2019某框架結構柱下條形基礎設計

2021-03-04 09:36:37 字數 6025 閱讀 4660

一、設計資料

1、某建築物為7層框架結構,框架為三跨的橫向承重框架,每跨跨度為7.2m;邊柱傳至基礎頂部的荷載標準值和設計值分別為:fk=2665kn、mk=572knm、vk=146kn,f=3331kn、m=715knm、v=182kn;中柱傳至基礎頂部的荷載標準值和設計值分別為:

fk=4231kn、mk=481knm、vk=165kn,f=5289kn、m=601knm、v=206kn。

2、根據現場觀察描述,原位測試分析及室內試驗結果,整個勘察範圍內場地地層主要由粘性土、粉土及粉砂組成,根據土的結構及物理力學性質共分為7層,具體層位及工程特性見附表。勘察鑽孔完成後統一測量了各鑽孔的地下水位,水位埋深平均值為0.9m,本地下水對混凝土無腐蝕性,對鋼筋混凝土中的鋼筋無腐蝕性。

3、根據地質資料,確定條基埋深d=1.9m;

二、內力計算

1、基礎梁高度的確定取h=1.5m 符合gb50007-2002 8.3.1柱下條形基礎梁的高度宜為柱距的的規定。

2、條基端部外伸長度的確定

據gb50007-2002 8.3.1第2條規定外伸長度宜為第一跨的0.25倍考慮到柱端存在彎矩及其方向左側延伸

為使荷載形心與基底形心重合,右端延伸長度為,計算過程如下:

a . 確定荷載合力到e點的距離:

得b . 右端延伸長度為:

3、地基淨反力的計算。

對e點取合力距即:,

即4、確定計算簡圖

5、採用結構力學求解器計算在地基淨反力pj作用下基礎梁的內力圖

彎矩圖(kn·m)

剪力圖(kn)

6、計算調整荷載

由於支座反力與原柱端荷載不等,需進行調整,將差值折算成調整荷載

對於邊跨支座為邊跨長度;為第一跨長度。

對於中間支座為第長度;為第跨長度。

故;;;

調整荷載作用下的計算簡圖:

調整荷載作用下基礎梁的內力圖

bc跨中m=-0.86kn·m;cd跨中m=-34.98kn·m ;

de跨中m=-2.325kn·m

彎矩圖(kn·m)

剪力圖(kn)

7、兩次計算結果疊加,得基礎樑得最終內力

三、基底壓力驗算

按《勘察報告》2005-054;鑽孔18處1.9m~2.7m深度範圍內的黃土物理指標如下

查 gb50007-2002表5.2.4承載力修正係數

及均小於0.85的粘性土;

1、不考慮寬度修正,只考慮深度修正的地基承載力特徵值:

2、確定基礎寬度

取3、經寬度和寬度修正的地基承載力特徵值

。4、驗算基底壓力

採用荷載標準值組合計算基底淨反力(與荷載基本組合時地基淨反力計算方法相同):

,滿足要求。

四、基礎配筋計算

1、基礎梁配筋計算

材料選擇混凝土;;

鋼筋採用二級鋼hrb335;;

墊層100mm厚。

基礎梁寬度 ;符合2.0~3.5的規定

驗算截面最小尺寸

考慮到鋼筋可能為雙排布置,故

,滿足要求

配筋計算**

2、正截面受彎配筋計算

注:等效矩形應力圖形係數;;取及大值

基礎梁選配鋼筋:頂部 1225全長貫通,腰筋按構造設定,詳見簡圖

底部 632全長貫通,大於底部總面積的1/3.

c、d支座底部附加鋼筋632 在1/3截斷

3、箍筋計算

截面尺寸符合要求(第1步第項已經驗算);

根據縱筋布置及根數確定為6肢箍,選用

斜截面受剪承載力;

a、(加密區)

b、(非加密區)

。五、基礎底板配筋計算

翼板按斜截面抗剪強度驗算設計高度;翼板端部按固定端計算彎矩,根據彎矩配置橫向鋼筋(橫向鋼筋採用16,).

