结构计算书20150402(七局工地板房)

计算书
工程名称：上海宝山区顾村镇C-5单元C2-3单元、C2-5地块（龙湖北城天街项目）临时板房
板房单位：湖州南浔佳力彩钢板活动板房厂
设计单位：
工程编号：
设计联系人：
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上海宝山区顾村镇C-5单元C2-3单元、C2-5地块（龙湖北城天街项目）临时板房计
算书
目录
第一部分结构概述 (3)
一、工程概况
二、结构设计等级
三、设计依据
第二部分结构计算 (5)
一、计算软件
二、荷载及作用
三、材料
四、计算模型
五、截面选择
六、计算结果
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第三部分柱脚反力 (16)
第四部分基础计算 (19)
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第一部分结构概述
一、工程概况
本工程为上海宝山区顾村镇C-5单元C2-3单元、C2-5地块（龙湖北城天街项目）三层临时板房，项目建设方为中国建筑第七工程局有限公司项目部，由浙江省湖州市南浔佳力彩钢板活动房厂提供产品及安装。

该房屋为项目部三层宿舍用房，为临时性建筑，工程结束时将拆除移走。

项目主体部分是由17榀轻钢平面桁架体系组成的3层楼，每层8间房屋，两端各配1套外楼梯和一组外走廊平台。

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单层桁架体系外部尺寸为：长×宽×高=6058mm×2438mm×2765mm 箱房模块内部尺寸为：长×宽×高=5854mm×2234mm×2503mm
二、结构设计等级
1) 结构设计使用年限：25年
2) 建筑物安全等级：二级
3) 地基基础设计等级：丙级
4) 主要变形控制
风荷载下弹性层间位移角H/60
主梁挠度L/180
三、设计依据
本项目设计以中国规范、规程，依据的主要规范有：
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
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《钢结构设计规范》GB50017-2003《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001《建筑钢结构焊接规程》JGJ81－2002
《临时性建（构）筑物应用技术规程》（上海）DGJ08-114-2005《轻型钢结构技术规程》（上海）DG/TJ08-2089-2012《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002
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第二部分结构计算
一、计算软件
按规范要求对本工程整体模型结构分析采用三维有限元模型,采用由韩国迈达斯技术有限公司开发的MIDAS/GEN8.21进行结构体系空间分析。

二、荷载及作用
设计荷载主要依据中国《建筑结构设计荷载》GB50009－2012和业主提供资料，此项目中具体荷载取值如下：
（1）建筑设计分类
（2）设计荷载
本结构在计算中荷载工况按下表考虑:
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荷载标准值取值：
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（3）风荷载
基本风压：0.40 kN/m2（重现期为10年）
地面粗糙度:C类
（4）雪荷载
雪荷载采用0.1 kN/m2（重现期为10年）
（5）荷载组合
结构自重由程序自行考虑（根据输入的密度与重度信息）。

各荷载工况组合如下表所示：
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三、材料选用
（1）主要受力构件
双拼冷弯C型槽钢采用Q345B，其他型材材质为Q235B.
Q235B钢材所有Q235构件材质应满足现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700)中相关规定。

Q235钢材的机械性能如下:
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Q345B钢材构件材质应满足《低合金高强度结构钢》GB1591－88中相关规定。

Q345钢材的机械性能如下:
（2）紧固连接件
锚栓：Q235B、Q345B
高强螺栓：摩擦型8.8级，摩擦系数≥0.3
普通螺栓：C级，强度等级4.6级
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高强螺栓性能及施工应遵照《钢结构用高强度大六角螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》GB/T1228～1231－91和《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82－91中的相关要求；普通螺栓性能应满足《六角头螺栓C级》GB/T5780和《六角头螺栓》GB/T5782中相关规定。

（3）焊接材料
由施工单位根据其工艺评定及有关国家标准进行选定。

焊条应满足《碳素焊条》GB5117－85中有关规定，焊丝应满足《气体保护焊用焊丝》GB/T14958－94和《熔化焊用钢丝》GB/T14957－94中有关规定，焊剂应满足《低合金钢埋弧焊用剂》GB/T12470－90中相关规定。

四、计算模型
（1）计算模型
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图4.1 结构整体分析模型轴测图实用文档
图4.2 单榀平面结构模型
五、截面选择
本设计钢构件截面主要选用薄壁截面，最大限度的考虑结构制作和安装的可行性和和合理性，以及结构的经济性。

