基础工程课程设计

设计任务某建筑物双向板式片筏基础，上部传来的总轴力为（学号：41212057），基础埋置深度1.8m，修正地基承载力特征值，混凝土强度等级为C20，钢筋Ⅰ、Ⅱ钢筋，设计此基础，基础布置图如图1所示。柱荷载如下表所示。表1柱荷载表柱号荷载（kN）柱号荷载（kN）柱号荷载（kN）柱号荷载（kN）A12360B12420C12430D12350A22400B22480C22490D22410A32480B32540C32560D32460A42530B42600C42640D42530A52520B52610C52620D52520A62500B62540C62570D62520A72380B72480C72490D72440A82360B82410C82420D82370筏形基础计算简图2.1、确定基础平面尺寸（1）确定基础宽度基础面积：基础宽度：b=A/L=1230/50.2=24.5m,取b=3×7.2+4=25.6m，A=1285。（2）确定底板厚度筏基底板厚度与最大双向板格短边净跨之比不应小于1/14，且不小于400mm，则钢筋合力点至近边的距离则确定基础底板厚度h=500mm，并设100mm厚C15素混凝土垫层。（3）确定地基梁截面尺寸初估地基梁截面尺寸。基础梁高按照跨度1/8~1/5估算，梁宽按照梁高1/2估算，最终确定截面尺寸：h=1300mm，b=600mm。2.2、确定计算简图根据筏基梁的荷载，双向板支撑条件确定计算简图如下：地基承载力验算筏形基础自重确定合力作用点则同理可得则验算地基承载力基底反力平均值：因此地基承载力符合要求。基底平均净反力设计值：筏形基础承载力验算4.1、抗冲切承载力验算梁板式筏形基础的底板厚度为500mm，单排布筋，板底有100mm素混凝土垫层，因此取钢筋合力点至近边的距离，则，混凝土为C20，则：底板受冲切承载力：因此，筏板底板抗冲切承载力满足要求。4.2、抗剪承载力验算按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），底板斜截面受剪承载力应符合下式要求：，，由于，。则阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值：综上所述，筏板底板厚度满足斜截面抗剪承载力要求。4.3、局部受压承载力验算根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，梁板式筏基的基础梁除满足正截面受弯承载力外，尚应按现行《混凝土结构设计规范》有关规定验算底层柱下基础梁顶截面的局部受压承载力。根据《混凝土结构设计规范》，其局部受压区的截面尺寸应符合下列要求：只需验算竖向轴力最大值即可，柱下最大荷载为2640KN，即。C20混凝土，故筏基柱下受压承载力满足要求。基础底板内力计算由《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），四边支承的混凝土板应按下列原则进行计算：①、当长边与短边的长度之比小于或等于2.0时，应按双向板计算；②、当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，按照双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。③、当长边与短边长度之比大于或等于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板计算。由于7200/6600=1.09<2.0，所以按照双向板计算。具体计算过程如下：、区格的板B1边界条件如图所示：查双向板系数表可得：跨中弯矩：、区格的板B2边界条件如图所示：查双向板系数表可得：跨中弯矩：、区格的板B3边界条件如图所示：查双向板系数表可得：跨中弯矩：、区格的板B4边界条件如图所示：查双向板系数表可得：跨中弯矩：支座弯矩计算如下：B1板：B2板：B3板：B4板：由于支座弯矩大于跨中弯矩，应该对支座弯矩进行调幅，使支座弯矩下降20%，取弯矩调幅系数，进行计算：对于B1板：对于B2板：对于B3板：对于B4板：基础梁内力计算用倒梁法计算梁的内力，即假定上部结构是绝对刚性的，各柱没有沉降差异，把柱脚视为条形基础的铰支座，将基础梁按照倒置的连续普通梁计算。、作用于横梁JL1上的荷载，是悬臂梁的均布地基净反力和边孔梯形荷载地基净反力之和。按均布荷载三跨连续梁进行计算。计算简图如下：悬臂板荷载：梯形荷载最大值：因此，梯形均布荷载的等量荷载为：三跨连续梁受均布荷载：支座弯矩：跨中最大弯矩由两部分组成，分别为均布荷载和梯形荷载，计算如下：对均布荷载：对梯形荷载：支座剪力：剪力由三部分荷载产生：均布荷载，梯形荷载和支座弯矩。计算如下：剪力和弯矩如图所示：、作用于JL2上的荷载，为两孔梯形荷载和地基净反力之和，按均布荷载三跨连续梁进行计算，计算简图如下：梯形荷载：均布当量荷载：支座弯矩：跨中最大弯矩：支座剪力。支座剪力由两部分荷载产生，梯形荷载q和支座弯矩，计算如下：剪力和弯矩如图所示：、作用于横梁JL3上的荷载，是悬臂梁的均布地基净反力和三角形荷载地基净反力之和。按均布荷载七跨连续梁进行计算。计算简图如下：边缘悬臂板传来的均布荷载：三角形分布荷载，最大值为：转化为均布的当量荷载为：因此，均布荷载：支座弯矩：利用5跨连续梁系数表，支座弯矩为：跨中最大弯矩：边跨：第二跨：中间跨：支座剪力：剪力和弯矩图如下图所示：、作用于横梁JL4上的荷载，是三角形荷载和地基净反力之和。按均布荷载七跨连续梁进行计算。计算简图如下：三角形荷载值：转化为均布的当量荷载p:支座弯矩：利用5跨连续梁系数表，转化为7跨连续梁进行计算，支座弯矩为：跨中最大弯矩计算如下：边跨：第二跨：中间跨：支座剪力计算如下：剪力弯矩如图所示：筏板基础配筋计算7.1、筏板配筋计算梁板式筏基的底板配筋除了满足计算要求以外，纵横方向的底部钢筋尚应有贯通全跨，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，且其配筋率不应小于0.125%。