北京交通大学房屋箱型基础课程设计计算书

1、房屋基础课程设计计算书姓名：戴治学号：13274026班级：土木1304指导教师：吕勤目录、总则1设计任务设计某十层主厂房的基础。根据上部结构及场地地质情况，确定采用箱形基础。2设计依据高层建筑箱形与筏形基础技术规程（JGJ6-99）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）3计算书内容要求3.1总则3. 2确定箱形基础外形尺寸3. 3按地基承载力确定基底尺寸3.4基底反力计算3. 5基底沉降计算3.6箱基纵向整体弯曲计算（考虔上下部结构共同工作）3.7底、顶板局部弯曲计算3. 8顶板配筋设计3. 9底板斜截面抗剪及抗冲切计算3.10箱基墙体配筋设计3.11箱基墙体开门窗洞加固设计3.1

2、2绘制施工图：底、顶板配筋平而分布图箱基横截而配筋大样墙体、开门窗洞加固大样图墙体、转角构造大样施工说明4设计资料4.1上部结构资料地而以上采用现浇柱、预制梁板的半装配式框架结构，共十层，层高4. 5米，采用C30 混凝土，各杆件截而尺寸如下：柱50 X 50cmc横梁30 X 60cm：纵梁30X50cm°楼板厚15cm4.2平面柱网布局如下图：上部荷载：框架柱传给基础的轴力（作用在±0.00处）标在柱网分布图上，单位为kN。底层地面的活载为14kN/m:地下室用作杂品堆料仓库，按活载10kN/m=i| o楼梯和电梯间荷载按均布荷载20kN/m=考虑。XXXXn 750

3、厂 1050 厂 1300 厂 1300 13()0厂厂厂LncJL1050JLn 1700r n 1700rJcn 1700rJ117L(X)2L1E1JE1Jc0 EJL 1050 厂L1700JL1700L1700L1L1rL1JLi£IJL750L1050JL1300L1300J卍)°Li1rLirJLiJLLJLLJLLLLJL5J5.5m)Q5.5m0 c5.5mJ<5.5m9 C5.5m5 C5.5m9 C5.5m-丿 J5.5m5.5m)1:和箱基高度箱基墙体与柱网关系图4.3地质资料(如图示)、粉质粘土"一7#21kN/nF/ak= !30

4、kPa£s=279()kPa粘上沁二 20kN/n? /ak=2(X)kPa£s=3180kPa二、箱形基础外形尺寸1箱基高度据规程，一般取建筑物高度的1/8-1/12,不宜小于基础长度的1/18。建筑高度为45加,要取45乂丄=3.75加45x1 = 5.625加,则箱基高度为4,85m <>12 8满足要求。箱基顶而标高±0.000,室外标髙-0.200则箱基底面标髙-4.850o2底、顶板及墙的厚度据规程，外墙厚不小于25 cm,内墙厚不小于20 cm,顶板不小于15 cm,底板不小于 20 emo对20层以内的民用房屋或髙度50米以内的多层厂房

5、，底板一般取40飞0 cm厚，顶 板2540 cm厚，外墙30*50 cm厚，内墙2540 cm厚。故取顶板350mm ,底板500”，内墙250m/n ,外墙300"，取底板外伸宽度为 500/77/77 o则顶板下底到底板顶部的距离4.0/H。3采用材料箱基材料采用C20混凝上，垫层10(7”厚，采用C10混凝丄。三、按地基承载力确定基底尺寸1荷载计算根据荷载规范，活载应乘1.4的系数，恒载应乘1.2的系数，对验算有利的可不乘系 数。搦提供的资料，荷载沿纵向对称，但由于楼梯间横向不对称，存在偏心，经计算偏心很 小，所以可按中心荷载计算基础的底而积纵墙水平横截而积：2x0.3x49

6、.5 + 2x0.25x49.5 = 54.45加横墙水平横截而积：2x0.3x16 + 8x0.25x16 = 41.6,顶板而积：(49.5 + 0.6)x(16 + 0.6) = 831.66/底板面积:(49.5 +1) x (16+1) = 858.5血彳上部框架传来的总荷载 =(750x2 +1050x4+1300x6+1700x8)x2 = 54200楼梯间及电梯井荷 7V2=20xl.2x5.5x6x4 = 316SkN 基底板而杂品堆料活载“3 = 10 X1.4 x 16 x 49.5 = 11088W基顶板而活载?/4 =14x1.4x16x49.5 = 15523.2R