如下所示（模型中是采用自定义截面的方法，真实模拟实用文档
出相应的截面特性）：
构件截面：
图5.1 双拼冷弯8#C型钢柱图5.2 楼面桁架上下弦杆
外楼梯构件截面：
立柱：双拼冷弯8#C型钢柱横梁：C80x40x15x2.0
梯梁：C160x60x20x4 平台梁：C80x40x20x2.0
六、计算结果
（1）结构在恒活载作用下的变形
在1.0恒+1.0活载作用下，结构平面桁架最大竖向位移差约为6.41mm，挠跨比=6.41/6160=1/961<1/180；屋面梁最大竖向位移差约为22.9mm，挠跨比=22.9/6160=1/269<1/180 结构竖向变形满足《临时性建（构）筑物应用技术规程》
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（上海）DGJ08-114-2005的要求。

图6.1 结构桁架在1.0恒载+1.0活载作用下结构位移及变形图
图6.2 屋面结构梁在1.0恒载+1.0活载作用下结构位移及变形图实用文档
（3）结构在风荷载作用下的变形
结构在W±向风荷载作用下横向最大水平位移分别为58.7mm、57.8mm，分别为结构高度的1/153、1/156，均小于1/75，满足上海市轻钢结构技术规程的要求。

X向层间变形信息详见下表6.1。

图6.3 W+向风荷载作用下结构位移及变形图
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图6.4 W-向风荷载作用下结构位移及变形图
表6.1 结构层间位移表
（5）结构杆件应力
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图6.5 总体杆件应力分布图
从上图可以看出结构中的最大杆件应力为276.3N/mm2,构件应力比为0.92，满足设计要求。

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图6.6 楼梯梁构件应力分布图
从上图可以看出楼梯梁构件最大应力为149.7N/mm2,构件应力比为0.73，满足设计要求。

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图6.7 楼面桁架构件应力分布图
从上图可以看出桁架构件最大应力为191N/mm2,构件应力比为0.93，满足设计要求。

图6.8 屋面梁构件应力分布图
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从上图可以看出梁构件最大应力为166.5N/mm2,构件应力比为0.81，满足设计要求。

图6.9 屋面梁构件应力分布图
从上图可以看出楼面纵向次构件最大应力为101.7N/mm2,构件应力比为0.50，满足设计要求。

桁架上弦杆有檩条及楼板保证侧向稳定，下弦杆面外回转半径i=17.6mm，长细比λ=170.5<250；腹杆回转半径i min=5.9mm，长细比λ=592/5.9=100.3<180。

另钢梁有楼板作为嵌固支撑，不需考虑梁的整体稳定性，只需满足强度要求。

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图6.10 柱构件应力分布图
从上图可以看出柱构件最大应力为237.8N/mm2,构件应力比为0.79，满足设计要求。

另采用PKPM软件对底层内力最大的柱及第二层内力最大的柱进行单独复核验算，偏安全采用Q345考虑底层柱截面采用双拼8#C型钢2C80X40X15X 4 底层柱：
钢材等级：Q345 构件长度(m)：2.640
设计内力：绕X轴弯矩设计值Mx (kN.m)：0.2
绕Y轴弯矩设计值My (kN.m)：9.1
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轴力设计值N (kN)：65.5
计算得出：
构件强度计算最大应力(N/mm2):270.3< f=300
构件强度验算满足。

另立柱周边墙板作为嵌固支撑，不需验算整体稳定性，只需满足强度要求。

（6）分析结论
通过上述分析，本钢结构在各种荷载组合情况下的变形、强度均满足结构设计规范的要求。

结构安全、可靠、经济。

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第三部分柱脚反力各钢柱柱脚编号：
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各柱脚在组合包络下的反力如下：实用文档
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第四部分 基础计算
一、设计资料
1.1 已知条件：
类型：条形单阶基础，截面尺寸为350x400
基础尺寸简图：
图1.1基础尺寸简图
柱子荷载信息（单位：kN ，kN.m ）：
混凝土强度等级：C30, fc=14.3N/mm2, ft=1.43N/mm2
钢筋级别：HRB400, fy=360N/mm2
基础纵筋混凝土保护层厚度：40mm
基础与覆土的平均容重：20.00kN/m3
修正后的地基承载力特征值：100kPa（板房下面的地基为原来的道路路基，承载力较高，现取上海通常的地基承载力特征值100kPa来验算本地基基础，已偏于安全）预设基础埋深500mm，剪力作用附加弯矩M'=V*h
Mx'=0.45kN.m My'=2.775kN.m
Mxk'=0.25kN.m Myk'=0.23kN.m
1.2 计算要求：
(1)地基承载力验算
(2)基础抗剪验算
(3)基础抗冲切验算
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(4)基础抗弯计算
(5)配筋计算
(6)基础局压验算
单位说明：力：kN, 力矩：kN.m, 应力：kPa
特别说明：鉴于本基础为柱下单阶条形基础，持力地基上已进行素混凝土硬化，计算简化为350x1820x400（长x宽x高）独立基础进行计算。

