箱形基础课程设计

箱形基础设计摘要基础的设计不仅要考虑上部结构的具体情况和要求，还要注意地层的具体条件。通过完成基础的设计，进一步了解基础设计的原理和计算方法，更多的认识相关的设计规范，有助于我们对基础设计的初步掌握。一、箱形基础课程设计任务书1、工程概况某12层建筑上部采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，000以上高度390M，标准层高32M，顶层高38M（000相当于箱形基础顶面标高，室内外高差05M）,框架结构，纵向梁截面为035M045M，柱截面为07M07M。地下一层，采用箱形基础，上部结构及箱形基础条件如图所示。2、设计资料（1）抗震设防8度近震。（2）工程地质条件如图所示。（3）上部结构荷载见表所示。（4）土压力计算指标填土的黏聚力C0，内摩擦角20，天然重度，地表均布活荷载Q10KN/M2。3/019MKN5材料混凝土000以上C30，以下C20，抗渗强度等级S。6表一000处竖向集中荷载标准值（KN）轴线号ABCD恒载活载恒载活载恒载活载恒载活载1116631901141882581141892581167661901220096381224245570226922570222881381232002638122393457022692857022340938124202383812237925702311735702254213812518923381224309570226886570225303381262013738122430357022430357022013838127206063812220915702250915702206033812823019381224705570225327570222691381292003838122390157022680757022241838121020103381224355570226505570222801381211117421901142512581142012581165961901表二各层水平地震力（横向）（KN）层号123456789101112水平地震力FI1002190529534002495255016502680375038002810386023、设计任务（1）验算箱形基础的尺寸及构造（2）验算地基的强度及变形（3）箱形基础结构设计1）确定基底反力分布，计算上部结构物的折算刚度，箱形基础的刚度。2）箱形基础的顶板、底板计算（内力、配筋及抗剪强度验算），顶板和底板横向只考虑局部弯曲作用，底板纵向考虑整体弯曲和局部弯曲的共同作用。3箱形基础的内、外墙体计算（内力、配筋及抗剪强度验算）。4）绘制箱形基础的底板配筋图。二、箱形基础地基计算1、验算箱形基础的尺寸及构造1箱形基础的尺寸及构造如下墙体厚度外墙300MM内墙250MM板厚顶板350MM底板500MM2箱形基础水平截面积验算纵墙水平截面积（0310600251060）266M2横墙水平截面积03（482448）20254818288M2墙体总面积66288948M2基础面积（1060052）（482448052）793M201191/10满足要求基础面积墙体总水平截面积793840703/5（满足要求）墙体总水平截面积纵墙水平截面积6（3）基础高度验算箱形基础高度（总高）H0535035435M3M且1/20L1/20603M435/391/897,在1/81/12之间，满足要求。建筑物高度箱基高度1/13791/18,满足要求。箱基长度箱基高度106354（4）基础埋深及验算D43505385M6M时，按6M计；D基础埋置深度，对于箱形基础，从室外底面标高算起，当D08WA含水比0800151214大面积压实填土压实系数大于095、粘粒含量的粉土10C最大密度大于21T/M3的级配砂石001520粉土粘粒含量的粉土C粘粒含量的粉土1003051520E或I大于等于085的黏性土L粉砂、细砂（不包含很湿与饱和时的稍密状态）中砂、粗砂、砾砂和碎石土032030163044注强风化和全风化的岩石，可参照风化成的相应土类取值，其他状态下的岩石不修正；地基承载力特征值按深层平板载荷试验确定，取0。D查表得230KPA,03,15,18KN/M3AKFBDB13M6M按6M计D43503405MMIH3/81705432187MKN代入得23003186315178840505AF3411KPA（3）验算16708KPA0满足要求IN3256KPA0PAKF14131004021110070402注为变形计算深度范围内压缩模量的当量值，为SESE/SIIIAI第I层土附加应力系数沿土层厚度的积分值。