基础工程课程设计计算书

'基础工程课程设计计算书一、设计题目某办公大楼基础设计(柱下钢筋混凝土条形基础设计)，其底层柱网平面布置图及柱底荷载见下图。本设计以轴线上条形基础为例进行设计，其他轴线上条形基础设计方法类似。二、地基土的特征及其主要性能指标建筑地基土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1。表1地基各土层物理力学指标土层编号土层名称层底埋深（m）层厚（m）1杂填土1.51.517.52灰褐色粉质粘土8.77.218.4（19.0）0.90330.9516.721.15.41250.723灰色淤泥质粉质粘土21.512.817.8（18.5）1.06341.1014.218.63.8950.864中密粉砂26.75.219.70.8330035.88.62103.445密实砂土>26.76.019.7（20.0）0.7223037.611.53106.2317 三、承载力特征值和基底宽度的确定（1）基础两端放出的尺寸L0=（13～14）*L1=（13～14）×6100=2033mm～1525mm，取L0=2000mm(2)初选基础底面设计埋深为d=2.0m持力层承载力特征值为，粘性土的>0.85,故可查表得,则修正后的地基承载力特征值为(先不考虑对基础宽度的修正)：因为=17.5×1.5+18.4×0.52=17.725kN/m3且总的长度L=2×2.0+5×6.1=34.5mF=2×1310+4×1715=9480kN所以，基础宽度b≥F/1.35L（fa-20d）=(2×1310+4×1715)/1.352×2.0+5×6.1(152-20×2)=1.817mm取b=3.6m设计则b=3.6m＞3.0m,需再对fa进行修正因为ηb=0，所以fa=152KPa四、地基稳定性和变形验算1、验算基底面积是否满足地基承载力要求17 （1.1）、对持力层承载力验算：Pk=Fk+GkA=98401.35+20×2.0×3.6×34.53.6×34.5=96.550KPa,查表7.10得ηd=1.0，ηb=0所以，faz=9.5+1.0×12.0×(8.7-0.5)=193.4KPa17 又因为：P=F+GA=9480+20×2.0×3.6×34.53.6×34.5=116KPa则基底附加压力：P0=P-0d=116-17.5×1.5+18.4×0.52×2=80.55KPa对非均质和各向异性地基中附加应力，上硬下软情况：查表4.1可知：μ1=μ2=0.35F=E01E02×1-μ221-μ12=βEs1βEs2×1-μ221-μ12=Es1Es2=1.42由h=7.2-0.5=6.7m(上层受压缩土厚度)b2h=2.52×6.7=0.186查表3.12可知：附加应力系数ɑz=0.99则图中M点（从基底中心沿中轴线至淤泥质土顶面）的附加应力：σz=ɑzP0=0.99×80.55=80KPa∴σz+Pcz=80+105.15=185KPa<193.4KPaKPa2、沉降验算用规范方法计算基础最终沉降量（1）沉降计算见下表：17 点号zi(m)lbzibɑiziɑi(mm)ziɑi_zi-1ɑi-1(mm)P0Esi△si△si△si△si00>1001016.7>103.720.6282420942090.01563.135212.2>106.780.4524551913100.02127.51312.8>107.110.439456241050.0212.20592.850.0237由于0.0237<0.025，表明zn=13.8m符合要求。确定沉降经验系数φs（2）计算EsEs=P0(ziɑi-zi-1ɑi-1)P0[ziɑi-zi-1ɑi-1/Esi]=4209+1310+10542095.4+13103.8+1053.8=4.88MPa（3）沉降经验系数φs值的确定假设P0=fak，按表4.4插值求得φs=1.212（4）基础最终沉降量SS=φs∆si=1.212×92.85=112.53mm查表7.20得，体型简单的高层建筑基础的平均沉降是200㎜.所以S<[S],满足要求。17 五、基础的结构设计1、梁的弯矩及剪力计算（倒梁法）在对称荷载作用下，由于基础底面反力为均匀分布，因此单位长度地基的净反力:qn=FL=948034.5=275kNm基础梁可看作在均布线荷作用下以柱为支座的无跨等跨连续梁，为了计算方便可将图(a)分解为图(b)和图(c)两部分。图(b)由弯矩分配法计算：A截面处的端弯矩为：MAG=12qnL2=12×275×2.02.。图(c)在均布荷载作用下，利用无跨等跨连续梁相应弯矩系数m可得有关截面的弯矩：例如支座B：MB=mBqnL2=(-0.105)×275×6.12=1074kNm其余类同，此处不再一一计算。梁的剪力计算:VA左=27.5×2.0=550KNVA右=12qnL-MB-MAL=12×275×6-917-5506=764KNVB左=12qnL+MB-MAL=12×275×6+917-5506=886KN17 VB右=12qnL-MC-MBL=12×275×6-847-9176=886KNVC左=12qnL+MC-MBL=12×275×6+847-9176=813KNVC右=12qnL+0=12×275×6+0=825KN详见如下基础梁的内力分析图：（a）（b）（c）（d）（e）17 17 17 2、梁板部分计算基底宽3.6m，主肋宽为350+2×50=450㎜，翼板外挑长度为12（3600-450）=1575㎜，肋梁高h=(18～14)×6100=762.5～1525;取h=1200㎜;梁肋处翼板厚度hf=500㎜>250㎜,则用变厚度翼板，使翼板外边缘厚度为300mm。基底垫层为100mm厚的素混凝土垫层，两端各伸出基础100mm。翼板采用C25混凝土，HRB335钢筋。