基础工程课程设计计算书

基础工程课程设计说明书二零一三年六月土木工程某框架结构条形基础设计计算书一、工程概况威海近郊五层两跨钢筋混凝土框架结构（相当于七层以上民用建筑），车间有三排柱，柱截面尺寸为400×600mm2，平面图如图1。作用在基础顶面的荷载特征值如表1，弯矩作用于跨度方向。室内外高差0.30m。图1混凝土框架结构平面图表1荷载效应特征值柱位荷载类荷载效应标准组合准永久组合基本组合A轴F1400kN1350kN1750kNM（顺时针）200kN-m170kN-m250kN-mB轴F1600kN1450kN2000kNM（顺时针）140kN-m130kN-m175kN-mC轴F1200kN1100kN1500kNM（顺时针）170kN-m150kN-m212kN-m二、地质资料1.综合地质柱状图如表2，地下水位在细砂层底，标准冻深为2m；2.冻胀类别为冻胀。表2综合地质柱状图图例土层厚度土层描述1.2m人工填土、含煤灰317kN/m5.0m黄褐色粘性土，低压缩性147kPa,0.7akfe，8500kPa,sE326%,18%,34%,19kN/mpL5.5m淤泥质粘土110kPaakf1.10e，318kN/m，1.0LI，7500kPasE7.0m黄色细砂、中密、稍湿12000kPasE三、设计要求1.设计柱下钢筋混凝土条形基础；2.计算该条形基础相邻两柱的沉降差；3.绘制基础平面图（局部），基础剖面图，配筋图。四、设计步骤1.考虑冻胀因素影响确定基础埋深；2.持力层承载力特征值修正；3.计算基础底面尺寸，确定基础构造高度；4.计算条形基础相邻两柱的沉降差；5.按倒梁法计算梁纵向内力，并进行结构设计；6.计算基础的横向配筋及翼缘高度；7.绘制施工图。五、工作量1.设计柱下钢筋混凝土条形基础；2.计算该条形基础相邻两柱的沉降差；3.完成课程设计计算说明书一份；4.完成铅笔绘制2号施工图一张；5.配合教师安排进行答辩。六、内力计算(一)确定基础埋深根据地质资料进入土层1.2m为粘土层，其基本承载力特征值为147kPaakf,可知其为最优持力层，基础进入持力层大于30cm。又有考虑冻胀因素的影响，根据规范可知，其设计冻深dz应按下式计算：02.01.00.90.951.71m...zszwzedzz，基础埋深应在设计冻深以下，据此可初步确定基础埋深为2.3m。根据基础埋深2.3m0.5md需进行持力层承载力特征值的深度修正，持力层为黄褐色粘性土层。液性指数26180.50.853418pLLpwwIww，又0.70.85e，查表可得，承载力修正系数0.3,1.6bd，基础底面以上土的加权平均重度m3171.2190.817.8kN/m2.0，条形基础的基础埋深一般自室内底面算起，室内外高差为0.3m，取2.30.32.6md，则可得修正值为：(0.5)1471.617.8(2.60.5)206.81kPaaakdmffd。(二)确定基础梁的高度、长度和外伸尺寸根据规范要求，柱下条形基础梁的高度应该取为柱距的1/81/4倍，又有此处柱距取为6500mm，故可得到基础梁的高度(1/81/4)6200(7751550)mmh，取1500mmh，即为1.5mh。根据构造要求，条形基础端部外伸长度应为边跨跨距的1/41/3倍，故考虑到柱端存在弯矩及其方向，可以得到基础端部左侧延伸1(1/41/3)(1/41/3)6200(15502067)mmll，取12.0ml。计算简图如图2所示：图2.计算简图为使荷载形心与基底形心重合，右端延伸长度为2l，2l计算过程如下：a.确定荷载合力到C点的距离ox：0140026.216006.22001401706.37m140016001200xb.确定右端延伸长度2l：22.00.36.226.3720.31.66mlc..确定基础梁的总长度l：(2.00.36.226.37)216.66mld..确定基础梁基底的宽度b：计算基础及其上土的重力kG时的基础埋深为：(2.32.6)/22.45md1400160012001.60m(20)16.66(206.81202.45)kFblfd，取作1.8m3mb，故无需作宽度修正。(三)持力层和软弱下卧层的验算基底的平均压力：140016001200202.45189.06kPa206.81kPa16.661.8kkkaFGpfA故持力层满足要求。对于软弱下卧层：()1.8{189.06(1.2171.119)}51.39kPa2tan1.823.9tan23kcdzbpbz1.217519115.4kPacz软弱下卧层顶面处经深度修正后承载力特征值：经查表得0,1.0bd，12115.418.6kPa1.25.0czmhh则有(3)(0.5)1101.018.6(6.20.5)216.02kPaazakbdmffbd51.39115.4166.79kPa216.02kPazczazf故软弱下卧层满足要求。经验算，基础底面尺寸及埋深满足要求。