大学地基基础设计计算书.docx
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大学地基基础设计计算书
一、设计资料：
1
二、确定基础地面尺寸：
1
1、确定合理的基础长度：
.1
2、确定基础底板宽度b：
2
三、基础底板设计：
3
四、基础内力计算（弯矩图以上部受拉为负，下部受拉为正）：
3
1、计算基底单位净反力：
.3
2、求弯矩分配系数：
.4
3、用力矩分配法计算弯矩：
.4
4、肋梁剪力计算：
.5
5、肋梁跨内最大弯矩计算：
.7
6、考虑不平衡力的调整：
.8
四、基础配筋计算13
1、基础梁配筋准备工作:
.13
2、正截面受弯承载力计算：
.13
3、斜截面受剪承载力计算：
.15
五、相关构造措施：
17
一、设计资料:
1本设计的任务是设计一多层办公楼的钢筋混凝土柱下条形基础，框架柱的截面尺
寸均为bxh=500mrH600mm柱的平面布置如下图所示:
2、办公楼上部结构传至框架柱底面的荷载值标准值如下表所示:
轴号
1
2
3
4
5
6
轴力
弯矩
轴力
弯矩
轴力
弯矩
轴力
弯矩
轴力
弯矩
轴力
弯矩
C
350
50
700
110
700
110
700
110
700
110
300
50
注：
表中轴力的单位为KN弯矩的单位为KN.m；所有1、2、3轴号上的弯矩方向为逆时针、4、5、
6轴号上的弯矩为顺时针，弯矩均作用在h方向上。
3、该建筑场地地表为一厚度为1.5m的杂填土层（容重为17kN/m3）,其下为粘土层，粘土层承载力特征值为Fak=110kPa，地下水位很深，钢筋和混凝土的强度等级自定请设计此柱下条形基础并绘制施工图。
二、确定基础地面尺寸：
1、确定合理的基础长度：
设荷载合力到支座A的距离为X，如图1:
贝
Fi
（°7003.57007TOOWOO14•300亿5）•0=8血口
x
350700700700700300
f■
f
alaa2
图i
1
因为x=8.62m-a=0.517.5=8.75m,
2
所以,由《建筑地基基础设计规范》（GB50007-20028.3.1第2条规定条形基础端部
应沿纵向从两端边柱外伸，外伸长度宜为边跨跨距的0.25」0.30倍取a2=0.8m（与
1
11=0.253.5=0.875m相近）。
4
为使荷载形心与基底形心重合，使基底压力分布较为均匀，并使各柱下弯矩与跨中弯矩趋于均衡以利配筋，得条形基础总长为：
L=2（a+a2-x）=2（17.5+0.8-8.62）=19.36m:
19.4ma1=L-a-a2=19.4-17.5-0.8=1.1m
2、确定基础底板宽度b：
竖向力合力标准值：
'FKi=350+700+700+700+700+300=3450kN
选择基础埋深为1.8m,则
m=（171.5+0.319）'1.8=17.33kN/m3
深度修正后的地基承载力特征值为：
fa二fakdmd-0.5=110+1.017.33（1.8-0.5）=132.529kN
由地基承载力得到条形基础b为:
=1.842m
乞F&二3450
L（fa-20d）19.4（132.529-201.8）
取b=2m由于b《3m不需要修正承载力和基础宽度。
三、基础底板设计：
基础底板采用混凝土强度等级为C30,ft=1.43N/mmf，钢筋用HPB235级,
2
fy=210N/mm。
竖向力设计值分别为：
F,=1.35Fki=1.35350=472.5kN
F2=F3=F4=F5=1.35700=945kN
F6=1.35300=405kN
竖向力合力设计值为：
'F=472.5+9454+405=4657.5kN
地基净反力：
P」=汗=第=120.039®
基础边缘至柱边计算截面的距离：
1
b1=（b-b柱）=0.5（2-0.5）=0.75m
沿条形基础纵向取1m长度计算则底板有效高度为:
结合《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002取底板高度h=250mm作10mm的
C10混凝土垫层则：
h0=250-40-5=205mm89mm
M=1Pib12=0.5120.0390.752=33.761kN-m
As=
M
0.9fyho
6
二33.761X0
0.9210205
=871.364mm
2j
配钢筋14@170As=906mm，可以。
以上受力筋沿条形基础横向配置，纵向分部筋取8@250
四、基础内力计算（弯矩图以上部受拉为负，下部受拉为正）:
1、计算基底单位净反力:
Pi=匚4657.5=240.077kN/m
L19.4
计算简图如图2:
Pj=240.077kN/m
・11吗预0__,预0向0⑹0辿［竺
图2计算简图
=-0.5240.0771.1
2=-145.247kN•m
求固端弯矩:
M
BA=_Mef
=-1Pil2=-
1
240.0773.52=-367.618kN•m
8
8
M
BC=M：
D=
=Mde=
丄Pi1
2.