基底净反力设计值：Pn=qn/b=275/3.6=76.4KPa2.1斜截面抗剪强度计算（按每米长计算）a1=1.575mV=Pna1=76.4×1.575=120.33KN/m17 h0=V0.7βhft=120.330.7×1.0×1.27=135.4mm而实际上h0=300-40-20/2=250mm>135.4mm(其中混凝土垫层厚度40mm，并暂时按φ20底板筋直径计算)2.2翼板受力筋计算M=Pna12/2=76.4×1.5752/2=95KNm∴As=M0.9h0fy=95×1060.9×250×210=2010.5mm2选用8φ18@120钢筋（实际面积As=2036mm2）分布钢筋配φ8@250。2.3、肋梁部分计算：肋梁高度h=1200mm，宽度为450mm主筋用HRB400级钢筋，箍筋用HPB235级钢筋，C25混凝土3、正截面强度验算根据基础梁内力分析，由其弯矩图，对支座、跨中分别按矩形、T型截面进行正截面强验算3.1支座A对轴线①支座处（A支座），由弯矩图可知，MA=550KNm（1）正截面强度验算∵fc=11.9N/mm217 fy=fy"=360N/mm2h0=1200-50=1150mm∴αs=Mα1fcbh02=550×1061.0×11.9×450×11502=0.078ε1=1-1-2αs=1-1-2×0.078=0.081<εb=0.518（可以）Υs=0.5(1+1-2αs)=1+1-2×0.078=0.959故As=MΥsfyh0=550×1060.959×360×1150=1385.3mm2配222+225，As=760+982=1742mm2由于高度>450mm,腰筋按构造选取2⏂16钢筋（HRB335级），另外，在受压区配纵向架立筋，按构造配筋222+2253.2支座B对轴线②支座处（B支座），由弯矩图可知，MB=917KNm（1）正截面强度验算∵fc=11.9N/mm2fy=fy"=360N/mm2h0=1200-50=1150mm∴αs=Mα1fcbh02=917×1061.0×11.9×450×11502=0.13217 ε1=1-1-2αs=1-1-2×0.132=0.142<εb=0.518（可以）Υs=0.5(1+1-2αs)=1+1-2×0.132=0.929故As=MΥsfyh0=917×1060.929×360×1150=2384mm2配4⫫22+2⫫25，As=2502mm2由于高度>450mm,腰筋按构造选取2⏂16钢筋（HRB335级），另外，在受压区配纵向架立筋，按构造配筋2⫫22+2⫫25（2）斜截面强度计算轴②左边截面（Vmax=886KN）则0.7βhfth0=0.7×48001500×1.27×1150=934KN配φ10@250（四支箍）【Vcs】=934KN>V=886KN(可以)3.3支座C对轴线③支座处（C支座），由弯矩图可知，MC=847KNm（1）正截面强度验算∵fc=11.9N/mm2fy=fy"=360N/mm2h0=1200-50=1150mm17 ∴αs=Mα1fcbh02=847×1061.0×11.9×450×11502=0.120ε1=1-1-2αs=1-1-2×0.12=0.128<εb=0.518（可以）Υs=0.5(1+1-2αs)=1+1-2×0.12=0.936故As=MΥsfyh0=847×1060.936×360×1150=2185.78mm2配422+225，As=2502mm2由于高度>450mm,腰筋按构造选取2⏂16钢筋（HRB335级），另外，在受压区配纵向架立筋，按构造配筋222+2254、1第一跨中按T型截面进行正截面强度验算M=601KNm选用HRB400级钢筋,C25混凝土h0=1200-50=1150mmα1fcbf,hf,(h0-hf,)=1.0×11.9×3600×300×(1150-300)=10924×106N·mm>M=601×106N·mm属于第一类T型截面，则以bf,=3600mm代替b=450mm则αs=Mα1fcbf,h02=601×1061.0×11.9×3600×11502=0.0117 ε1=1-1-2αs=1-1-2×0.01=0.01<εb=0.518（可以）Υs=0.5(1+1-2αs)=1+1-2×0.01=0.995故As=MΥsfyh0=601×1060.995×360×1150=1459mm2选用422，As=1520mm24、2第二跨中按T型截面进行正截面强度验算M=397KNm选用HRB400级钢筋,C25混凝土h0=1200-50=1150mmα1fcbf,hf,(h0-hf,)=1.0×11.9×3600×300×(1150-300)=10924×106N·mm>M=397×106N·mm属于第一类T型截面，则以bf,=3600mm代替b=450mm则αs=Mα1fcbf,h02=397×1061.0×11.9×3600×11502=0.007ε1=1-1-2αs=1-1-2×0.007=0.007<εb=0.518（可以）Υs=0.5(1+1-2αs)=1+1-2×0.007=0.996故As=MΥsfyh0=397×1060.996×360×1150=962.79mm2选用420，As=1256mm217 4、3第三跨中按T型截面进行正截面强度验算M=432KNm选用HRB400级钢筋,C25混凝土h0=1200-50=1150mmα1fcbf,hf,(h0-hf,)=1.0×11.9×3600×300×(1150-300)=10924×106N·mm>M=432×106N·mm属于第一类T型截面，则以bf,=3600mm代替b=450mm则αs=Mα1fcbf,h02=432×1061.0×11.9×3600×11502=0.008ε1=1-1-2αs=1-1-2×0.008=0.008<εb=0.518（可以）Υs=0.5(1+1-2αs)=1+1-2×0.008=0.996故As=MΥsfyh0=432×1060.996×360×1150=1047.67mm2选用420，As=1256mm2六、设计参考资料（1）《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002；（2）《建筑结构荷载规范》GB5009—2001；（3）《混凝土结构设计规范》GB50010—2002；（4）《土力学与地基基础》（教材）；17 （5）《钢筋混凝土结构》（教材）。17'