二、计算过程和计算结果
2.1基础设计尺寸代码示意图
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示意图
2.2 计算信息
1. 几何参数
台阶数n=1
矩形柱宽bc=80mm 矩形柱高hc=80mm
基础高度h1=400mm
一阶长度b1=135mm b2=135mm 一阶宽度a1=870mm
a2=870mm
2. 材料信息
基础混凝土等级: C30 f t_b=1.43N/mm2fc_b=14.3N/mm2
柱混凝土等级: C30 f t_c=1.43N/mm2fc_c=14.3N/mm2
钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm2
3. 计算信息
结构重要性系数: γo=1.0
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基础埋深: dh=0.500m
纵筋合力点至近边距离: as=40mm
基础及其上覆土的平均容重: γ=20.000kN/m3
最小配筋率: ρmin=0.150%
Fgk=47.290kN Fqk=0.000kN
Mgxk=0.000kN*m Mqxk=0.000kN*m
Mgyk=0.000kN*m Mqyk=0.000kN*m
Vgxk=0.460kN Vqxk=0.000kN
Vgyk=0.500kN Vqyk=0.000kN
永久荷载分项系数rg=1.20
可变荷载分项系数rq=1.40
Fk=Fgk+Fqk=47.290+(0.000)=47.290kN
Mxk=Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2+Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2
=0.000+47.290*(0.175-0.175)/2+(0.000)+0.000*(0.175-0.175)/2实用文档
=0.000kN*m
Myk=Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2+Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2
=0.000+47.290*(0.910-0.910)/2+(0.000)+0.000*(0.910-0.910)/2
=0.000kN*m
Vxk=Vgxk+Vqxk=0.460+(0.000)=0.460kN
Vyk=Vgyk+Vqyk=0.500+(0.000)=0.500kN
F1=rg*Fgk+rq*Fqk=1.20*(47.290)+1.40*(0.000)=56.748kN
Mx1=rg*(Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2)+rq*(Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2) =1.20*(0.000+47.290*(0.175-0.175)/2)+1.40*(0.000+0.000*(0.175-0.17 5)/2) =0.000kN*m
My1=rg*(Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2)+rq*(Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2) =1.20*(0.000+47.290*(0.910-0.910)/2)+1.40*(0.000+0.000*(0.910-0.910)/2) =0.000kN*m
Vx1=rg*Vgxk+rq*Vqxk=1.20*(0.460)+1.40*(0.000)=0.552kN
Vy1=rg*Vgyk+rq*Vqyk=1.20*(0.500)+1.40*(0.000)=0.600kN 实用文档
F2=1.35*Fk=1.35*47.290=63.842kN
Mx2=1.35*Mxk=1.35*(0.000)=0.000kN*m
My2=1.35*Myk=1.35*(0.000)=0.000kN*m
Vx2=1.35*Vxk=1.35*0.460=0.621kN
Vy2=1.35*Vyk=1.35*0.500=0.675kN
F=max(|F1|,|F2|)=max(|56.748|,|63.842|)=63.842kN
Mx=max(|Mx1|,|Mx2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN*m
My=max(|My1|,|My2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN*m
Vx=max(|Vx1|,|Vx2|)=max(|0.552|,|0.621|)=0.621kN
Vy=max(|Vy1|,|Vy2|)=max(|0.600|,|0.675|)=0.675kN
5. 修正后的地基承载力特征值
fa=100.000kPa
6.计算参数
1）基础总长Bx=b1+b2+bc=0.135+0.135+0.080=0.350m 实用文档
2）基础总宽By=a1+a2+hc=0.870+0.870+0.080=1.820m A1=a1+hc/2=0.870+0.080/2=0.910m