1、 翼板的高度如計算簡圖所示,

取1.0m寬度翼板作為計算單元,

剪力設計值

斜截面受剪承載力

,滿足要求。

2、 橫向鋼筋計算

彎矩設計值;

配筋計算:截面抵抗矩係數

相對受壓區高度;

內力矩的力臂係數

鋼筋面積

實配16@110,分布筋。

六、沉降計算

1、 土層分層情況如下圖:

沉降計算採用荷載準永久組合,用角點法計算區域劃分如下:

例如:對於e點有

2、 地基變形計算深度算至強化閃長岩則,按gb50007-2002規定時且應滿足

3、 沉降計算

e點:對;

; 計算沉降經驗係數

首先計算變形計算深度範圍內壓縮模量的當量值

據gb50007-2002表5.3.5 ,得

所以邊柱e點樁基礎最終沉降量計算

,滿足gb5007-2002公式5.3.6要求。

d點:對;;

計算沉降經驗係數

首先計算變形計算深度範圍內壓縮模量的當量值

據gb50007-2002表5.3.5 ,得

所以中柱d點樁基礎最終沉降量計算

,滿足gb5007-2002公式5.3.6要求。

4) d點和e點沉降差

中柱d點最終總沉降量與邊柱e點最終總沉降量之差

-=34.0194mm-29.1672mm=4.8522mm

滿足gb5007-2002表5.3.4要求

附圖1附圖2

附圖3柱下條形基礎簡化計算及其設計步驟

在pkpm中,沒有專門的柱下條基計算,但是框架結構,柱下如果採用條形基礎,那麼可以用地基樑來計算,即它可以承擔地基反力,計算是採用彈性地基梁計算。

我在指導畢業設計時遇到了這個問題,但用下面方法解決了:注意每一步

1。讀入地質資料輸入

2。引數輸入包括基本引數(主要是地基承載力特徵值)和地梁筏板引數(主要是基床反力係數、地梁相關材料引數、鋼筋調整引數、梁肋朝向)

3。網格輸入(軸線延伸命令修改形成懸挑地基梁軸線)

4。修改荷載引數、讀取荷載

5。定義地基梁(必須定義梁肋高和梁肋寬,地梁翼緣寬度可隨意給出但應大於梁肋寬因為退出互動步驟時程式會給出調整翼緣寬度的機會)並布置地基梁

6。退出互動步驟:注意第一修改地梁翼緣寬度第二檢查是否生成彈性地基梁計算用資料檔案(即出現相關荷載值、相應座標、地基反力、修正後地基承載力等資訊)

7。彈性地基梁/基礎沉降計算:

7-01:檢查地質資料是否正確

7-02:設定計算引數(注意:應採用完全柔性假定、地下水高度需要修改)

7-03:進入附加反力圖標,選擇沉降計算選單進行沉降計算,之後可檢視相關需要資料

8。彈性地基梁/結構計算

8-01:選擇是否進行交叉底面積重複利用計算、修改地基梁引數(注意:地梁計算時採用的內力)、選擇計算採用的模型(可採用satwe、tat生成的上部基礎剛度)進行計算

8-02檢視相關荷載工況下的內力圖

9。彈性地基梁/參看結果(正常操作)

10。彈性地基梁施工圖(正常操作

提要:本文對常用的靜力平衡法和倒樑法的近似計算及其各自的適用範圍和相互關係作了一些敘述,提出了自己的一些看法和具體步驟,並附有柱下條基構造表,目的是使基礎設計工作條理清楚,方法得當,既簡化好用,又比較經濟合理.

適用範圍: 一

柱下條形基礎通常在下列情況下採用:

1.多層與高層房屋無地下室或有地下室但無防水要求,當上部結構傳下的荷載較大,地基的承載力較低,採用各種形式的單獨基礎不能滿足設計要求時.

2.當採用單獨基礎所需底面積由於鄰近建築物或構築物基礎的限制而無法擴充套件時.

3.地基土質變化較大或區域性有不均勻的軟弱地基,需作地基處理時.

4.各柱荷載差異過大,採用單獨基礎會引起基礎之間較大的相對沉降差異時.

5.需要增加基礎的剛度以減少地基變形,防止過大的不均勻沉降量時.

其簡化計算有靜力平衡法和倒樑法兩種,它們是一種不考慮地基與上部結構變形協調條件的實用簡化法,也即當柱荷載比較均勻,柱距相差不大,基礎與地基相對剛度較大,以致可忽略柱下不均勻沉降時,假定基底反力按線性分布,僅進行滿足靜力平衡條件下樑的計算.

