2016某框架结构柱下条形基础设计

1、某框架结构柱下条形基础设计（倒梁法）一、设计资料1、某建筑物为7 层框架结构，框架为三跨的横向承重框架，每跨跨度为7.2m；边柱传至基础顶部的荷载标准值和设计值分别为：fk=2665kn 、 mk=572kn?m 、 vk=146kn ，f=3331kn 、 m=715kn?m 、v=182kn ；中柱传至基础顶部的荷载标准值和设计值分别为：fk=4231kn 、mk=481kn?m 、 vk=165kn ，f=5289kn 、 m=601kn?m 、v=206kn 。2、根据现场观察描述，原位测试分析及室内试验结果，整个勘察范围内场地地层主要由粘性土、 粉土及粉砂组成，根据土的结构及物理力学

2、性质共分为7 层，具体层位及工程特性见附表。勘察钻孔完成后统一测量了各钻孔的地下水位，水位埋深平均值为0.9m，本地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性。3、根据地质资料，确定条基埋深d1.9m；二、内力计算1、基础梁高度的确定取 h1.5m 符合 gb50007-2002 8.3.1 柱下条形基础梁的高度宜为柱距的1148的规定。2、条基端部外伸长度的确定据 gb50007-2002 8.3.1 第 2 条规定外伸长度宜为第一跨的0.25 倍考虑到柱端存在弯矩及其方向左侧延伸0.250.25 7.21.8lmm为使荷载形心与基底形心重合，右端延伸长度为efl，efl计算过程如下

3、：a . 确定荷载合力到 e 点的距离ox：得18239610.5817240oxmb . 右端延伸长度为efl：3、地基净反力jp的计算。对 e 点取合力距即：0em，22.242.2433317.2 3 52897.2 3(25.642.24) 0.5 (715 2 601 2) (1821.5 2 206 1.5 2) 02jjpp即271.2712182396672.3751jjknppm4、确定计算简图5、采用结构力学求解器计算在地基净反力pj 作用下基础梁的内力图弯矩图（ knm）剪力图（ kn）6、计算调整荷载ip由于支座反力与原柱端荷载不等，需进行调整，将差值ip折算成调整荷载

4、iq对于边跨支座11113()opqllol为边跨长度；1l为第一跨长度。对于中间支座11133()iipqll1il为第1i长度；il为第 i 跨长度。故13151.9636.18(1.87.2)bknknqmm；1133227.2747.35(7.27.2)cknknqmm；1133162.9933.96(7.27.2)dknknqmm；1323851.93(7.2 2.24)eknknqmm调整荷载作用下的计算简图：调整荷载作用下基础梁的内力图bc 跨中 m0.86knm；cd 跨中 m34.98knm ；de 跨中 m2.325knm 弯矩图（ knm）剪力图（ kn）7、两次计算结果

5、叠加，得基础梁得最终内力支座截面类型b c d e 左右左右左右左右弯矩（knm）1030.64 1745.64 2957.97 3558.97 3021.19 3622.19 843.17 1558.17 剪力（kn）1145.15 -2198.75 2669.15 -2603.52 2432.71 -2853.92 1945.57 -1391.22 三、基底压力验算按勘察报告 2005-054；钻孔 18 处 1.9m2.7m 深度范围内的黄土物理指标如下：20.7%；32.07gcm；31.71dgcm；2.74sq；0.598oe；0.95rs；36.5%l；19.0%p；17.5pi

6、；0.1li；1 20.18a；1 27.8empa；62ckpa；27.3o；查 gb50007-2002表 5.2.4 承载力修正系数e及li均小于0.85 的粘性土bd0.31.6；1、不考虑宽度修正，只考虑深度修正的地基承载力特征值af：2、确定基础宽度2665 24231 220 25.6425.64 (191.44 20 1.9)3.6363m取3.8bm3、经宽度和宽度修正的地基承载力特征值(3.0)aakbffb1500.3 20(3.8 3.0)1.6 18.5(1.9 0.5)196.24afkpakpa。4、验算基底压力kapf采用荷载标准值组合计算基底净反力jkp（与荷

