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fa 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 F11080kN1000kN1200kN1200kN1200kN1000kN 柱荷载F kN F21310kN1200kN1400kN1400kN1400kN1200kN L16m5 4m7 2m7 2m5 4m5 2m 柱间距L m L29m7 2m9m9m7 2m6m 基础埋深d 1 5m1 5m2m2m1 5m1 5m 承载力特征值 fa 120kPa120kPa150kPa120 kPa 150kPa 120kPa 二 设计要求二 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 3 3 柱下条形基础计算书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 F1F2L1L2 基础埋深 d 承载力特征值 fa 2 7 1200kN1400kN7 2m9m2m150kPa 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 据合力矩定理 以 A 点为参考点 则有 c x 1400 7 2 1400 7 2 2 1400 7 2 3 1400 7 2 4 1200 7 2 5 18 1200 2 1400 4 iki c ik F x xm 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 取边跨的 0 25 倍 可先选定 再按照合力作 1 a 2 a 1 a 用点与基底形心相重合的原则 确定和 2 aL 取 1 7 2 0 251 8am 1 2 2 18 1 8 39 6 c Lxam 2 39 67 2 5 1 81 8am 3 按地基持力层的承载力确定基础梁的宽度b 1200 2 1400 4 1 8 20 39 6 15020 2 k a F bm L fd 4 地基承载力验算 20 2 39 6 1 82851 2 k GkN kNFk8000 满足 80002851 2 152 21 2180 1 8 39 6 kk ka FG pkPafkPa bL 总 2 4 肋梁高度及翼板高度确定 采用 C25 混凝土 2 27 1 mmNft 基底沿宽度 b 方向的净反力为 2 8000 112 2 1 8 39 6 k n F pkN m bL 悬臂根部剪力设计值 0 3 112 2 0 90 15 84 15 22 n b VpkN m 翼缘板有效高度 取 3 0 6 84 15 10 94 7 0 70 7 1 1 27 101 ht V hmm f l 等厚翼板 mmh200 0 肋梁高取mmLh9007200 8 1 8 1 1 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 1200 2 1400 4 202 02 39 6 k nj F qbpkN 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 4280 572 0 5 0 5 0 5 0 5 0 572 0 428 327 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 5810 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 1450 193 0 01 0 03 0 03 弯矩分配 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 2 lqmM nii 查阅相关弯矩系数法参考文献得 0 105 0 079 BECD mmmm 所以 2 0 105 202 02 7 21099 64 BE MMkN m 2 0 015 202 02 7 2827 34 CD MMkN m 跨中弯矩 22 111099 640 202 02 7 2759 27 8282 BA A BA B MM MqLkN m 22 111099 64827 34 202 02 7 2345 60 8282 CB B CB C MM MqLkN m 22 11827 34827 34 202 02 7 2481 75 8282 DC D CD C MM MqLkN m 345 60 D EB C MMkN m 759 27 E FA B MMkN 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 lqV nA 左 1 2 BA nA MM Vq l l 右 1 2 BA nB MM Vq l l 左 1 2 CB nB MM Vq l l 右 1 2 CB nC MM Vq l l 左 lqV nC 2 1 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 6632 4822 3748 6706 0727 3727 3706 0748 6822 3632 4363 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 05 AF RRkN 1570 68 BE RRkN 1433 26 CD RRkN 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 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20 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 0 9 s 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 0 9 A B s y M A f h 梁高 最小保护层厚度 900hmm 45cmm 则有效截面高度 0 90045855hmmmmmm 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 ABCA BB CC D MkN m 327 27640 331010 26375 44857 04452 05 0 0 9 s y M A h f 2 mm 127024843919145633251754 选配钢筋2 28 4 28