基础工程课程设计计算书(修改)

基础工程课程设计计算书
一、工程概况
某写字楼为钢筋混凝土框架结构，楼高6层，采用钢筋混凝土柱下条形基础。底层平面见示意图。框架柱截面尺寸为500×500，
二、 根据地质资料可知确定基础埋深：
根据地质资料进入土层1.7m为粘土层，其基本承载理fak＝175kPa,为最优持力层，基础进入持力层大于30cm，基础埋深为2m。
1．材料
设计所用混凝土为C25:fck=16.7N/mm2,ft=1.27N/mm2
fc=11.9N/mm2,Ec=2.8×104N/mm2
受力钢筋用热轧HRB335级:fy=300N/mm2,fy’=300N/mm2
Es=2.0×105N/mm2
箍筋钢筋用热轧HRP235级: d≤10mm,fy=210N/mm2,fy’=210N/mm2Es=2.1×105N/mm2
垫层：100mm厚C10素混凝土
2．地基梁截面尺寸：
（1）梁高H0初步取H0=1.2m，经验算，满足柱距及截面要求：
悬臂刚度要求：H0>L0/4，梁的整体刚度要求：H0>2%L
（2）梁的宽度和翼板尺寸
a)梁的宽度ａ取500mm = 400+100mm
b)梁翼板外边缘高度hi"取200mm
hi按抗剪强度确定
Vmax=pjl’= 140.28×0.75 = 105.21kN/m
pj是单位面积上净反力(kPa)， = 140.28kN/m2
2．配筋计算
,查表
= mm2, 实配 6φ12
3．构造筋
本设计中梁高=1200mm>700，故须配置构造筋，这里纵向放置Ф8@300，并设置拉筋。
纵向钢筋最终配筋见施工图。
（四）、地基梁斜截面抗剪强度设计：
斜截面抗剪强度设计主要是确定是否应设弯起钢筋经以及箍筋的直径和间距，在实际设计中可先设弯筋数目，求出所需的箍筋，或先设箍筋求出所需的弯起筋。
箍筋肢数根据梁宽a定，本设计宽度a较大时，可取4肢箍（n=4），箍筋直径根据梁高度h确定，弯起钢筋的弯角按梁高H确定，当h>800mm时，应取600。
fa=fak+ηd×rm(d-0.5)=(175+1.0×18(2-0.5) kPa =202 kPa
第二步:验算基础底面面积
A=FA/(fa－rGd)= 12837kN/(202-20×2)=12837/214.04=79.2m2
L×b=(2.7×33)=89.1m2>A=79.2m2
符合要求
第三步:计算基底附加压力
As=
配受力钢筋Ф20@150(As=2094.7mm2),配Ф8@250的分布筋.
七、基础梁纵向内力计算及配筋
第一步:确定基础净反力
∑Fi=1775+2150＋2587＋2400＋2150＋1775＝12837kN
∑M=(2587-2150)×3KN.m=1311KN.M
W=bL2/6=(2.7×332)/6=490.05M3
跨中弯矩均小于0.7ftah0= 436.98kN 所以，箍筋按构造配筋，选用φ8@300四肢箍
（五）、地基梁翼板配筋计算
1．翼板配筋按悬臂梁计算，在纵向取1m单元宽，计算简图如下所示：
l’=0.75a
Pj=140.28kN／m2Mmax=pjl’2/2=140.28×0.752/2 =29.59kN/m
P0=Pk－rmd=(FA+Gk)/A－rmd=(12837+20×2×33×2.7)/(33×2.7)－15×1.7 KPa =158.57Kpa
第四步:计算下卧层顶面附加压力和自重应力为
Z=1.7+3.5－2=3.2m>0.5b=0.5×2.7=1.35m
α=ES1/ ES2=9/3=3
由表1-17查的 =230,下卧层顶面的附加压力为
折算为线荷载时: Pjmax=(146.75×2.7) KN/m =396.225KN/m
pjmin=(141.39×2.7) KN/m =381.753 KN/m