7、载基本组合时地基净反力jp计算方法相同）：271.2712145914.6537.892jkjkknppm537.89220161.5505183196.243.8kapkpakpafkpa，满足要求。四、基础配筋计算1、基础梁配筋计算材料选择混凝土40c1.71tfmpa；19.1cfmpa；钢筋采用二级钢hrb335 ；2300yynffmm；垫层10c 100mm厚。基础梁宽度500bmm；15003.0500hb符合 2.0 3.5 的规定验算截面最小尺寸考虑到钢筋可能为双排布置，故1500801420ohmmmax2853.920.250.2519.1500 14203390.25c

8、covknf bhnkn，满足要求配筋计算表格2、正截面受弯配筋计算项目截面弯矩截 面 抵 抗 矩 系 数201bhfmcs相 对 受 压 区 高 度s211内 力 矩 的 力 臂 系 数2211ss截面配筋b左1030.64 0. 0. 2487.80 b右1745.64 0. 0.9 4302.50 c左2957.97 0.153607954 0. 0. 7578.95 c右3558.97 0. 0.8 9313.94 d左3021.19 0.1 0. 7757.67 d右3622.19 0. 0. 9501.34 e左843.17 0. 0. 2024.61 e右1558.17 0.08

9、916069 0.08448492 0.9 3819.00 bc跨中2021.27 0. 0. 0.9 5023.93 cd跨中1183.99 0.0 0.0 0.9 2870.46 de跨中2183.11 0. 0. 0. 5453.64 注：等效矩形应力图形系数11.0；1420ohmm；min取0.45tyof hf h及0.2%大值基础梁选配钢筋：顶部 1225 全长贯通，腰筋按构造设置，详见简图底部 632 全长贯通，大于底部总面积的1/3. c、d 支座底部附加钢筋632 在 1/3 截断3、箍筋计算截面尺寸符合要求（第1 步第项已经验算）；根据纵筋布置及根数确定为6 肢箍，选用1

10、080斜截面受剪承载力uv；0.71.25svucstoyvoavvf bhfhs a 、1080（加密区） b 、10200（非加密区）3045.552853.921728.141158.73knknknknuu加密区 v承载力满足要求非加密区 v。五、基础底板配筋计算翼板按斜截面抗剪强度验算设计高度；翼板端部按固定端计算弯矩，根据弯矩配置横向钢筋（横向钢筋采用16,2300ynfmm）. 1、翼板的高度如计算简图所示，取 1.0m宽度翼板作为计算单元，剪力设计值斜截面受剪承载力550.62291.95kn vkn，满足要求。2、横向钢筋计算弯矩设计值21()1.650.5 176.9412

11、.7225240.86m2 3.8jpmkn；配筋计算：截面抵抗矩系数6221240.86 100.05959691.0 19.1 1000 460scomf bh相对受压区高度11 2112 0.05959690.0615s；内力矩的力臂系数11210.93850.969322ss钢筋面积62240.86 101800300 0.9693 460sysomammfh实配16110 221827.841800sammmm，分布筋8200。六、沉降计算1、土层分层情况如下图：沉降计算采用荷载准永久组合, 用角点法计算区域划分如下：例如：对于 e点有1 1221 12 2,()()()()z ez

12、 ee f fez ee f fez ea eeaz ea e ea2、地基变形计算深度nz算至强化闪长岩则8.5nzm，按 gb50007-2002规定24bm时0.6zm且应满足0.025niss3、沉降计算 e 点：对11221 122,()()()()z ez ee f fez ee f fez ea eeaz ea e ea；121.9 ;2.2423.4bm lmlm；161.5518.5 1.9126.4opkpakpa0 0 1.1789 12.3158 1.0000 0.7930 7.8 12.8507 0.8 0.4211 1.178912.3158 0.9912 0.89