A2=a2+hc/2=0.870+0.080/2=0.910m
B1=b1+bc/2=0.135+0.080/2=0.175m
B2=b2+bc/2=0.135+0.080/2=0.175m
3）基础总高H=h1=0.400=0.400m
4）底板配筋计算高度ho=h1-as=0.400-0.040=0.360m
5）基础底面积A=Bx*By=0.350*1.820=0.637m2
6）Gk=γ*Bx*By*dh=20.000*0.350*1.820*0.500=6.370kN G=1.35*Gk=1.35*6.370=8.600kN
7.计算作用在基础底部弯矩值
Mdxk=Mxk-Vyk*H=0.000-0.500*0.400=-0.200kN*m
Mdyk=Myk+Vxk*H=0.000+0.460*0.400=0.184kN*m
Mdx=Mx-Vy*H=0.000-0.675*0.400=-0.270kN*m
Mdy=My+Vx*H=0.000+0.621*0.400=0.248kN*m 实用文档
2.3 地基承载力计算
1. 验算轴心荷载作用下地基承载力
pk=(Fk+Gk)/A=(47.290+6.370)/0.637=84.239kPa
因γo*pk=1.0*84.239=84.239kPa≤fa=100.000kPa
轴心荷载作用下地基承载力满足要求
2. 验算偏心荷载作用下的地基承载力
exk=Mdyk/(Fk+Gk)=0.184/(47.290+6.370)=0.003m
因|exk| ≤Bx/6=0.058m x方向小偏心,
Pkmax_x=(Fk+Gk)/A+6*|Mdyk|/(Bx2*By)
=(47.290+6.370)/0.637+6*|0.184|/(0.3502*1.820)
=89.190kPa
Pkmin_x=(Fk+Gk)/A-6*|Mdyk|/(Bx2*By)
=(47.290+6.370)/0.637-6*|0.184|/(0.3502*1.820)
=79.287kPa
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eyk=Mdxk/(Fk+Gk)=-0.200/(47.290+6.370)=-0.004m
因|eyk| ≤By/6=0.303m y方向小偏心
Pkmax_y=(Fk+Gk)/A+6*|Mdxk|/(By2*Bx)
=(47.290+6.370)/0.637+6*|-0.200|/(1.8202*0.350)
=85.274kPa
Pkmin_y=(Fk+Gk)/A-6*|Mdxk|/(By2*Bx)
=(47.290+6.370)/0.637-6*|-0.200|/(1.8202*0.350)
=83.204kPa
3. 确定基础底面反力设计值
Pkmax=(Pkmax_x-pk)+(Pkmax_y-pk)+pk
=(89.190-84.239)+(85.274-84.239)+84.239
=90.225kPa
γo*Pkmax=1.0*90.225=90.225kPa≤1.2*fa=1.2*100.000=120.000kPa 偏心荷载作用下地基承载力满足要求
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2.4 基础冲切验算
1. 计算基础底面反力设计值
1.1 计算x方向基础底面反力设计值
ex=Mdy/(F+G)=0.248/(63.842+8.600)=0.003m
因ex≤ Bx/6.0=0.058m x方向小偏心
Pmax_x=(F+G)/A+6*|Mdy|/(Bx2*By)
=(63.842+8.600)/0.637+6*|0.248|/(0.3502*1.820)
=120.407kPa
Pmin_x=(F+G)/A-6*|Mdy|/(Bx2*By)
=(63.842+8.600)/0.637-6*|0.248|/(0.3502*1.820)
=107.037kPa
1.2 计算y方向基础底面反力设计值
ey=Mdx/(F+G)=-0.270/(63.842+8.600)=-0.004m
因ey ≤By/6=0.303 y方向小偏心
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Pmax_y=(F+G)/A+6*|Mdx|/(By2*Bx)
=(63.842+8.600)/0.637+6*|-0.270|/(1.8202*0.350)
=115.119kPa
Pmin_y=(F+G)/A-6*|Mdx|/(By2*Bx)
=(63.842+8.600)/0.637-6*|-0.270|/(1.8202*0.350)
=112.325kPa
1.3 因Mdx≠0 Mdy≠0
Pmax=Pmax_x+Pmax_y-(F+G)/A
=120.407+115.119-(63.842+8.600)/0.637
=121.804kPa
1.4 计算地基净反力极值
Pjmax=Pmax-G/A=121.804-8.600/0.637=108.304kPa
Pjmax_x=Pmax_x-G/A=120.407-8.600/0.637=106.907kPa
Pjmax_y=Pmax_y-G/A=115.119-8.600/0.637=101.619kPa 实用文档
2. 验算柱边冲切
YH=h1=0.400m, YB=bc=0.080m, YL=hc=0.080m
