柱下条形基础课程设计

课程设计
课程名称：基础工程
设计题目：柱下钢筋混凝土条形基础设计
院系：土木工程
专业：
年级：
姓名：
指导教师：
一、基本资料
图1为某框架结构柱网布置图。

已知B轴线上边柱荷载设计值F1，中柱荷载设计值F2，初选基础埋深为d，地基土承载力特征值f a，设计参数的值见表1，试设计B轴线上条形基础JL—2。

图1 柱网平面布置图
表1 设计参数
项目
学号尾
数（0，5）
学号尾数
（1，6）
学号尾数
（2，7）
学号尾
数（3，8）
学号尾数
（4）
学号尾数
（9）
柱荷载F (kN) F
1
1080kN 1000kN 1200kN 1200kN 1200kN 1000kN
F
2
1310kN 1200kN 1400kN 1400kN 1400kN 1200kN
柱间距L
(m) L
1
6m 5.4m 7.2m 7.2m 5.4m 5.2m
L
2
9m 7.2m 9m 9m 7.2m 6m
基础埋深d 1.5m 1.5m2m2m 1.5m 1.5m
承载力特征值
f
a 120kPa 120kPa 150kPa 120 kPa
150kPa
120kPa
二、设计要求
1. 进行基础平面布置；
2. 确定基础底宽、长度、肋梁高度、翼板厚度；
3. 取结构计算简图；
4. 结构计算，按倒梁法计算基础内力。

5、根据内力进行配筋。

（不要求，建工卓班的可用PKPM计算后输出配筋图）
三、柱下条形基础计算书 1、基础平面布置
根据学号整理相应设计参数数据如下表1：
表1 题目各类设计数据参数表
学号尾数 F 1
F 2 L 1 L 2 基础埋深d 承载力特征值
f a （2，7）
1200kN
1400kN
7.2m
9m
2m
150kPa
由题目可知，根据以上设计参数，画出基础平面布置图如图1所示：
图3.2.1 基础平面布置图 2、确定基础底宽、长度、肋梁高度、翼板厚度 1) 求荷载合力重心位置
设合力作用点与边柱A 的距离为c x ，据合力矩定理，以A 点为参考点，则有：
14007.214007.2214007.2314007.2412007.25
181200214004
ik i
c ik
F x x m
F
⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=
=
=⨯+⨯∑∑2)确定基础梁的长度和外伸尺寸
基础梁两端外伸长度为1a 、2a ，取边跨的0.25倍。

可先选定1a ，再按照合力作用点与基底形心相重合的原则，确定2a 和L ： 取17.20.25 1.8a m =⨯=
12()2(18 1.8)39.6c L x a m =+=⨯+=
239.67.25 1.8 1.8a m =-⨯-=
3）按地基持力层的承载力确定基础梁的宽度b
1200214004
1.8(20)
39.6(150202)
k
a F
b m L f d ⨯+⨯=
=
=-⨯-⨯∑
4）地基承载力验算
20239.6 1.82851.2k G kN =⨯⨯⨯=，kN F k 8000=∑
80002851.2
152.2 1.21801.839.6
k
k
k a F
G p kPa f kPa bL ++=
=
=<=⨯∑总
（满足）
2.4 肋梁高度及翼板高度确定 采用C25混凝土，2/27.1mm N f t = 基底沿宽度b 方向的净反力为
28000
112.2/1.839.6
k
n
F p kN m bL
==
=⨯∑
悬臂根部剪力设计值
0.3
()112.2(0.90.15)84.15/22
n b V p kN m =-=⨯-=
翼缘板有效高度3
06
84.151094.70.70.71 1.27101h t V h mm f l β⨯≥==⨯⨯⨯⨯，取mm h 2000=（等厚翼板）。