为计算方便,各柱距内的反力分别取该段内的最大值
第二步确定固端弯矩
⑵ 分配系数
ＥＩＥＩＥＩ
各杆线刚度ｉAB＝ ─── ;ｉBC＝ ─── ;ｉCD＝ ───
（3）伸入梁支座范围内纵向受力钢筋数量：当梁宽≥150mm时，不应少于2根，应当满足锚固长度。
（4）弯起钢筋的弯起角一般是45°，当梁高>800mm，可用60°。箍筋的直径在梁高>800mm时，应≥8mm。
（5）架立筋直径≥8mm，钢筋保护层厚度≥3.5cm（有垫层）。
（6）梁截面高度>700mm时，梁的两侧沿高度每隔300~400mm应各设一根直径不小于10mm的纵向构造钢筋，且应设拉筋。
当h>800mm时，梁中箍筋的最大间距要求如下：
当V>0.07fcah0时，Smax=300mm
V≤0.07fcah0时，Smax=500mm
受剪面应当满足:
hw/a≤4时，V≤0.25fcah0
hw/a≥6时，V≤0.2fcah0
4<hw/a<6时，按直线内插法取用
hw/a= （1135-200）/500 = 1.87 < 4 ， 受剪面应满足：Vmax=1252<0.25fcah0= 1362 kN
1.566
分配系数μBA＝ =0.43 ;μBC＝ = =0.57
μCB＝ = =0.47;μCD＝ = =0.53
（三）、地基梁正截面抗弯强度设计
地基梁的配筋要求基本上与楼面梁相同。一些构造要求如下：
（1）梁高大于300mm，纵向受力筋d≥10mm，一般取d=12~32mm。
（2）净距≥2.5~3.5cm，且大于受力筋直径d。
W=bL2/6=(2.7×332)/6=490.05M3
折算成线荷载时,
Pjmax= FA/Lb+∑M/w=12837kN/(33×2.7)+ 1311KN.M
/490.05M3=144.07+2.68=146.75 KN/M2
Pjmin= FA/Lb-∑M/w=12837kN/(33×2.7)-1311KN.M/490.05M3
3．支座、跨中截面配筋
a
H0
hf’=(hi’+hi)/2
bf’=bi’
（1）支座配筋计算
支座A﹑D弯矩大小相差不多，支座A﹑D配筋取一样.h0=H0-保护层厚度 = 1200 - 35 = 1165 mm
地基梁下部受拉，因受拉区混凝土的抗拉强度不考虑，在极限状态下，翼板混凝土已开裂，退出工作，不起作用，计算时仍按a×H0的矩形梁进行，取最大弯矩计算：M= ,V最大剪力=1252KN
初定基础的埋置深度2m＞0.5m，应对持力层承载力进行深度修正，即：
f＇＝fk＋ηd·γ0（ｄ－ 0.5 ）
= 175 + 1.0×（（15×1.7 + 18 × 3.5）／5.2）×（2.0-1.0）= 192.0 kPa < 1.1fk= 192.5kPa
ｂ≥ =
= 2.56m ,取 b = 2.7m
=144.07-2.68=141.39 KN/M2
Pjmax=146.75 KN/M2<1.2fak=1.2×175=210 KN/M2
1/2(Pjmax+ Pjmin)=1/2(146.75+141.39)=144.07<175 KN/M2
满足要求.
五、地基软弱下卧层的验算
第一步:地基承载力特征值修正
Ｌ＝ 2（ｘc＋Ｌａ）= 2×(15+1.5) = 33m
三、确定基础受力：
表1柱荷载值表
轴号
①
②
③
④
⑤
⑥Leabharlann Baidu
A
1775
2150
2587
2400
2150
1775
B
1775
2150
2587
2400
2150
1775
C
1775
2150
2587
2400
2150
1775
注：单位kN。
按地基持力层的承载力确定基础梁的宽度ｂ。
满足要求.
六、底板配筋计算
第一步:确定混凝土及钢筋强度
选用混凝土强度等级为C25,查得ft=1.27Mpa,采用HPB235钢筋得fy=210Mpa.
