大学地基基础设计计算书.docx

1、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： 11、确定合理的基础长度： . 12、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 ） ： 31、计算基底单位净反力： . 32、求弯矩分配系数： . 43、用力矩分配法计算弯矩： . 44、肋梁剪力计算： . 55、肋梁跨内最大弯矩计算： . 76、考虑不平衡力的调整： . 8四、基础配筋计算 131、基础梁配筋准备工作 : . 132、正截面受弯承载力计算： . 133、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

2、公楼的钢筋混凝土柱下条形基础，框架柱的截面尺寸均为bx h=500mrH 600mm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123456轴力弯矩轴力弯矩轴力弯矩轴力弯矩轴力弯矩轴力弯矩C3505070011070011070011070011030050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

3、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( 700 3.5 700 7 TOO WOO 14 300 亿5) 0 =8血口x350 700 700 700 700 300f fal a a2图i1因为 x=8.62m -a=0.5 17.5=8.75m,2所以,由建筑地基基础设计规范(GB50007-2002 8.3.1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 0.250.30倍取a2=0.8m(与111=0.25 3.5=0.875m 相近)。4为使荷载形心与基

4、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+a 2 -x)=2 (17.5+0.8-8.62)=19.36m : 19.4m a 1 =L-a-a 2 =19.4-17.5-0.8=1.1m2、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=( 17 1.5+0.3 19) 1.8=17.33 kN/m3深度修正后的地基承载力特征值为：fa 二 fak d m d -0.5 =110+1.0 17.33 (1.8-0.5)=132.529

5、kN由地基承载力得到条形基础b为:=1.842m乞 F& 二 3450L(fa -20d) 19.4 (132.529 -20 1.8)取b=2m由于b3m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,2fy =210 N/mm。竖向力设计值分别为：F,=1.35F ki=1.35 350=472.5kNF2 =F3=F4 =F5 =1.35 700=945kNF6=1.35 300=405kN竖向力合力设计值为： F =472.5+945 4+405=4657.5kN地基净反力：P =汗=第=120.03

6、9基础边缘至柱边计算截面的距离：1b 1= （ 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：h 0 =250-40-5=205mm 89mmM=1Pi b1 2=0.5 120.039 0.75 2=33.761 kN-mAs =M0.9 fyho6二 33.761 X00.9 210 205=871.364mm2 j配钢筋 14170 As=906mm，可以。以上受力筋沿条形基础横向配置，纵向分部筋取 8250四、基础内力计算（弯矩图以

7、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/mL 19.4计算简图如图2:Pj=240.077kN/m11吗预0_,预0 向0 0 辿竺图2计算简图=-0.5 240.077 1.12 =-145.247 kN m求固端弯矩:MBA =_Mef=-1 Pi l 2=-1240.077 3.5 2 =-367.618 kN m88MBC =M：D =Mde =丄Pi 12 .1 2240.077 3.5 2 =245.079kN m1212MCB =MDC =:Med =-Pil 2：1 2=- 240.077 3.5 2 =-245.0

8、79 kN1212MFG =-Mfe=ga2 2 =0.5240.077 0.8 2 =76.825 kN-mAH =-MAB =-2Pa122、求弯矩分配系数:设i= ，贝U:lba =-EF -=3i =0.4293i 4i%C =-11 - -ED -4i- =0.5713i 4iJCB =-CD =DC =DE - =0.54i 4i3、用力矩分配法计算弯矩:首先计算个支座处的不平衡力矩: M B =- M E =-367.618+245.079=-122.539 kN 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

9、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, 5710.50. 50.50.50,5710. 429-145.247-367. 62245.03245.08245. 03-245. OE245, 08-245*03367.6276. 8352. 56969.9734. 985-34. 99-69.97-52. 57-3. 746-17, 493-17, 4917. 49317. 4933. 74&3,7524. 9942.497-2, 497-4. 994-3. 752-0. 624-1. 249-1.2491.2490.6240. 2680.3560.1

10、78-D.178-0. 356-0. 268-0.045-0. 08910.0890.0890. 0450. Q190, 0260. 013-0. 013-0. 026-0. 019-CL 003-0.0060.0060.0060.0060.0030. 0010.002-0.002-0, 001445.247-311. 01311.01-226.24226. 24-226. 24226. 24-311.01311.0176. 83CD表1弯矩分配法计算过程由上可得：MA1=145.247kN m, M B1=311.009kN -m, M C1 =226.243kN-m,MD1=226.243