7、N地下水对箱基浮力 W = 9.8x 3.65 x (49.5 + l)x(16 + l) = 30708.54W顶板自重：(49.5 + 0.6)x(16 + 0.6)x0.35x25 = 7277.025M/底板自重：(49.5 + 1)x(16 + 1)x0.5x25 = 10731.253墙体自重：(54.45 + 41.6)x4x25 = 9605W垫层自重：858.5x0.1x25 = 2146.25AJV则箱基自重 G = 7277.025 + 10731.25+9605 + 2146.25 = 29759.5253 所以基底总荷载 N = N,+N2+N3 + N4+G-W =

8、 83030.18QV2确定地基承载力特征值人按照规范采用公式 fa=fak3）+ /”（0.5）其中，几"30kPaB = 17m > 6m,故取 6m d = 4.45/zz査规范可得到仏=0.5,几=16 z = 21-9.8 = 11.2W/n318x1 + 11.2x3.654.65= n.lkNhni故 =130 + 0.5x11.2x(6-3) + 1.6x12.7x(4.65-0.5) = 231.128/ 3确定基底尺寸基底而积=858.5/n2 > N_G = 83()30.18-2979525 = 385.66,，满足要求!£一咖 231.

9、128-20x4.65四、基底反力计算将箱基分成大小相等的5x8 = 40个区格。总荷载 83030.18 _ /D=96.72kPaLB 50.5x17然后乘以每个区格的地基反力系数，就可以算岀每个区格的基底基本反力结果如下表:87. 6393. 4378. 7371.3871.387S. 7393.4387. 63108. 71115. 7797. 598& 1088. 1097. 59115. 77108. 71119.45127. 09107. 2697. 3097. 30107. 26127. 09119.45108. 71115. 7797. 598& 4088.

10、4097. 59115. 77108. 7187. 6393. 4378. 7371. 3S71.3878. 7393. 4387. 63五、地基沉降计算按照规范法，计算公式为S =上£台忆乞Qi E$i其中,53270.66 一(18 x 1 +11.2 x 3.65) x 50.5 x 1750.5x17= 58.SSkPa0$按规范推荐的取11将粉质粘丄层分为三层，将粘土层以下按每层2.5/n分13层。讣算过程如下表:层数召%E“6000. 0032.790. 250012. 520. 1532.790. 24913.2425. 010. 3032.790. 24713.033

11、7. 550. 1432.790. 24212. 29410. 050. 5933. 180. 2349.71512.550. 7133. 180. 2258. 74615.050. 8933. 180.2126. 79717. 551.0333. 180. 2016. 24820. 051. 1833. 180. 1894. 85922.551.3333. 180. 1763.321025.051.4733. 180. 1673.971127.551.6233. 180. 1551.611230. 051.7733. 180. 1462. 171332.551.9133. 180. 1371

12、.331435.052.0633. 180. 1291. 151537. 552.2133. 180. 1210.411640. 052. 3633. 180. 1140.41最终沉降量计算为8927河小于规范要求的地基沉降量的容许值，满足要求!六、箱基纵向整体弯曲计算1计算整体弯矩的基底反力箱基整体弯矩的基底反力二基本反力-箱基自重+水压29759.525 + 316850.5x17=38.35/IV30708.545水圧力=二-35.77kPaLB50.5x17箱基自重9沁=LB故只需要在基本反力上减去38.35-35.77 = 2.58/即可，结果如下表85. 0590. 8576. 1

13、568. 8068. 8076. 1590. 8585. 05106. 13113. 1995.0185.8285. 8295.01113. 19106. 13116. 87124.51104. 6891. 7291. 72104. 68124.51116. 87106. 13113. 1995.0185.8285. 8295.01113. 19106. 1385. 0590. 8576. 1568. 8068.8076. 1590. 8585. 052作出计算简图R 1 7 横向区格长二一=3.4/7255纵向每单位长度所受的基反力如下：第一段：(85.05 + 106.13 + 116.8

14、7 + 1063 + 85.05) x 3.4 = 1697.3W / m第二段：(90.85 + 113.19 + 124.51+113.19 + 90.85)x3.4 = 1810.84jWV/m第三段：(76.15 + 95.01 + 104.68 + 95.01 + 765)x 3.4 = 1519.8KN / m第四段：(68.80+ 85.82 + 94.72 + 85.82 + 68.80)x3.4=1373.473 / m而箱基顶板所受的线荷载：1.4x14x16 = 313.6灯V/m于是可得到汁算简图如下：S333求出任意截面弯矩，画出弯矩图有了计算简图，可以直接用截而法求