肋梁高取mm L h 90072008
1
811=⨯==
3、基础梁的内力计算（倒梁法）
1）根据倒梁法原理，实质为将基础倒置作为多跨连续梁，将外力荷载视为支座，将地基净反力与柱脚的弯矩视作基础梁上的荷载，作出题目的倒梁法计算简化图如图2：
图3.2.2 倒梁法计算简图
2）计算基础沿纵向的地基净反力
1200214004
202.02.39.6
k
n j F
q bp kN m L
⨯+⨯==
=
=∑
3）用弯矩分配法计算梁的初始内力和支座反力 为方便计算，将倒梁法计算简图图分解为以下两部分：
（a ）五跨连续外伸部分受局部荷载
（b ）五跨等跨连续梁受均布荷载
图3.2.3 计算分解图
① 针对图3.2.3（a ）情况，使用弯矩分配法
0.428 0.572 0.5 0.5 0.5 0.5
0.572
0.428 弯矩分配
327.27 → 163.64 -70.03 -93.61 → -46.8 11.7 ← 23.4
23.4 → 11.7 -46.8
← -93.61
163.64
-70.03
-5.01 -6.69 → 3.345 8.775 ← 17.55 17.55
→ 8.775
-1.358 ← -2.715 -2.715 → -1.358 -2.51
← -5.019
-3.756 0.581 0.777 → 0.388 0.967 ← 1.934 1.934
→ 0.967
-0.338 ← -0.677 -0.678 → 0.339 -0.276
← -0.553
-0.414
0.145 0.193 → 0.01
-0.03 -0.03
-0.005 -0.005
最终弯矩 327.27 89.33 -89.33 -29.78 29.74 29.135 -30.132 -89.44
89.44 327.27
处理 327.27 89.38 89.38 -29.70 29.70 29.70 29.70 -89.38 89.38 327.27
根据弯矩分配法结果，绘出弯矩图：
图3.2.4 （a ）情况弯矩图
② 针对图3.2.3（a ）情况，使用弯矩系数法
对与等跨连续梁受均布荷载，这里直接采用弯矩系数法公式：
2l q m M n i i =
查阅相关弯矩系数法参考文献得：
0.105,0.079B E C D m m m m ==-==-
所以
20.105202.027.21099.64B E M M kN m ==-⨯⨯=⋅ 20.015202.027.2827.34C D M M kN m ==-⨯⨯=⋅
跨中弯矩
22111099.640
202.027.2759.278282
B A A B A B M M M qL kN m --++=-+=-⨯⨯+=-⋅
22111099.64827.34
202.027.2345.608282
C B B C B C M M M qL kN m --++=-+=-⨯⨯+=-⋅
2211827.34827.34
202.027.2481.758282
D C D C D C M M M qL kN m --++=-+=-⨯⨯+=-⋅
345.60D E B C M M kN m --==-⋅ 759.27E F A B M M kN m --==-⋅ 绘制弯矩图 如下:
图3.25 （b ）情况弯矩图
③ 将图3.2.4、图3.2.5两部分弯矩叠加，即为按倒梁法计算所得的条形基础梁弯矩图（画出叠加后的弯矩图如下所示）。

图3.2.6 基础梁弯矩图
④ 肋梁的剪力计算（利用反对称性 可计算D 、E 、F 截面）
0,l q V n A ＝左；,12B A n A M M V q l l
--右＝
,12B A n B M M V q l l -+左＝；1
2C B n B M M V q l l
--、右＝
1
2C B n C M M V q l l
-+、左＝；l q V n C 21＝、右
通过计算得各支座剪力如下表：
表2 各支座剪力计算结果（kN ）
,A V 左 ,A V 右 B,V 左 ,B V 右 ,C V 左 ,C V 右 ,D V 左 ,D V 右 ,E V 左 ,E V 右 ,F V 左 ,F V 右
363.6 632.4 822.3 748.6 706.0 727.3 727.3 706.0 748.6 822.3 632.4 363.6 ⑤ 校核支座反力与对应柱的轴向力
经计算，支座反力值如下：
996.05A F R R kN ==,1570.68B E R R kN ==,1433.26C D R R kN ==
A 轴柱：(363.6632.4)1200
17.%1200
A +-∆=
=-
B 轴柱：(748.6822.3)1400
12.2%1400
B +-∆=
= C 轴柱：(727.3706.0)1400
2.4%1400
C +-∆=
= 验证得剪力计算误差小于20%±，所以不必对基础梁弯矩进行调整，弯矩图以图3.2.6为最终结果。

根据计算结果做出基础梁剪力图如图：
图3.2.7 基础梁剪力图
四、基础梁配筋计算
根据前面步骤得出的基础梁的弯距图和剪力图，对各支座、跨中进行正截面和斜截面强度计算以及配筋计算。

主筋可用HRB335级钢筋，箍筋用HPB235级钢筋。

混凝土取C20。

1. 正截面强度计算
基于基础梁断面较大，配筋率不很高的特点，往往可采用简化公式计算：
0.9s y M
A f h =
计算跨中配筋面积时，按T 形截面进行配筋计算。

先判断属于第一类或第二类T 形截面，然后进行配筋计算。

一般基础梁截面尺寸较大，多属于第一类T 形截面，钢筋面积为：
0.9A B
s y M A f h -=
梁高900h mm =；最小保护层厚度45c mm = 。

则有效截面高度090045855h mm mm mm =-=； 则进行基础梁正截面配筋计算如下表：
表3 正截面抗剪计算
截面 A B C A-B B-C C-D /()M kN m ⋅ 327.27 640.33 1010.26 375.44 857.04 452.05
00.9s y
M A h f =
2/mm
1270 2484 3919 1456 3325 1754
选配钢筋
228φ 428φ 628φ 228φ 528φ 328φ
2、斜截面抗剪计算
表4 斜截面抗剪计算
截面
A B C
左 右 左 右 左 右 /V kN
363.63 -632.41 822.13 -748.55 705.99 -727.27
00.7/t f bh kN 760.01
选用箍筋
516∅
816∅
716∅
21/sv sv A nA mm = 1608 00
1.250.7yv sv t f A h S V f bh =
-
300。