12
240.0773.52=245.079kN•m
12
12
M
CB=MDC=
:
Med=
--Pi
l2：
12
=-240.0773.52=-245.079kN
12
12
M
FG=-Mfe
=g
a22=0.5
240.0770.82=76.825kN-m
AH=-MAB=-
2Pa1
2
2、求弯矩分配系数:
设i=，贝U:
l
"ba=
-
EF-
=3i=0.429
3i4i
%C=
-11--ED-
4i
-=0.571
3i4i
JCB=
-
CD"
=^DC=」DE-=0.5
4i4i
3、用力矩分配法计算弯矩:
首先计算个支座处的不平衡力矩:
'MB=-'ME=-367.618+245.079=-122.539kN•m
'MCf=、MDD=0
先进行第一轮的力矩分配法及传递（从B和E开始），然后进行C和D的力矩分配及传递，再回到B和E,如此循环直到误差允许为止，详细过程如表1:
弯矩分配系数
0.42?
0,571
0.5
0.5
0.5
0.5
0,571
0.429
-145.247
-367.62
245.03
'245.08
245.03
-245.OE
245,08
-245*03
367.62
76.83
52.569
69.97
34.985
-34.99
-69.97
-52.57
-3.746
-17,493
-17,49
17.493
17.493
3.74&
3,752
4.994
2.497
-2,497
-4.994
-3.752
-0.624
-1.249
-1.249
1.249
0.624
0.268
0.356
0.178
-D.178
-0.356
-0.268
-0.045
-0.089
'1
0.089
0.089
0.045
0.Q19
0,026
0.013
-0.013
-0.026
-0.019
-CL003
-0.006
0.006
0.006
0.006
0.003
0.001
0.002
-0.002
-0,001
445.247
-311.01
311.01
-226.24
226.24
-226.24
226.24
-311.01
311.01
76.83
C
D
表1弯矩分配法计算过程
由上可得：
MA1=145.247kN・m,MB1=311.009kN-m,MC1=226.243kN-m,
MD1=226.243kN・mME1=311.009kN-mMF1=76.825kN-m
4、肋梁剪力计算：
根据支座弯矩及外荷载，以每跨梁为隔离体求支座剪力：
A截面左边的剪力为：
V
lA1=Pia1=240.0771.1=264.085kN
取HB段作脱离体，计算A截面的支座反力（如图3）：
112
RA1=」[丄Pi@1+l）2-Mb]
l2
12=[0.5240.077（1.1+3.5）2-311.009]
图3HB段
3.5
=636.859kN
A截面右边的剪力：
VA1=Pia1-RA=240.0771.1-636.859=-372.774kN
RB=Pi（a1+l）-RA=240.077（1.1+3.5）-636.859=467.495kN
B截面左边的剪力为：
l'
VB1=RB=467.495kN
取BC段为脱离体（如图4）:
''112
Rb=-（Pil2+Mb-Mc）
l2
12
=（0.5240.0773.52+311.009-226.243）
3.5
=444.354kN
RB1=Rb+Rb=467.495+444.354=911.849kN
B截面右边的剪力为：
VBi=-RB=-444.354kN
图4BC段
RC=Rl-RB=240.0773.5-444.354=395.916kN
C截面左边的剪力为：
vCi=Rc=395.916kN
取CD段为脱离体（如图5）：
Rd=RC二Pj1=0.5240.0773.5=420.135kN2
C1=Rc+RC=395.916+420.135=816.051kN
C截面右边的剪力为：
D截面左边的剪力为：
VDi=Rd=420.135kN
取DE段为脱离体（如图
"112
311,00勺Khn
E
Rd=-（—Pil2+Md-Me）l2
E截面左边的剪力为:
vE1=Re=444.354kN
2-311.009]
311,009
取EG段为脱离体（如图7）:
112