基础底面下第I层土的压缩模量，MPA；SI、基础底面至第I层土、第I1层底面的距离，MIZ1I、基础底面计算点至第I层土，第I1层土底面范围内的IAI平均附加应力系数，可按地基基础规范附录K采用。N地基沉降计算深度范围内所划分的土层数。对于本题，有KPAP81677932046187DM4950由于954KPA000007满足要HB100391551求三、箱形基础结构设计根据高层建筑箱形基础与筏形基础技术规范（JGJ699），当箱形基础符合构造要求时，结构设计可不考虑风荷载及地震作用的影响。1、顶板计算（1）地下室房间顶板局部弯曲产生的弯矩采用根据弹性薄板理论公式编制的实用表格进行计算，地下室底板可视为支承在箱形基础墙体上的连续板，其内区格板边界可视为固定，边角区格的外边界根据墙对板的实际约束情况确定，本题近似按固定边考虑，如图所示。荷载板自重0352588KN/M2活荷载15KN/M2荷载设计值12881415127KN/M208050684YXI按四周边固定的双向板计算。有双向板计算系数表得0027112748279KNMXM006664127482188KNM00014412748242KNMY00559127482164KNM0地下室顶板配筋见表五，表中板宽B1000MM，板的有效高度3500H35315MM，混凝土轴心抗压强度设计值，钢筋抗拉强度设计值2/69MNFC。2/30MNFY表五地下室房间顶板配筋位置M（N）CFBHA201（N）CSFBHM205S21SAYSFHMA0（MM2）配筋实配面积X79106095310900083099588395122005650XM1881060953109001970992009512200565Y42106095310900044099784454122005650YM164106095310900172099131750712200565注实际配筋按构造要求配置。（2）走道顶板按两端固定的单向板计算，取B1000MM，、及荷载取值与房间0HCFY顶板相同，计算简图如图所示。31KNM220471Q4LM跨中62KNM支座配筋跨中、支座均选12200，A565MM2,按构造配筋。S（3）顶板斜截面抗剪承载力验算对钢筋混凝土板，一般不配置抗剪钢筋，由混凝土抵抗剪力，因此顶板厚度要满足下式要求。07BHFVT式中V板所受的剪力减去刚性角范围内的荷载；混凝土轴心抗拉强度设计值；TFB计算所需的板宽度；H板的有效高度。0其中11N/MM2,B4800,H35035315MMTF0图中阴影面积S2176429512MV1276177836KN07071148003151164240N0BHFT116424NV7836KN满足要求2、底板计算（1）底板斜截面抗剪承载力验算及抗冲切承载力验算1）斜截面抗剪承载力验算按下式验算2700HIFVNTHSS800/1/4,800MM,取800MMHS0H荷载设计值P1678KPA图中的阴影面积为S1/21247952405954M2V16785490612KN,800/1/410SHS0071114550246546512961412700HIFNTHSN129614KNV90612KN满足要求S2）抗冲切承载力验算底板抗冲切承载力应满足一下要求07HUFFMTPT式中墙体对底板45刚性角以外阴影部分面积S上的地基土T平均净反力设计值，其中为扣除箱底板自重SSESP后的基底净反力，S为图中阴影部分图形面积；混凝土抗拉强度设计值；TF距墙边/2处的周长；MU0H冲切破坏锥体的有效高度。0受冲切承载力截面高度影响系数，当H800时，HP取10；H200时，09；HPHP其中，P底板自重及活载设计值SP16781507KPA79351421S4795362174M224802504652600125015MU04651871M11N/MM2,96N/MM2，50035465MMTFCF0H代入得1507174262218KNSPFS10710111871046567106N07HUFMT6700KN262218KN满足要求（2）局部弯曲计算计算简图如图所示，扣除底板自重及其上活载，荷载设计值为1507KPA。0805,按四周边固定的双向板计算。0684YXI由表得0027115074829409KNMXM00666415074822236KNM000144150748250KNMY00559150748219409KNM0底板局部弯曲配筋计算见表，表中板宽B1000MM，板的有效高度50035465MM，。