第二步:确定地基净反力
Pjmax= FA/Lb+∑M/w=12837kN/(33×2.7)+ 1311KN.M
/490.05M3=144.07+2.68=146.75 KN/M2
Pjmin= FA/Lb-∑M/w=12837kN/(33×2.7)-1311KN.M/
490.05M3=144.07-2.68=141.39 KN/M2
第三步:计算截面I距基础边缘的距离
bi=0.5×(2.7－0.24)=1.23m
第四步:计算截面的剪力设计值
VI=bi/2b[(2b－bi)pjmax+bi×pjmin]
=
第五步:确定基础的有效高度
h0≥
基础高度可根据构造要求确定,边缘高度取250mm,基础高度取h=350mm,有效高度h0=(350－50)=300mm＞201.34mm,合适.
第六步:验算基础截面弯矩设计值
MI=0.5VI×bi=0.5×179×1.23=110.1KN.m/m
第七步:计算基础每延长米的受力钢筋截面面积并配筋
Pj= = = 144.07 kN／m2
V = (b-a) Pjl = (2.7-0.5)×144.07 = 158.48 kN
hi≥ = = 190.25 mm ,取hi= 200 mm
c)翼板的有效计算宽度bi′，按楼面独立梁考虑，据
按跨度L考虑bi′=L/3= L/3 = 6×103/3 = 2000mm
则持力层的地基承载力设计值f＝f＇ = 192.5 kPa
四、条形基础地基承载力验收.
1.上部结构荷载和基础剖面图
∑Fi=1775+2150＋2587＋2400＋2150＋1775＝12837kN
∑M=(2587-2150)×3KN.m=1311KN.M
为了增加抗弯刚度,将基础长度L平行于弯度作用方向,则基础底部抗弯刚度
三、确定基础梁的长度和外伸尺寸。
设基础梁两端外伸的长度为ａ1、ａ2，两边柱之间的轴线距离为ａ。为使其合力作用点与根据荷载的合力通过基底形心，按形心公式确定基础两端向外延伸出边柱外。但伸出长度也不宜太大，这里取第一跨距(AB跨)的0.25倍,即取a=0.25×6=1.5m。ｘc确定后，可按合力作用点与基底形心相重合的原则，定出基础梁的长度Ｌ,则有：
Pjmax= FA/Lb+∑M/w=12837kN/(33×2.7)+ 1311KN.M
/490.05M3=144.07+2.68=146.75 KN/M2
Pjmin= FA/Lb－∑M/w=12837kN/(33×2.7)-1311KN.M/490.05M3
=144.07-2.68=141.39 KN/M2
二、绘制施工图
施工说明：
1．本设计与施工应符合有关的设计与施工验收规范的要求。本工程要求地基持力层为可塑性黏土，承载力标准值fk=196kPa，施工中如地基情况与原设计不同时，应及时联系现场解决。
2． 基础采用C20混凝土，受力筋采用HRB335级热轧钢筋，记为Φ114、Φ16、Φ18、Φ20、Φ28，架立筋、箍筋采用HPB235级热轧钢筋，记为Φ8、Φ12。垫层采用C10混凝土，100mm厚。
3．基坑开挖时应注意保持坑底的原状结构，基坑开挖并经验槽后应立即浇混凝土垫层，不益长期暴露。
=
（2）跨中配筋计算：
跨中是基础上部受拉，下部受压（翼板受压），应考虑其作用，按T形截面计算，取最大值，计算结果参见下表：
计算
截面
M
(KN﹒m)
fcmbf’hf’(h0-hf’/2)
配筋
实配面积
(mm2)
跨中
550.85
322.56×106
0.083
0.975
1569.4
8φ16
1608
M<fcmbf’hf’(h0-hf’/2),属于第一类T形梁，按bf’×H0矩形进行计算。
PZ= =
下卧层顶面处的自重应力
PCZ=(15×1.7+18×3.5)=88.5Kpa
第五步:验算下卧层承载力
下卧层顶面以上土的加权平均重度
rm=
下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值
=[90+1.0×17.01×(5.2-0.50)]=170.23kPa
PZ+PCZ=(3.12Kpa +88.5Kpa)=91.62 Kpa≤faz=170.23kPa