RFi=j-[2Pi（a2+l）2-Me]
1
=[0.5240.077（0.8+3.5）
3.5
卜J
卡J
3bCQ；
图7EG段
=545.287kN
F截面左边的剪力:
VF1=RF-Pia2=545.287-240.0770.8=353.225kN
R=Pi（a2+l）-RF=240.077（0.8+3.5）-545.287=487.044kN
E截面右边的剪力为：
VE1=-RE=-487.044kN
RE1=Re+RE=444.354+487.044=931.398kN
F截面右边的剪力：
VF1=-Pia2=-240.0770.8=-192.062kN
5、肋梁跨内最大弯矩计算：
按跨内剪力为零的条件求跨内最大弯矩：
以H点为原点，设连续梁上各点到原点的距离为xi则:
HB段:
所以
11=2PiX12-RA1（X1-a1）
Pix1-RA1=240.077x1-636.859=0
=〔240.0772.6532-636.859（2.653-1.1）
2
=-144.162kN-m
BC段:
Pix2-RA1-RB1=240.077x2-636.859-911.849=0
240.077
匚x2=636.859911.849=6.451m
1所以M21=PiX22-RAi（X2-aJ-RBi[x2-（ai+l）]
2
12
=240.0776.4512-636.859（6.451-1.1）
2
-911.849[6.451-（1.1+3.5）]
=-100.215kN-m
CD段：
由于荷载是对称的，所以其弯矩最大值必在中点位置。
贝U：
1,1
x3=L=19.4=9.7m
22
所以叫二丄卩匚乂彳2-Ra1（x3-aJ-RB1【x3-（a円）]-RC[x3-（a1+2l）]
2
12
=240.0779.72-636.859（9.7-1.1）-911.849[9.7-（1.1+3.5）]
2
-816.051[9.7-（1.1+23.5）]
=-138.676kN・m
以G点为原点，设连续梁上各点到原点的距离为Xi则：
DE段:
ix4-RE1-RF1=240.077x4-931.398-545.287=0
二x4=931.398545.287=6.151m
240.077
所以M
12
41=Pix4-RF1（x4-a2）-RE1[x4-（a2+l）]
2
12
=240.0776.1512-545.287（6.151-0.8）
2
-931.398[6.151-（0.8+3.5）]
=-100.216kN-m
EG段:
ix5-RF1=240.077x1-545.287=0
"/Rm
所以
12
51=：
PiX5-RF1（x5-a2）
2
12
=240.0772.2712-545.287（2.271-0.8）
2
=-183.026kN-m
6、考虑不平衡力的调整:
由以上计算得到支座反力为Ra=636.859kN,Rb=911.849kN,Rc=816.051kN,
RD=816.051kN,RE=931.398kN,Rf=545.287kN,与相应的柱荷载有较大的不平衡力，其差值部分超过了20%可以采用实践中提出的“基底反力局部调整法”加以调整。
即按计算简图（如下图）再进行连续梁分析，在支座附近的局部范围内加上均布线荷载。
由对于边跨支座「qP—I。
为边跨长度；h为第一跨长度。
对于中间支座g二〒p—
（lo+3h）©Lj+Ai）
li」为第i-1长度；li为第i跨长度得调整荷载值为:
丄1.1英
33
F2-RB1945-911.849,
q2=2f==14.208kN/m
-+
33
q=F3q3ii
—~T~—
333
F^—Rd945-816.051--q4=4D==55.264kN/m
q,=F1-Ra1=472.5-636・859=-72.511kN/ma
3.53.5
——+——
33
945-816.051匚=55.264kN/m
3.53.5
3
_L]竺竺
33E亍
F^—Re1945-931.398匚oon.
q5=5==5.829kN/m
M5II3.53.5
—+—+
3333
qF6-Rm=405-545.287=-71.332kN/mI35
-a2——0.8
33
其计算简图如下图所示：
Hiunttttt
72.5114.21
tttttftttttttttIII?
