土木工程箱型基础课程设计

1、房屋基础课程设计任务及指导书2016年04月房屋基础课程设计任务及指导书设计任务：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。设计依据：高层建筑箱形与筏形基础技术规程(JGJ699)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)计算书内容要求：一、 总则二、 确定箱形基础外形尺寸三、 按地基承载力确定基底尺寸四、 基底反力计算五、 地基沉降计算六、 箱基纵向整体弯曲计算（考虑上下部结构共同工作）七、 底、顶板局部弯曲计算八、 顶板配筋设计九、 底板斜截面抗剪及抗冲切计算十、 箱基墙体配筋设计十一、 箱基墙体开门窗洞加固设计十二、 绘制施工图底、顶板配筋平面分布图箱基

2、横截面配筋大样墙体、开门窗洞加固大样图墙体、转角构造大样施工说明设计资料：一、 上部结构资料：地面以上采用现浇柱、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, 各杆件截面尺寸如下：柱 50×50cm2 横梁 30×60 cm2 纵梁 30×50 cm2 楼板厚 15 cm 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/ m2 地下室用作杂品堆料仓库，按活载10kN/ m2 计。楼梯和电梯间荷载按均布荷载20kN/ m2 考虑。地质资料：（如图示）箱

3、基墙体与柱网关系图建筑物位于非地震区，不考虑地震影响。静止土压力系数一律采用0.5。粉质粘土层地基反力系数值如下表所示。表1 粉质粘土层实测地基反力系数0.9060.9660.8140.7381.1241.1971.0090.9141.2351.3141.1091.006对称1.1241.1971.0090.9140.9060.9660.8140.738箱形基础课程设计指导书设计内容及步骤基本如下：一确定箱形基础外形尺寸，埋深及用料1 箱基高度：据规程，一般取建筑物高度的1/81/12，不宜小于基础长度的1/18，以箱基顶面为±0.000，室外地面标高取-0.200米。2 底、顶板及

4、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 cm。对20层以内的民用房屋或高度50米以内的多层厂房，底板一般取4060 cm厚，顶板2540 cm厚，外墙3050 cm厚，内墙2540 cm厚。3 采用材料：混凝土不低于C20，钢筋12以上用级，12以下用级。垫层10 cm厚，采用C10混凝土。二确定基底尺寸，计算基底反力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。据提供的资料，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面积，基底承受

5、的总荷载有：上部框架传来的总荷载N1（已乘过荷载系数）楼梯间及电梯井荷载N2（恒载）箱基自重（恒载）G，为简化计算，墙体开门窗洞不扣除，粉刷也不计。基底板面杂品堆料活载N3基顶板面活载N4地下水对箱基的浮力W（向上），对计算有利所以，基底总荷载= N1+ N2+ N3+ N4+G-W2.确定地基承载力特征值fa3确定基底尺寸：按中心受压，采用试算，先初定底板从边轴线向外挑出的尺寸（四边取相同），可得基底面积，要求基底面积（总荷载-G）/（fa-Gd）。4 确定基底基本反力值按实测基底反力系数法，把箱基分成大小相等的5×8=40个区格，每个区格的反力系数在资料中已给出，从而可算出每个区

6、格的反力=（总荷载/LB）×地基反力系数，把结果列成表格。注：L，B是基底板的尺寸，包括挑出的部分。三地基沉降计算按规范法计算。四箱基纵向整体弯曲计算由于上部结构是框架体系，所以基础要计算整体弯曲和局部弯曲。因横向跨间少，可以不考虑，只按局部弯曲计算在配筋时适当考虑。而纵向应该计算整体和局部弯曲，具体步骤：1 计算整体弯矩的基底反力=基本反力箱基自重+水压箱基自重按（G+N2）/LB，近似分布在箱基底板上。水压力W/LB对整个箱基来说是外力，应列出基底反力分布图：2 将箱基视为地基梁，梁长即箱基纵向长度L，梁沿纵向每单位长度所受的基反力=（横向区格的长×该取格的反力值），按