(四)肋梁的弯矩和剪力计算(175020001500)/16.66315.1kN/mjbp按照静定分析方法计算柱下条形基础的内力：对于A点2=0.5315.12.3=833.4kN.mAlM逆时针方向315.12.3724.73kNlAV（↓）A833.42501083.4kN.mrM逆时针方向724.7317501025.27kNrAV（↑）对于B点20.5315.18.517506.2250782.99kN.mBlM逆时针方向315.1.1(2.36.2)1750928.35kNlBV（↓）782.99175957.99kN.mBrM逆时针方向928.3520001071.65kNrBV（↑）对于C点20.5315.114.717506.2220006.2250175364.98kN.mClM逆时针方向315.1(2.36.22)17502000881.97kNlCV（↓）364.98212576.98kN.mCrM逆时针方向881.71500618.03kNrCV（↑）AB跨中：217503.1315.15.40.5250580.84kN.mABM顺时针方向BC跨中：217509.320003.1315.111.60.5175250850kN.mBCM顺时针方向计算简图及弯矩图和剪力图如图3所示：图3.计算简图及内力图七、配筋计算(一)基础配筋计算1.基础梁配筋计算：①材料选择混凝土30C，21.43N/mmtf；214.3N/mmcf；钢筋采用二级钢HPB235；'2210N/mmyyff；垫层10C，100mm厚。②基础梁宽度500mmb；/1500/5003hb，符合2.03.5的规定。③验算截面最小尺寸考虑到钢筋可能为双排布置，故1500801420mmoh，max1071.57kN0.250.2514.350014202538.25kNccoVfbh，满足要求。④配筋计算表格。2.正截面受弯配筋计算计算配筋如表3所示：表3正截面受弯配筋计算截面弯矩(kN.m)M截面抵抗矩系数210scMfbh相对受压区高度112s内力矩的力臂系数截面配筋0sysMAfh选用钢筋A左833.40.057810.059580.970212880.5828A22A右1083.40.075150.078200.96093780.9768A25B左782.990.054310.055870.972072701.1789A20B右957.990.066450.068820.965593327.0519A22C左364.980.025320.025640.987181239.8419A14C右576.980.040020.040850.979571975.2248A18AB跨中580.840.040290.041130.979431988.7228A18BC跨中8500.058960.060810.96962939.8158A22注：等效矩形应力图形系数11.0；1420mmoh；min取0.45tyofhfh及0.2%大值，基础梁选配钢筋：顶部8A22全长贯通，腰筋按构造设置，详见简图，底部8A25全长贯通，大于底部总面积的1/3，3.箍筋计算①截面尺寸符合要求（第1步第③项已经验算）；②根据纵筋布置及根数确定为4肢箍，选用A10@200；10.5s2214(10)314.16mm4svA③斜截面受剪承载力uV；0.71.25svucstoyvoAVVfbhfhs314.160.71.4350014201.2521014201296.41kN200uV由于1296.41kN1071.65kNuV且1296.41kN928.35kNuV承载力满足要求。故箍筋无需加密，只需按A10@200配置箍筋即可。(二)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A10,2210N/mmyf）。1.翼缘板的高度如计算简图所示，计算简图如图4所示：图4.计算简图取1.0m宽度翼板作为计算单元，剪力设计值：175.061.00.65=1.00.6563.22kN1.81.8jpV斜截面受剪承载力0.70.71.431.0(30040)260.26kN63.22kNuctoVVfbh满足要求。2.横向钢筋计算弯矩设计值221175.06()0.650.50.6520.55kN.m21.81.8jpM＝；配筋计算：①截面抵抗矩系数622120.55100.0211.014.31000260scoMfbh②相对受压区高度1121120.0210.021s；③内力矩的力臂系数10.510.50.0210.99s④钢筋面积6220.5510380.2mm2100.99260sysoMAfh实配A10@200，22393mm380.2mmsA，分布筋A8@200。八、沉降差的计算1.土层分层情况如下图5所示：图5.土层分层图沉降计算采用荷载准永久组合,用角点法将计算区域进行划分。2.沉降计算点a.边基础自身沉降计算简图如图6所示：图6.计算简图地基变形计算深度nZ算至黄色细砂土层，则10.0mnZ，按GB50007-2002规定2mb时0.3mz且应满足''0.025nissB1点111111111,,,,,()()()()zBzBzBzBzBabBhcdBhdfgBbegB120.9m,8.16m,8.5mBLL013501450110016.661.8202.3(171.2191.1)134.75kPa16.661.8pB1点自身基础沉降计算表格如表4所示：表4B1点沉降计算(m)iZ/LB/iZBi11iiiiZZa(MP)siE'is()mm''(mm)iss09.19.401.00008.53.99.19.44.30.58482.28078.536.1636.169.49.19.410.40.34320.94542.550.9687.12109.19.411.10.