68
94.72
94.72
104.68
124.51
116.87
106.13
113.19
95.01
85.82
85.82
95.01
113.19
106.13
85.05
90.85
76.15
68.80
68.80
76.15
90.85
85.05
2作出计算简图
横向区格长
纵向每单位长度所受的基反力如下：
第一段：
第二段：
第三段：
第四段：
而箱基顶板所受的线荷载：
于是可得到计算简图如下：
3求出任意截面弯矩，画出弯矩图
有了计算简图，可以直接用截面法求出各个截面的弯矩。
各个点弯矩值整理如下：
（）
弯矩图如下：
4计算箱基刚度
按工字形截面进行折算，截面尺寸如下图：
箱基的混凝土等级为，故
经软件计算得出
故
5计算上部结构刚度
按照公式进行计算
第i层纵梁的截面惯性矩：
第i层上下柱的线刚度：
第i层梁的线刚度：
上部结构混凝土等级为，故
，
故可以计算出：
所以箱基分得的整体弯矩如下：
七、底板局部弯曲计算
可按倒置的连续楼盖考虑，将基反力视为荷载计算。
为简化，一般把各区格作为四边固定的双向板或单向板。
本设计中应计算整体弯矩最大的中跨间（⑤～⑥）和基反力最大，产生最大局部反力的边跨间（②～③）。
边跨间存在受荷较大的楼梯间区格，为简化此处局部增设附加钢筋，可不必进行计算。
1底板局部弯曲的基反力
底板局部弯曲的基反力=基底基本反力-箱基底板自重+水压
箱基底板自重：
水压力：
计算出基反力如下图：
2整体弯矩最大的中跨间（⑤～⑥）
边区格（A～B）的均布荷载为：
利用软件计算，结果如下：
（）
5.5
（）
6
弯矩系数
0.0246
0.0210
-0.0575
-0.0537
弯矩值（）
中区格：
利用软件计算，结果如下：
（）
4
（）
5.5
弯矩系数
0.0331
0.0183
-0.0716
-0.0567
弯矩值（）
3基反力最大的跨间（②～③）
边区格（A～B）的均布荷载为：
利用软件计算，结果如下：
（）
5.5
（）
6
弯矩系数
0.0246
0.0210
-0.0575
-0.0537
弯矩值（）
中区格（B～C）的均布荷载为：
利用软件计算，结果如下：
（）
4
（）
5.5
弯矩系数
0.0331
0.0183
-0.0716
-0.0567
弯矩值（）
八、顶板局部弯曲计算
楼面各区格的荷载相同，所以只需计算⑤～⑥的中跨间，各区格作为四边固定的双向板，对于楼梯间楼板及楼梯计算略。
顶板上的荷载有活载10kPa和板自重。
故荷载为：
同上面一样，通过软件计算，结果如下：
边区格（A～B）：
（）
5.5
（）
6
弯矩系数
0.0246
0.0210
-0.0575
-0.0537
弯矩值（）
中区格（B～C）
（）
4
（）
5.5
弯矩系数
0.0331
0.0183
-0.0716
-0.0567
弯矩值（）
九、底顶板配筋设计
箱基整体弯矩可简化为作用在底板上的轴向拉力和顶板上的轴向压力，所以理论上应按偏拉构件设计，计算甚繁。
一般把整体弯曲和局部弯曲大作用分开考虑，分别配筋。
对于底板，由整体弯矩产生的拉力及配筋按下式计算：
分为两半，分别作为底板的上下排通长钢筋。
底板局部弯曲所需钢筋，同时考虑了整体与局部弯曲的影响，按规程，可适当折减，此时局部弯曲的弯矩应乘折减系数0.8，而底板的横向配筋，只按局部弯曲确定，不需折减。
对于顶板纵向，当承受整体弯曲时，受轴心压力，一般按构造配筋即能满足要求，抗弯只按局部弯曲配筋。
横向也只按局部弯曲配筋。
底、顶板通长钢筋上下排不易小于。
1底板纵向配筋
1.1底板整体弯曲的配筋（纵向）
1.1.1中跨间（⑤～⑥）
，故
钢筋先取二级钢筋，。
则
然后分为两半，再除以底板的宽度，就能得到单位宽度的配筋面积：
1.1.2边跨间（③）
，故
钢筋先取二级钢筋，。
则
然后分为两半，再除以底板的宽度，就能得到单位宽度的配筋面积：
1.2底板局部弯曲的配筋
1.2.1中跨间（由边区格控制）
由于是两排钢筋，取，则。
对于跨中配筋（上部受拉），按以下步骤进行计算：
对于支座配筋（下部受拉），按以下步骤进行计算：
1.2.2边跨间（由边区格
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