11、kNm M E1=311.009kN-m M F1=76.825kN-m4、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：VlA1=Pia1=240.077 1.1=264.085kN取HB段作脱离体，计算A截面的支座反力(如图3)：1 1 2R A1 =丄 Pi1+l) 2-Mbl 21 2 = 0.5 240.077 (1.1+3.5) 2-311.009图3 HB段3.5=636.859kNA截面右边的剪力：VA1=Pia1-RA =240.077 1.1-636.859=-372.774kNRB=Pi(a 1+l)- R A =240.077

12、(1.1+3.5)-636.859=467.495kNB截面左边的剪力为：l VB1 = RB=467.495kN取BC段为脱离体(如图4):11 2Rb=-( Pil 2+Mb-Mc)l 21 2= (0.5 240.077 3.52 +311.009-226.243)3.5=444.354kNRB1 = Rb+Rb =467.495+444.354=911.849kNB截面右边的剪力为：VBi =- RB=-444.354kN图4 BC段RC=Rl- RB =240.077 3.5-444.354=395.916kNC截面左边的剪力为：vCi = Rc=395.916kN取CD段为脱离体(

13、如图5)：Rd = RC 二 Pj 1=0.5 240.077 3.5=420.135kN 2C1 =Rc +RC =395.916+420.135=816.051kNC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1 1 2311,00勺 KhnERd=-(Pil 2+Md-Me) l 2E截面左边的剪力为:vE1 = Re =444.354kN2 -311.009311,009取EG段为脱离体（如图7）:1 1 2R Fi = j-2Pi(a2+l) 2-Me1= 0.5 240.077 (0.8+3.5)3.5卜 J卡J3bCQ ；图7

14、 EG段=545.287kNF截面左边的剪力:V F1=RF-Pia2 =545.287-240.077 0.8=353.225kNR =Pi (a 2 +l)-R F =240.077 (0.8+3.5)-545.287=487.044kNE截面右边的剪力为：VE1 =- RE =-487.044kNRE1 =Re + RE =444.354+487.044=931.398kNF截面右边的剪力：V F1=-Pia2 =-240.077 0.8=-192.062kN5、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

15、=2PiX12-RA1(X1-a1)P i x 1 -R A1 =240.077x 1 -636.859=0=240.077 2.6532 -636.859 (2.653-1.1)2=-144.162 kN-mBC段:P ix2-RA1-RB1=240.077x 2-636.859-911.849=0240.077匚 x 2 =636.859 911.849 =6.451m1 所以 M 21= PiX22-RAi(X2-aJ-R Bix 2-(a i+l)21 2= 240.077 6.451 2-636.859 (6.451-1.1)2-911.849 6.451-(1.1+3.5)=-10

16、0.215 kN-mCD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 , 1x 3= L= 19.4=9.7m2 2所以 叫二丄卩匚乂彳 2-Ra1(x 3-a J-R B1【x 3-(a 円)-R C x 3-(a 1 +2l)21 2= 240.077 9.7 2-636.859 (9.7-1.1)- 911.849 9.7-(1.1+3.5)2-816.051 9.7-(1.1+2 3.5)=-138.676 kNm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=240.077 x 4-931.398-545.287=0二 x 4 =9

17、31.398 545.287 =6.151m240.077所以M1241= Pi x 4 -R F1 (x 4 -a 2 )-R E1 x 4 -(a 2 +l)212= 240.077 6.151 2-545.287 (6.151-0.8)2-931.398 6.151-(0.8+3.5)=-100.216 kN-mEG段:i x 5-R F1=240.077x 1 -545.287=0/Rm所以1 251 =： Pi X5 -R F1(x 5-a 2 )21 2= 240.077 2.271 2-545.287 (2.271-0.8)2=-183.026kN -m6、考虑不平衡力的调整:由

18、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q P 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3 3F2-RB1 945-911.849

19、,q2= 2 f= =14.208kN/m-+3 3q = F3 q3 i iT 3 3 3F Rd 945-816.051 - q4= 4 D= =55.264kN/mq, = F1 - Ra1 = 472.5 - 636859 =-72.511kN/m a3.53.5+3 3945-816.051 匚 =55.264kN/m3.53.53_L 竺竺3 3 E 亍F Re1 945-931.398 匚 oon.q5= 5 = =5.829kN/mM5 I I 3.5 3.5+ + 3 3 3 3q F6 - Rm = 405 - 545.287 =-71.332kN/m I 3 5-a2 0