15、出各个截而的弯矩。0 52M =1697.39x= 212.17W/n1 2= 1697.39 x 3600 x5.5-313.6x = 6009.82W m- 2 25 IQ211M：=M , = 1697.39x6.3125x8.34+1810.84x- 3600x11 5500x5.5 313.6x 3丈22=24926.900V 加4 38M= 1697.39x6.3125x13.84+1810.84x6.3125x7.53 + 1519.81x 4 26气？-3600x16.5-5500x1 l-6000x5.5-313.6x2=53356.88-wM5 =1697.39x6.312

16、5x1934 + 1810.84x6.3125x13.03 + 1519.81x6.3125x6.723.562,22+ 1373.47 x3600x22-5500x16.5-6000x1 l-6000x5.5-313.6x2 2= 84501.27£N 加M 中=1697.39 x 6.31252 x 3.5 + 1810.84 x 6.31252 x 2.5 + 1519.81x6.31252x1.5+ 1373.47 x6.312522-一 3600 x 24.75 一 5500 x 19.25 一 6000 x 13.75 一 6000 x 8.2524 752一6000x

17、2.75 一313.6x=958055kN m2各个点弯矩值整理如下：施（M边）M中212.17ZJV/W6009.823 加24926.903 m53356.88归V 加84501.27册加95805.15X7V-W弯矩图如下:4计算箱基刚度饥儿按工字形截而进行折算，截而尺寸如下图:OCJ51/ / /I/00I箱基的混凝土等级为C20,故民=2.55x104MP"经软件计算得岀JG = 74369247649430沪故 EgJg = 2.55 xio4x 74369247649430 = 1.896 x 10" N mm2 5计算上部结构刚度沁式进行吟“为弘晟打小 第i

18、层纵梁的截而惯性矩：儿=丄X300X5OO3 X4 = 1.25X1010/nw4x500x5003x4第i层上下柱的线刚度：K(ii = Kti = 口= 4629629*I 001 25x10®第i层梁的线刚度：Khi = = 2272727”/5500上部结构混凝土等级为C30,故d=3xl04MPam = 9 > /? =9 故可以计算出:E討b=9x 3x1O4x1.25x1O,ox(1 +4629629x2沖2x2272727 + 4629629x2所以箱基分得的整体弯矩如下:1.896x10“F JMc，"=叫唧几=95805' 15X1.896

19、xlO18+ 4.567x 1017= 772O77(WV2M =M E（J（； 她山E»E山=24926.90 x1.896x10卅1.896x10“+4.567x10门=20088.1 6W-/h七、底板局部弯曲计算可按倒置的连续楼盖考虑，将基反力视为荷载计算。为简化，一般把各区格作为四边固 定的双向板或单向板。本设汁中应计算整体弯矩最大的中跨间（）和基反力最大，产生最大局部反力的 边跨间（）。边跨间存在受荷较大的楼梯间区格，为简化此处局部增设附加钢筋，可 不必进行计算。1底板局部弯曲的基反力底板局部弯曲的基反力二基底基本反力-箱基底板自重+水压箱基底板自重：1.2x0.5x25

20、=153/w 水压力：站加5计算出基反力如下图:D冋108.40114.2099.5092.15O01 -y129.48136.54118.36109.17O0 O140.22147.86128.03118.07DO3 cnATT»129.48136.54118.36109.17108.40114.2099.5092.15戻ic夕r菱 iMO27SC0)3 I 2整体弯矩最大的中跨间（）边区格（AB）的均布荷载为:= 100.94W/n292.15x(3.4-0.5) + 109.17x(3.4-0.3) 6利用软件计算，结果如下:J (m )5.5/v ( m )6弯矩系数0. 0

21、2460. 0210-0.0575-0. 0537弯矩值（3加）M =75.36 >=64.12M；=175.67 >M；. =-163.87中区格：= 118.07x3.4+109.17x0.6=11674/m2利用软件讣算，结果如下:lx < m)4/v (W )5.5弯矩系数0. 03310.0183-0. 0716-0. 0567弯矩值（灯V加）=61.98M v = 34.32M； =-133.82M：. =-105.873基反力最大的跨间（）边区格(AB)的均布荷载为：114.20x5.1875x2.9 + 136.54x5.1875x3.1 + 129.48x0