配筋时取每块筏板的跨中弯矩和最大支座弯矩进行配筋计算。取横向1m即b=1000mm，截面有效高度为：筏板采用C20混凝土：，，受力筋采用HRB335钢筋：，满足构造要求的最小配筋面积：对于周边与梁整体链接的双向板格，由于在两个方向收到支撑构件的变形约束，整块板内存在穹顶作用，使板内的弯矩大大减小。鉴于这一有利因素，对于四边与梁整体连接的板，规范允许其弯矩设计值进行折减：中间跨的跨中截面及中间支座截面，减小20%。边跨的跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面，减小20%。板的角区格不折减。按照下列公式计算：截面抵抗弯矩系数：相对受压区高度：钢筋总截面积：因此，板的配筋情况见下表：双向板配筋情况截面位置M(kN·m)配筋跨中B1区格方向460-68.820.03390.0345507.84B10@100785方向460-53.950.02660.0270397.44B10@100785B2区格方向460-84.320.04150.0424624.13B10@100785方向460-51.800.02550.0258379.78B10@100785B3区格方向460-73.670.03630.0370544.64B10@100785方向460-68.820.03390.0345507.84B10@100785B4区格方向460-90.790.04470.0457672.71B10@100785方向460-73.020.03590.0366538.75B10@100785支座B1-B1460123.860.06100.0630927.36B10@101785(741.89)B1-B1460115.660.05690.0586862.59B10@100785(690.07)B1-B2460120.840.05950.0614903.81B10@100785(723.05)B2-B2460140.440.06910.07171055.42B10@90872(844.34)B1-B3460139.360.06860.07111046.59B10@90872(837.27)B3-B3460136.780.06730.06971025.98B10@90872(820.78)B2-B4460163.490.08050.08401236.48B10/12@951008(989.18)B3-B4460152.930.07530.07841154.05B10/12@8011987.2、基梁配筋计算本设计中横向基梁尺寸为600×1300mm，基梁应满足以下构造要求：.GB50010-2010中9.2.13规定：梁的腹板高度大于450时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋。每侧纵向构造钢筋的间距不宜大于200mm，截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%，但当梁宽较大时可以适当放松。对基梁而言，取35mm保护层，因此基础梁的腹板高度：每侧需配钢筋面积：选择6B10，实际配筋截面积471。.GB50010-2010中9.2.1规定，基梁上部钢筋间距不应小于35mm，和1.5倍钢筋最大直径；基梁下部钢筋间距不应小于25mm和钢筋最大直径。.GB50010-2010中9.2.9规定，梁高大于800mm时，箍筋间距不应大于300mm，梁宽大于350mm小于800mm时，宜选用四肢箍，且箍筋直径不宜小于8mm。.GB50010-2010中8.5.1中规定梁受拉钢筋配筋率不应小于，且不小于0.2%。.GB50007-2011中8.4.15规定，按基底反力直线分布计算的梁板式筏基，其基础梁的内力可按连续梁分析，边跨跨中弯矩以及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的系数。梁板式筏基的底板和基础梁的配筋除满足计算要求外，纵横方向的底部钢筋尚应有不小于的贯通全跨，顶部钢筋按计算配筋全部连通，底板上下贯通钢筋的配筋率不应小于0.15%。基础梁采用C20混凝土：，，受力钢筋采用HRB335钢筋：，受力筋最小钢筋面积：混凝土构件的安全等级定为二级。需用公式：截面抵抗弯矩系数：相对受压高度：钢筋总截面积：表JL1配筋计算截面支座跨中B12弯矩设计值(kN·m)1694.7-722.3-951.520.19440.08290.10920.21820.08670.11595153.012047.512737.09(%)0.660.260.35选配钢筋9B284B285B28实际钢筋面积554224633079表JL2配筋计算截面支座跨中B12弯矩设计值(kN·m)1787.311188.121903.040.20510.13630.21840.23200.14710.24955478.913473.915892.19(%)0.700.450.76选配钢筋9B286B2810B28实际钢筋面积554236956153表JL3配筋计算截面支座跨中BC123弯矩设计值(kN·m)1147.11863.06-887.74-400.05-550.460.13160.09900.10190.04590.06320.14160.10450.10770.04700.06533344.032467.872543.441109.951542.12(%)0.430.320.330.140.20选配钢筋7B256B256B254B254B25实际钢筋面积3436294