計算圖式二

1.上部結構荷載和基礎剖面圖

2.靜力平衡法計算圖式

3.倒樑法計算圖式

三.設計前的準備工作

在採用上述兩種方法計算基礎梁之前,需要做好如下工作:

1.確定合理的基礎長度

為使計算方便,並使各柱下彎矩和跨中彎矩趨於平衡,以利於節約配筋,一般將偏心地基淨反力(即梯形分布淨反力)化成均布,需要求得乙個合理的基礎長度.當然也可直接根據梯形分布的淨反力和任意定的基礎長度計算基礎.基礎的縱向地基淨反力為:

式中 pjmax,pjmin—基礎縱向邊緣處最大和最小淨反力設計值.

∑fi—作用於基礎上各豎向荷載合力設計值(不包括基礎自重和其上覆土重,但包括其它區域性均布qi).

∑m—作用於基礎上各豎向荷載(fi ,qi),縱向彎矩(mi)對基礎底板縱向中點產生的總彎矩設計值.

l—基礎長度,如上述.

b—基礎底板寬度.先假定,後按第2條文驗算.

當pjmax與pjmin相差不大於10%,可近似地取其平均值作為均布地基反力,直接定出基礎懸臂長度a1=a2(按構造要求為第一跨距的1/4~1/3),很方便就確定了合理的基礎長度l;如果pjmax與pjmin相差較大時,常通過調整一端懸臂長度a1或a2,使合力∑fi的重心恰為基礎的形心(工程中允許兩者誤差不大於基礎長度的3%),從而使∑m為零,反力從梯形分布變為均布,求a1和a2的過程如下:

先求合力的作用點距左起第一柱的距離:

式中,∑mi—作用於基礎上各縱向彎矩設計值之和.

xi—各豎向荷載fi距f1的距離.

當x≥a/2時,基礎長度l=2(x+a1), a2=l-a-a1.

當x

按上述確定a1和a2後,使偏心地基淨反力變為均布地基淨反力,其值為:

式中, pj—均布地基淨反力設計值.

由此也可得到乙個合理的基礎長度l.

2.確定基礎底板寬度b.

由確定的基礎長度l和假定的底板寬度b,根據地基承載力設計值f,一般可按兩個方向分別進行如下驗算,從而確定基礎底板寬度b.

基礎底板縱向邊緣地基反力:

應滿足基礎底板橫向邊緣地基反力:

應滿足式中, pmax, pmin—基礎底板縱向邊緣處最大和最小地基反力設計值

p'max, p'min—基礎底板橫向邊緣處最大和最小地基反力設計值

g—基礎自重設計值和其上覆土重標準值之和,可近似取g=20bld,d為基礎

埋深,但在地下水位以下部分應扣去浮力.

. ∑m'—作用於基礎上各豎向荷載、橫向彎矩對基礎底板橫向中點產生的總

彎矩設計值.

其餘符號同前述

當∑m'=0時,則只須驗算基礎底板縱向邊緣地基反力

當∑m=0時,則只須驗算基礎底板橫向邊緣地基反力.

當∑m=0且∑m'=0時(即地基反力為均布時),則按下式驗算,很快就可確定基礎底板寬度b:

式中, p—均布地基反力設計值.

3.求基礎梁處翼板高度並計算其配筋

先計算基礎底板橫向邊緣最大地基淨反力pmax和最小地基淨反力pmin,求出基礎梁邊處翼板的地基淨反力pj1,如圖,再計算基礎梁邊處翼板的截面彎矩和剪力,確定其厚度h1和抗彎鋼筋面積.

右圖中, p—翼板懸挑長度, b1 =(b- b0)/2

h1—基礎梁邊翼板高度

b0,h—基礎梁寬和樑高

基礎底板橫向邊緣處地基淨反力

式中, s—從基礎縱向邊緣最大地基反力處開始到任一截面的距離.

其餘符號同前述

基礎梁邊處翼板地基淨反力

基礎梁邊處翼板每公尺寬彎矩

基礎梁邊處翼板每公尺寬剪力

若∑m'=0時,則上述m,v表示式為

若∑m=0時,則上述m,v表示式為

但p'j1和p'j2公式中的p'jmax和p'jmin可簡化為

若∑m=0和∑m'=0時,則上述m,v表示式為

基礎梁邊處翼板有效高度

基礎梁邊處翼板截面配筋

式中, fc—混凝土軸心抗壓強度設計值.

fy—鋼筋抗拉強度設計值.

其餘符號同前述

4.抗扭

當上述∑m'≠0時,對於帶有翼板的基礎梁,一般可以不考慮抗扭計算,僅從構造上將梁的箍筋做成閉合式;反之,則應進行抗扭承載力計算.

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