YB1=B1=0.175m, YB2=B2=0.175m, YL1=A1=0.910m,
YL2=A2=0.910m
YHo=YH-as=0.360m
2.1 因(YH≤800) βhp=1.0
2.2 x方向柱对基础的冲切验算
x冲切位置斜截面上边长bt=YB=0.080m
x冲切位置斜截面下边长bb=YB+2*YHo=0.800m
因(bb≥Bx) bb=Bx=0.350m x冲切不利位置
bm=(bt+bb)/2=(0.080+0.350)/2=0.215m
x冲切面积
Alx=max((YL1-YL/2-ho)*(YB1+YB2),(YL2-YL/2-ho)*(YB1+YB2))
=max((0.910-0.080/2-0.360)*(0.175+0.175000),(0.910-0.080/2-0.360)*(0.175实用文档
+0.175000))=max(0.179,0.179)
=0.179m2
x冲切截面上的地基净反力设计值
Flx=Alx*Pjmax=0.179*108.304=19.332kN
γo*Flx=1.0*19.332=19.33kN
γo*Flx≤0.7*βhp*ft_b*bm*YHo (6.5.5-1)
=0.7*1.000*1.43*215*360
=77.48kN
x方向柱对基础的冲切满足规范要求
2.3 y方向柱对基础的冲切验算
因YB/2+ho>=YB1和YB/2+ho>=YB2
y方向基础底面外边缘位于冲切破坏锥体以内, 不用计算y方向的柱对基础的冲切验算
2.5 柱下基础剪切验算
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b+2*h0 =780mm > B =350
X方向不需要进行抗剪计算:
h+2*h0 =780mm < H =1820
Y方向需要进行抗剪计算:
Y方向,高度H=400
Vs = pj*Al = 101.6* 0.329=33.43KN
0.7*βhs*ft*A0 = 0.7*1.00*1432.89*0.12 = 122.87KN
Y方向剪切验算满足
2.6 基础受弯及配筋计算
1. 因Mdx>0 , Mdy>0 此基础为双向受弯
2. 计算I-I截面弯矩
因ex ≤Bx/6=0.058m x方向小偏心
a=(Bx-bc)/2=(0.350-0.080)/2=0.135m
Pj1=((Bx-a)*(Pmax_x-Pmin_x)/Bx)+Pmin_x-G/A 实用文档
=((0.350-0.135)*(120.407-107.037)/0.350)+107.037-8.600/0.637 =101.750kPa
因ey ≤By/6=0.303m y方向小偏心
a=(By-hc)/2=(1.820-0.080)/2=0.870m
Pj2=((By-a)*(Pmax_y-Pmin_y)/By)+Pmin_y-G/A
=((1.820-0.870)*(115.119-112.325)/1.820)+112.325-8.600/0.637 =100.284kPa
βx=1.024
βy=1.025
MI_1=1/48*βx*(Bx-bc)2*(2*By+hc)*(Pj1+Pjmax_x) =1/48*1.024*(0.350-0.080)2*(2*1.820+0.080)*(101.750+106.907) =1.21kN*m
MII_1=1/48*βy*(By-hc)2*(2*Bx+bc)*(Pj2+Pjmax_y) =1/48*1.025*(1.820-0.080)2*(2*0.350+0.080)*(100.284+101.619)实用文档
=10.18kN*m
3. 计算配筋
1）计算Asx
Asx_1=γo*MI_1/(0.9*(H-as)*fy)
=1.0*1.21*106/(0.9*(400.000-40.000)*360)
=10.3mm2
Asx1=Asx_1=10.3mm2
Asx=Asx1/By=10.3/1.820=6mm2/m
Asx=max(Asx, ρmin*H*1000)
=max(6, 0.150%*400*1000)
=600mm2/m
选择钢筋10@125, 实配面积为628mm2/m。

2）计算Asy
Asy_1=γo*MII_1/(0.9*(H-as)*fy)
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=1.0*10.18*106/(0.9*(400.000-40.000)*360)
=87.3mm2
Asy1=Asy_1=87.3mm2
Asy=Asy1/Bx=87.3/0.350=249mm2/m
Asy=max(Asy, ρmin*H*1000)
=max(249, 0.150%*400*1000)
=600mm2/m
基础宽350mm，Asy=600x0.35=210mm2，选择钢,214, 实配面积为308mm2。

综上所述，条形基础选用如下配筋截面：
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2.7 局压验算
局压验算公式F l<=1.35*βc*βl*f c*A ln[《混凝土规范》第6.6.1条]下表数据单位Fl:kN; fc:N/mm2; Aln:mm2
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