22、.3125x3.1 + 108.40x0.3125x2.96x5.5=125.38刖V/n利用软件讣算，结果如下:lx ( m )5.5/v (m )6弯矩系数0. 02460. 0210-0.0575-0. 0537弯矩值（kNrn、=93.61Mv =79.65A/； =-218.21 AM： =-203.54中区格(BC)的均布荷载为：147.86 x 5875x3.4 + 140.22 x 03125 x 3.4+136.54 x 5 1875 x 0.6+129.48 x 0.3125 x 0.6 °中=4x5.5= 145.73RNm利用软件讣算，结果如下:/( m )4

23、/v (m )5. 5弯矩系数0. 03310.0183-0.0716-0. 0567弯矩值（£N2）饮=77.37Mx =42.84A/； =-167.05=-132.16八、顶板局部弯曲计算楼而各区格的荷载相同，所以只需il算的中跨间，外区格作为四边固泄的双向板,对于楼梯间楼板及楼梯计算略。顶板上的荷载有活载lOkPa和板自重。故荷载为：= 1.4 x 14 +1.2 x 25 x 0.35 = 30. kN / nr同上而一样，通过软件计算，结果如下：边区格（AB）：lx （ m ）5.5ly（ >n ）6弯矩系数0. 02460. 0210-0. 0575-0. 053

24、7弯矩值（归V7）Mx = 22.47Mv= 19.12A/； =-52.39M：=-4&X7中区格（BC）5）4ly（ m ）5.5弯矩系数0. 03310. 0183-0. 0716-0. 0567弯矩值（RN7）M, =15.98A/v =8.85M； = -34.50M；. =-27.30九、底顶板配筋设计箱基整体弯矩可简化为作用在底板上的轴向拉力和顶板上的轴向压力所以理论上应按偏拉构件设计，计算甚繁。一般把整体弯曲和局部弯曲大作用分开考虑，分别配筋。对于底板，由整体弯矩产生的拉力N及配筋人按下式计算：N斗z A4分为两半，分别作为底板的上下排通长钢筋。底板局部弯曲所需钢筋，同

25、时考虑了整体与局部弯曲的影响，按规程，可适当折减，此时局部弯曲的弯矩应乘折减系数0.8,而底板的横向配筋，只按局部弯曲确定，不需折减。对于顶板纵向，当承受整体弯曲时，受轴心压力，一般按构造配筋即能满足要求，抗弯 只按局部弯曲配筋。横向也只按局部弯曲配筋。底、顶板通长钢筋上下排不易小于0122O（h1底板纵向配筋 1.1底板整体弯曲的配筋（纵向）1.1-1中跨间（）= 7720770册小 故N =竺土 = 一ZZ空LZ2 = 17523.12kN61Z 4.85-0.125-0.25钢筋先取二级钢筋，.fv = 300MPn .17523.12x1000300= 57510“'然后人分为

26、两半，再除以底板的宽度，就能得到单位宽度的配筋而积:57510=1691曲 Im1.1.2边跨间（）% =20088.16.,故"铮二乔船治=4488.97册钢筋先取二级钢筋，厶.=300MP4488.97x1000300=14963/z?/?2然后人分为两半，再除以底板的宽度，就能得到单位宽度的配筋而积:A = 440?厂 / m'2x171.2底板局部弯曲的配筋1.2-1中跨间（由边区格控制）由于是两排钢筋，取= 70",则/i（） =h-as= 500-70 = 430” 9 对于跨中配筋（上部受拉），按以下步骤进行计算：=75.36册加=0.03400.8M

27、v0.8x75.36xl06ajhh " 1.0 x 9.6x1000 x4302g = l-y/l-2as = 1-71-2x0.0340 = 0.0346. aj；.bgho 1.0 x 9.6 x 1000 x 0.0346 x 430>A = = 476矿A300对于支座配筋（下部受拉），按以下步骤进行il算：M： =17567 归5= 0.07910.8M；0.8xl75.67xI06a =q fbh 1.0x9.6xl000x 4302g = 1-71-2x0.0340 = 0.0826_ a/储几 _ l.Ox 96x 1000x0.0826x4302= - =

28、113）mmA3001.2.2边跨间（由边区格和中区格中的最大值控制）对于跨中配筋（上部受拉），按以下步骤进行计算：M x =936kN /in0.8Mv0.8x93.61xl06八，a = = = 0.04214 fbh 1.0x9.6xl000x 4302g = l_Jl_2y = 1-71-2 x 0.0421 = 0.04301X）x9.6x1000x0.0430x430 =592/2300对于支座配筋（下部受拉），按以下步骤进行il算:M：=282kNm>0.8x218.21x10-=oo9835 ajbh 1.0x9.6xl000x 4302g = l_Jl_2y = 1-7