0H20/69,1350MNFFHCSYS表六底板局部弯曲配筋计算位置M（N）MCFBA201（N）CSFBHM20S21SAYSFHMA0（MM2）配筋实配面积XM94091062076109004530977690361815017000X223610620761090107094320095221502533YM401062076109001909944540Y155271062076109007509617507与整体弯曲一起考虑注当考虑局部弯曲与整体弯曲叠加时，局部弯曲产生的弯矩，YM乘系数08（当仅考虑局部弯曲时，不乘折减系数）0YM（3）整体弯曲计算1）基底反力箱形基础底面的长宽比为69413BL表七基底反力系数BL1P23P45P67P84611460972094609350935094609721146各区段的基底反力（沿纵向分布的线荷载），其中PPNSI/BL1704567/79321495N/MM2PB2149513279435SIPIIP各区段基底反力区段12345678基底反力（KNSIP/M）3202327161264352612726127264352716132023箱基自重的设计值328596/615387SIIPSIPSIP扣除箱形基础自重后的基底反力见下表扣除箱形基础自重后的基底反力区段12345678（KN/SIPM）26636217742104820742074210482177426636根据上述计算，得到整体弯曲内力计算简图如下图所示，图中各轴线荷载为横向荷载设计值的叠加。2）整体弯曲产生的弯矩及剪力根据上图，用静力平衡法求弯矩和剪力。各轴线处的弯矩为轴线01M轴线114062轴线419843由此类推可得到各轴线处的M值。各轴线处的剪力为轴线号1234567891011左侧07800775132626023984243367568368801653376243881898右侧81806280658688981001487551026312754977918095460475993、箱形基础外墙计算（1）外纵墙计算1）内力计算土压力计算由于箱形基础顶、底板对外墙约束较强，因此土压力按静止土压力计算。静止土压力系数用下式计算0K1SIN1SIN20066A墙顶以上覆土产生的土压力01QB地面均布活荷载产生的土压力1006666KPA2K设计值146692KPAKQ412C墙体高度范围内填土的土压力墙顶0，墙底上KS下KS0H，3/019MKN,0666524H0K19360665417KPA下KSQ内力计算内力按弹性理论双向板计算，将何在分为均匀荷载及三角形分布荷载。对于均布荷载506/YXL00342923952491KNM1M00759239521077KNM0X00099923952142KNM1Y00570923952818KNM0对于三角形542KPAZQ06605YXL/MKNMKYX0924534028669581172202叠加得MKNMKYYXX27305691021002102）正截面承载力计算正截面计算见下表11，表中30025265MM，考虑墙体的构造要求，0H将支座、跨中钢筋全部拉通，形成双面筋。侧墙混凝土等级为C25，11TF，96，10，受力筋为HRB335级，3002/MNCF2/MN1YF。表外纵墙正截面配筋计算位置MNMMCFBH201NMMCSFBHM205SS21YSFHMA0（）2M配筋实际面积（2M）X951674910002960985225476147696102000XM756167491000743096106553714200769Y46067491000090099487674142007690YM273616749100047909753416321420076934箱型基础内墙计算（1）内纵墙计算1）墙体剪力计算分给内纵墙的剪力为（取纵墙横墙计算）SCV2IJINB式中，内纵墙厚度；IB第纵墙第横墙处柱子的竖向荷载；IJN其余符号同前。对于本题025MIB268861257021440246KNIJNSCVKN972564139025840修正后剪力值为（）SC2ZPA2577971964328807218699KN2）墙体斜截面承载力验算墙体截面验算03039625043153107N18699KN0BHFC610CSV满足要求竖向抗剪钢筋计算试选12200竖筋，双面配置。07125CSV0BHFC01HSNAFVY071125043151253001134315SC26591KN18699KN（满足要求）SC因此选用12200竖筋，双面配置。（2）内横墙计算1）墙体剪力计算墙体剪力按下式计算横VAPS式中横墙截面剪力值；横A图阴影部分面积；对于本题19643KPA，A24242576SP212M代入得1964357611314KN横V2）墙体斜截面承载力验算030396250431531068KN11314（满足要0BHFC横V求）3）竖向抗剪钢筋计算计算方法同内纵墙。最后内横墙竖、横筋均选12200，双向配置。四、箱形基础的主要构造