13、08 10 11.2597 1.8 0.9474 1.178912.3158 0.9354 2.2076 15.5 18.0026 6.7 3.5263 1.178912.3158 0.5808 0.2719 10 3.4368 7.9 4.1579 1.178912.3158 0.5270 0.1156 30 0.4871 8.5 4.4737 1.178912.3158 0.5034 计算沉降经验系数首先计算变形计算深度范围内压缩模量的当量值se据 gb50007-2002表 5.3.5 ，得0.7905s所以边柱 e 点桩基础最终沉降量计算0.790543.036934.0194sssm

14、mmm0.6zm0.48710.0250.02543.03691.0759nismmsmmmm，满足 gb5007-2002公式 5.3.6要求。d 点：对1 11 1,2()2()z hz ha d daz hd f fd；121.9;9.44216.2bm lmlm；0 0 4.9684 8.5263 1.0000 0.7942 7.8 12.8701 0.8 0.4211 4.9684 8.5263 0.9928 0.9107 10 11.5112 1.8 0.9474 4.9684 8.5263 0.9472 2.5938 15.5 21.1520 6.7 3.5263 4.9684

15、8.5263 0.6416 0.3654 10 4.6187 7.9 4.1579 4.9684 8.5263 0.5904 0.1570 30 0.6615 8.5 4.4737 4.9684 8.5263 0.5674 计算沉降经验系数s首先计算变形计算深度范围内压缩模量的当量值se据 gb50007-2002表 5.3.5 ，得0.5740s所以中柱 d 点桩基础最终沉降量计算0.574050.815329.1672sssmmmm0.6zm0.66150.0250.02550.81531.2704nismmsmmmm，满足 gb5007-2002公式 5.3.6要求。4) d 点和 e

16、点沉降差中柱 d 点最终总沉降量ds 与边柱 e 点最终总沉降量es 之差es -ds 34.0194mm29.1672mm4.8522mm 0.0020.002 720014.4lmmmm满足 gb5007-2002 表 5.3.4 要求附图 1 附图 2 附图 3 柱下条形基础简化计算及其设计步骤? ? ? 在 pkpm 中,没有专门的柱下条基计算,但是框架结构，柱下如果采用条形基础，那么可以用地基梁来计算，即它可以承担地基反力，计算是采用弹性地基梁计算。我在指导毕业设计时遇到了这个问题,但用下面方法解决了:注意每一步1。读入地质资料输入2。参数输入包括基本参数（主要是地基承载力特征值）和

17、地梁筏板参数（主要是基床反力系数、地梁相关材料参数、钢筋调整参数、梁肋朝向）3。网格输入（轴线延伸命令修改形成悬挑地基梁轴线）4。修改荷载参数、读取荷载5。定义地基梁（必须定义梁肋高和梁肋宽，地梁翼缘宽度可随意给出但应大于梁肋宽因为退出交互步骤时程序会给出调整翼缘宽度的机会）并布置地基梁6。退出交互步骤：注意第一修改地梁翼缘宽度第二检查是否生成弹性地基梁计算用数据文件（即出现相关荷载值、相应坐标、地基反力、修正后地基承载力等信息）7。弹性地基梁/基础沉降计算：7-01：检查地质资料是否正确7-02：设置计算参数（注意：应采用完全柔性假定、地下水高度需要修改）7-03：进入附加反力图示，选择沉降

18、计算菜单进行沉降计算，之后可查看相关需要数据8。弹性地基梁/结构计算8-01：选择是否进行交叉底面积重复利用计算、修改地基梁参数（注意：地梁计算时采用的内力）、选择计算采用的模型（可采用satwe、tat 生成的上部基础刚度）进行计算8-02 查看相关荷载工况下的内力图9。弹性地基梁/参看结果（正常操作）10。弹性地基梁施工图（正常操作提要 :本文对常用的静力平衡法和倒梁法的近似计算及其各自的适用范围和相互关系作了一些叙述 ,提出了自己的一些看法和具体步骤，并附有柱下条基构造表,目的是使基础设计工作条理清楚 ,方法得当 ,既简化好用 ,又比较经济合理. 适用范围 : 一柱下条形基础通常在下列情