55.2655.265.8371.33
图8调整值计算简图（kN）
通过结构力学求解器分析得到的剪力图和弯矩图如下:
81.67
62.73
13.65
A-2.92
”-1.74
C
64.30
-18.32
-0.18
-79.76
-64.65
-62.39
D2.09
57.07
-74.68
图9调整值剪力图（kN）
图10调整值剪力图
由调整值剪力图得：
VlA2=-79.76kN
V
rA2=81.67kN
V
lB2=13.65kN
V
r
B2
=-18.32kN
VlC2=62.73kN
V
rC2=-64.65kN
V
lD2=64.30kN
V
r
D2
=-62.39kN
VlE2=8.89kN
V
rE2=1.74kN
V
lF2=-74.68kN
V
r
F2
=57.07kN
两次计算结果叠加，
得基础梁最终剪力和反力为：
VlA=VlA1+VlA2=264.085-79.76=184.325kN
VrA=VrA1+VrA2=-372.774+81.67=-291.104kN
RA=VlA-VrA=184.325+291.104=475.429kN
VlB=VlB1+VlB2=467.495+13.65=481.145kN
VrB=VrB1+VrB2=-444.354-18.32=-462.674kN
RB=VlB-VrB=481.145+462.674=943.819kN
VlC=VlC1+VlC2=395.916+62.73=458.646kN
VCr=VrC1+VrC2=-420.135-64.65=-484.785kN
RC=VlC-VCr=458.646+484.785=943.431kN
VlD=VlD1+VlD2=420.135+64.30=484.435kN
VrD=VrD1+VrD2=-395.916-62.39=-458.306kN
RD=VlD-VrD=484.435+458.306=942.471kN
VlE=VlE1+VlE2=444.354+8.89=453.244kN
VrE=VrE1+VrE2=-487.044+1.74=-485.304kN
RE=VlE-VrE=453.244+485.304=938.548kN
VlF=VlF1+VlF2=353.225-74.68=278.545kN
VrF=VrF1+VrF2=-192.062+57.07=-134.992kN
RF=VlF-VrF=278.545+134.992=413.467kN
由调整值弯矩图得:
MD2=26.14kN-m
M
E2=-0.20kN-m
M
F2=-22.83kN-m
M2=1.67kN-m
M
22=-7.78kN-m
M
32=-11.15kN-m
M42=-7.83kN-m
M
52=8.97kN-m
MA2=-43.87kN•mMB2=4.92kN-m
MC2=26.76kN-m
两次计算结果叠加，得基础梁最终弯矩为：
Ma=Ma1+Ma2=145.247-43.87=101.377kN-m
MB=MB1+MB2=311.009+4.92=315.929kN-m
MC=Mc1+MC2=226.243+26.76=253.003kN-m
MD=MD1+MD2=226.243+26.14=252.383kN-m
ME=ME1+ME2=311.009-0.20=310.809kN-m
MF=MF1+MF2=76.825-22.83=53.995kN-m
M1=M1+M2=-144.162+1.67=-142.492kN-m
M2=M21+M22=-100.215-7.78=-107.995kN-m
M3=M31+M32=-138.676-11.15=-149.826kN-m
M4=M41+M42=-100.216-7.83=-108.046kN-m
M=M+M=-183.026+8.97=-174.056kN-m
叠加后的最终剪力图和弯矩图如下:
484.435
453.244
184.325
C
B
D
E
-134.992
-291.104
-462.674
-485.304
-484.785-458.306
481.145458.646
A/
278.545
图11最终剪力图（kN）
fg
图12最终弯矩图（kN-m
四、基础配筋计算
1、基础梁配筋准备工作：
1材料选择：
混凝土C30,ft=1.43N/mm2，fc=14.3N/mmf，
纵向受力钢筋采用二级钢HRB335fy=fy=300N/mm,
垫层采用C10混凝土垫层，厚100mm
2基础梁高度的确定：
由《建筑地基基础设计规范》（GB50007-20028.3.1得柱
下条形基础梁的高度宜为柱距的-〜丄的规定取h=-l=-3.5=0.7m，同时也符
8455
合基底反力可以按直线分布，基础梁的内力可按倒梁法计算对条形基础梁的高度不小于1柱距的要求。
6
3基础肋梁宽度：
b=600mmo
2、正截面受弯承载力计算：
①对支座正截面的配筋计算按矩形截面计算：
肋梁底面有板筋则：
h。
=h-a；=700-60=640mm
支座正截面受弯承载力计算如下表2:
表2支座正截面受弯承载力计算
弯矩kN
截面抵抗矩系数
M
C^s—'2
Wfcbho
相对受压区咼度
E=1—J1—2耳
内力矩的力臂系数
純1+J1—为s
截面配筋
mrfi
八2
A
101.377
0.029
0.029
0.985
535.85
B
315.929
0.090
0.094
0.953
1726.93
C
253.003
0.072
0.075
0.963
1368.91
D
252.383
0.072
0.075
0.963
1365.42
E
310.809
0.088
0.093
0.954
1697.51
F
53.995
0.015
0.015
0.992
283.42
注：
等效矩形应力图形系数\=1.0;h°=640mm;：
min取045上及0.2%大值
fy
由上表可以看出.1=0.550满足要求，支座A和支座F选配可以配3：
22+2「20则：
As=1140+628=1768?
minbh=0.215%
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