29、1-2x0.0983 = 0.1037ajbh 1.0x9.6x1000x0.1037x430,滝“ =4 = m “ = 1427加广f.30042.84 xlO6"1.0x9.6xl000x4302= 0.0241g = l - Jl-2y = 1-Jl-2 x 0.0241 = 0.02441.0x9.6xl000x 0.0244 x4302=336W300由于人已经小于12200的钢筋量，故应该按构造配筋，就取 为 As = 565mm2。对于支座配筋（边区格控制），按以下步骤进行计算：M: = 一203.54/JV - mM；203.54 xlO6as0.1147a

30、3;bh（： 1.0x9.6xl000x 43（Tg = l_Jl_2y = 1-71-2x0.1147=0.12214aj（b 纨 1.0x9.6x1000x0.1221x430 让“ 2人=厶 “ = 1680?广fy300故选用18150,实际配筋量为As= 1696mm212200,实际配筋量3顶板配筋（按中跨间计算，由边区格控制，不考虑整体弯曲）3.1纵向配筋对于跨中配筋（边区格控制），按以下步骤计算：M=22A7kN-m至此，底板的纵向配筋设讣全部完成，配筋表如下:跨间中跨间边跨间跨中配筋支座配筋跨中配筋支座配筋选用钢筋201102011018180160120实际配筋量As（mm

31、2）1691+476=21671691+1136=2827565+770=1335565+1436=20012底板横向配筋（按基反力最大的边跨间控制配筋）底板的横向配筋，只按局部弯曲确定，不需要折减。 对于跨中配筋（中区格控制），按以下步骤汁算： Mv =4224kN/majg2247xW”991.0x9.6xl000x2802g = 1 _Jl_2y = 1-/1-2 x 0.0299 = 0.0303e9Z000x()0303x430 =47 加300由于人已经小于12200的钢筋量，故应该按构造配筋，就取 为人=565nun2。对于支座配筋（边区格控制），按以下步骤计算：M；=5239归

32、V加M,52.39 xlO6n nAOAa£bl百 1.0x9.6xl000 x 28(Tg = l-Jl-2y =1-(1-2x0.0696=0.0722aj'bh1.0x9.6xl000x 0.0722 x 430 “ /°4 =” = 994?厂A300取 120100,实际配筋量为4 = 113 mm2 <>3. 2横向配筋对于跨中配筋(中区格控制)，按以下步骤讣算：M、.= 885kNm8.85 xlO61.0x 9.6x1000 x 2807_00118g = l_Jl_2y = 1 -Jl-2x0.0118 =0.0118=afb% =fy

33、1.0x9.6x1000x0.0118x430,=1 o3mnr300由于人已经小于12200的钢筋量，故应该按构造配筋，就取 为 4 = 565zo对于支座配筋(边区格控制)，按以下步骤讣算：M； =-48.87rM：48.87 xlO6八久= = = 0.0649afbl 百 1.0x9.6xl000 x 28(/ = 1- Jl-2y = 1-1-2x0.0649 = 0.0672 ajcbh1.0x9.6xl 000 x 0.0672 x 430 皿 2A = 5 “ = 925"厂A300取 120100,实际配筋量为As = 3mm2 Q12200,实际配筋量12200,

34、实际配筋量十、底板斜截面抗剪强度及冲切验算1底板斜截面抗剪强度验算根拯髙层建筑箱形与筏形基础技术规范（JGJ 6-99）第524条的规泄，箱形基础 的底板应满足斜截而受剪承载力的要求。当底板板格为矩形双向板时，其斜截面受剪承载力 可按下式计算：V < 0.07fcbh式中：匕一一距墙边缘九处，作用在图中阴影部分而积上的扣除底板及其上填丄自重后, 相应荷载效应基本组合的基底平均净反力产生的剪力设计值（kN ）0加一一受剪承载力截而高度影响系数ln2一一计算板格的长边的净长度（加）计算示意图如下：这里叫取147.86好么的区格。ho = 0.5m计算得岀匕=x 1.575x147.86 = 1045.05Wfe = 9.6/V / mm2故匕=1045.053 < 0.07_/；%）= 0.07 x 9.6 x 103 x 6.0625 x 0.5 = 2037RN故底板斜截而抗剪强度满足要求！2底板冲切验算根据高层建筑箱形与筏形基础技术规范（JGJ 6-2011）第6. 3.4条的规泄，箱基底 板除应满足正截而受弯承载力的要求外，还应满足受冲切承载力的要求，当底板区格