19、况下采用: 1.多层与高层房屋无地下室或有地下室但无防水要求,当上部结构传下的荷载较大,地基的承载力较低 ,采用各种形式的单独基础不能满足设计要求时. 2.当采用单独基础所需底面积由于邻近建筑物或构筑物基础的限制而无法扩展时. 3.地基土质变化较大或局部有不均匀的软弱地基,需作地基处理时. 4.各柱荷载差异过大,采用单独基础会引起基础之间较大的相对沉降差异时. 5.需要增加基础的刚度以减少地基变形,防止过大的不均匀沉降量时. 其简化计算有静力平衡法和倒梁法两种,它们是一种不考虑地基与上部结构变形协调条件的实用简化法 ,也即当柱荷载比较均匀,柱距相差不大,基础与地基相对刚度较大,以致可忽略柱下不

20、均匀沉降时,假定基底反力按线性分布,仅进行满足静力平衡条件下梁的计算. 计算图式二1.上部结构荷载和基础剖面图2.静力平衡法计算图式3.倒梁法计算图式三.设计前的准备工作在采用上述两种方法计算基础梁之前,需要做好如下工作: 1.确定合理的基础长度为使计算方便,并使各柱下弯矩和跨中弯矩趋于平衡,以利于节约配筋,一般将偏心地基净反力(即梯形分布净反力)化成均布 ,需要求得一个合理的基础长度.当然也可直接根据梯形分布的净反力和任意定的基础长度计算基础.基础的纵向地基净反力为: 式中pjmax,pjmin 基础纵向边缘处最大和最小净反力设计值. fi 作用于基础上各竖向荷载合力设计值(不包括基础自重和

21、其上覆土重,但包括其它局部均布 qi). m 作用于基础上各竖向荷载(fi ,qi), 纵向弯矩 (mi) 对基础底板纵向中点产生的总弯矩设计值. l基础长度 ,如上述 . b基础底板宽度 .先假定 ,后按第 2 条文验算 . ? ? 当 pjmax 与 pjmin 相差不大于10,可近似地取其平均值作为均布地基反力,直接定出基础悬臂长度a1=a2(按构造要求为第一跨距的1/41/3), 很方便就确定了合理的基础长度l；如果 pjmax 与 pjmin 相差较大时，常通过调整一端悬臂长度a1 或 a2，使合力 fi的重心恰为基础的形心 (工程中允许两者误差不大于基础长度的3%),从而使 m为零

22、 ,反力从梯形分布变为均布 ,求 a1 和 a2 的过程如下 : ? ? 先求合力的作用点距左起第一柱的距离: 式中 , mi 作用于基础上各纵向弯矩设计值之和. ? ?xi各竖向荷载fi 距 f1 的距离 . 当 xa/2时,基础长度l=2(x+a1), a2=l-a-a1. 当 xa/2 时,基础长度l=2(a-x+a2), a1=l-a-a2. 按上述确定a1 和 a2后 ,使偏心地基净反力变为均布地基净反力,其值为 : 式中 , pj均布地基净反力设计值. 由此也可得到一个合理的基础长度l. 2.确定基础底板宽度b. 由确定的基础长度l 和假定的底板宽度b,根据地基承载力设计值f,一般可按两个方向分别进行如下验算 ,从而确定基础底板宽度b. 基础底板纵向边缘地基反力: 应满足基础底板横向边缘地基反力: 应满足式中 , pmax, pmin 基础底板纵向边缘处最大和最小地基反力设计值? ?pmax, pmin 基础底