20、.83 3其计算简图如下图所示：Hiun ttttt72.51 14.21ttttt ftttt ttttt III?55.26 55.26 5.83 71.33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:81.6762.7313.65A -2.92”-1.74C64.30-18.32-0.18-79.76-64.65-62.39D2.0957.07-74.68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 =-79.76kNVrA2 =81.67kNVlB2 =13.65kNVrB2=-18.32kNVlC2 =62.73kNVrC2

21、=-64.65kNVlD2=64.30kNVrD2=-62.39kNVlE2 =8.89kNVrE2 =1.74kNVlF2 =-74.68kNVrF2=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=184.325kNVrA=VrA1+VrA2 =-372.774+81.67=-291.104kNRA=VlA -V rA =184.325+291.104=475.429kNVlB=VlB1+VlB2 =467.495+13.65=481.145kNVrB=VrB1+VrB2 =-444.354-18.32=-462.674k

22、NRB =VlB -VrB =481.145+462.674=943.819kNVlC =VlC1+VlC2=395.916+62.73=458.646kNVCr =VrC1+VrC2 =-420.135-64.65=-484.785kNRC =VlC -V Cr =458.646+484.785=943.431kNVlD=VlD1+VlD2 =420.135+64.30=484.435kNVrD=VrD1+VrD2 =-395.916-62.39=-458.306kNRD =VlD -V rD =484.435+458.306=942.471kNVlE =VlE1+VlE2 =444.354

23、+8.89=453.244kNVrE =VrE1+VrE2=-487.044+1.74=-485.304kNRE =VlE -V rE =453.244+485.304=938.548kNVlF =VlF1+VlF2=353.225-74.68=278.545kNVrF =VrF1+VrF2=-192.062+57.07=-134.992kNRF =VlF -V rF =278.545+134.992=413.467kN由调整值弯矩图得:MD2=26.14kN -mME2 =-0.20 kN -mMF2=-22.83 kN-mM2=1.67kN -mM22 =-7.78 kN -mM32 =-

24、11.15 kN -mM42=-7.83 kN -mM52 =8.97 kN -mMA2 =-43.87 kN m M B2 =4.92 kN -mM C2 =26.76 kN -m两次计算结果叠加，得基础梁最终弯矩为：M a=Ma1+Ma2=145.247-43.87=101.377 kN -mM B =MB1 +MB2=311.009+4.92=315.929 kN-mM C = Mc1+MC2 =226.243+26.76=253.003 kN -mM D =MD1 +MD2 =226.243+26.14=252.383 kN -mM E =ME1 +ME2=311.009-0.20=3

25、10.809 kN -mM F =MF1+MF2=76.825-22.83=53.995 kN -mM1=M1 +M2=-144.162+1.67=-142.492 kN -mM2 =M21 +M22 =-100.215-7.78=-107.995 kN-mM3 =M31 +M32 =-138.676-11.15=-149.826 kN-mM4 =M41 +M42 =-100.216-7.83=-108.046 kN-mM =M +M =-183.026+8.97=-174.056 kN -m叠加后的最终剪力图和弯矩图如下:484.435453.244184.325CBDE-134.992-2

26、91.104-462.674-485.304-484.785 -458.306481.145 458.646A /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，f c=14.3N/mmf，纵向受力钢筋采用二级钢 HRB335 fy = fy =300N/mm,垫层采用C10混凝土垫层，厚100mm2基础梁高度的确定：由建筑地基基础设计规范（GB50007-2002 8.3.1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8

27、4 5 5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。63基础肋梁宽度：b=600mmo2、 正截面受弯承载力计算：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MCs 2W fcbho相对受压区咼度E=1 J12耳内力矩的力臂系数純1+J1 为s截面配筋mrfi八 2A101.3770.0290.0290.985535.85B315.9290.0900.0940.9531726.93C253.0030.0720.0750.9631368.91D252.3830.0720.0750.9631365.42E310.8090.0880.0930.9541697.51F53.9950.0150.0150.992283.42注：等效矩形应力图形系数 =1.0 ; h=640mm ; ：min取045上及0.2%大值f y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 + 220 则：As=1140+628=1768 ?min bh=0.215%