7、比例作出计算简图。3 根据上述简图，可求出任意截面的弯矩，画出弯矩图。本设计起控制的位置在跨中（弯矩最大）和轴线处（是楼梯电梯间，荷载大），分别记这两处的弯矩为M中、M边。五箱基承受的纵向整体弯矩（考虑上部结构共同作用）以上求出的弯矩未考虑上部结构的共同作用，认为箱基与上部结构独立的，与实际不符。理论和实测表明上部结构对箱基作用很大，因此，上面求出的弯矩应由上部结构和箱基共同承担。箱基分担的弯矩：其中M是前面求出的整体弯矩。1 箱基刚度EGJ G，截面矩按下面折算截面计算：2 上部结构刚度EBJB按下式计算其中Eb 梁柱的混凝土弹性模量（C30）Jbi第i层纵梁的截面惯性矩Kui和Kli第i层

8、上下柱的线刚度（此处上下柱相同）Kbi=Jbi/l是梁的线刚度（l是开间柱距）m :弯曲方向的节间数n:建筑物层数（指楼板数目）求出刚度后可分别求控制截面的：六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。本设计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 先确定底板局部弯曲的基反力=基底基本反力-箱基底板自重+水压。画出基反力分布图，并标出各轴线位置（按比例）（注意：底板上堆料10kPa不扣除，是考虑了荷载的不利组合即

9、认为计算某区格时，其正好有堆料）计算某区格的局部弯曲应据基反力分布图相应取平均值。2整体弯矩最大的中跨间（）1）边区格（AB或CD）各弯矩按下式计算M=系数×qlX2其中系数查钢筋混凝土结构附录表格。lX、lY是净跨度，lX是双向板的短边，为计算清楚，统一记为：纵向跨中MX 横向跨中MY 纵向支座MX 横向支座MY 2）中区格3基反力最大的跨间（）1）边区格（AB）2）中区格（BC）3）楼梯间区格七顶板局部弯曲计算楼面各区格的荷载相同，所以只需计算的中跨间，各区格作为四边固定的双向板，对于楼梯间楼板及楼梯计算略。顶板上的荷载有活载10kPa和板自重，计算同样按次序进行：1 边区格2

10、中区格八底顶板配筋设计箱基整体弯矩MG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MG产生的拉力N及配筋AS按下式计算N=MG/Z，AS=N/fyAS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，在各区格跨中取单位板带，按单筋截面分别确定钢筋量AS，公式如下： 注意以上底板的纵向配筋，同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

11、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宜小于12200。计算应按次序进行：底板：1 整体弯曲的配筋（纵向）1） 中跨间（） 2） 边跨间（） 2局部弯曲的配筋（纵向）1） 中跨间（由边区格控制）跨中配筋（上部受拉）支座配筋（下部受拉）2） 边跨间跨中配筋（上部受拉）支座配筋（下部受拉）3 向最后配筋量（整体局部迭加）中跨间边跨间(注意配筋时，可把上轴线的三跨间统一配筋，而的中间三跨按中跨间值统一配筋或沿纵向取大值统一配筋)4 横向配筋（按基反力最大的边跨间控制配筋）1） 跨中（中区格控制）2） 支座（边区格控制）5 顶板配筋（按中跨间，由

12、边区格控制，不考虑整体弯曲）1） 纵向配筋跨中支座2） 横向配筋跨中（按中区格）支座（按边区格）注意：若计算钢筋量小于12200时，应按构造配筋。九底板斜截面抗剪强度及冲切验算：可按规程计算。十箱基墙体配筋设计内容包括：1）内外墙配筋设计墙体配筋不应小于10200（双面），并且内外墙上下部各增设于220钢筋。一般内墙按构造配筋，采用于10200（双面双向），在下部各设置220钢筋。对外墙，承受水平静止土压力，应按计算配筋。具体步骤：外墙设计：土压力计算；配筋计算 （若计算钢筋量小于构造要求，按构造配筋，双向均为于10200（双面）。 2） 墙身抗剪强度计算 3）墙上开洞设计门窗洞大小应符合规程的要求，并进行洞口上下过梁配筋计算。（略）一般门洞0.8×2m2楼梯间门洞1.2×2m2外纵墙中间开设通风采光窗洞1×0.8m2十一施工说明1 基础采用C20混凝土，外围结构的抗渗标号不低于B-6级。垫层采用100厚C10混凝土。2 钢筋接头绑扎不小于35d，焊接时，单面为10d，双面为5d搭接位置要求：3 底板：上排筋只准在支座处断开（即墙下），但伸入支座不小于35d，下排筋只准在跨端1/3跨长以外搭接，搭接头要求错开50%