某框架结构柱下条形基础设计

1、某框架结构柱下条形基础设计（倒梁法）一、设计资料1、 某建筑物为7层框架结构，框架为三跨的横向承重框架，每跨跨度为7.2m；边柱传至基础顶部的荷载标准值和设计值分别为：Fk=2665KN、Mk=572KN ?M、Vk=146KN，F=3331KN、M=715KN?M、V=182KN ;中柱传至基础顶部的荷载 标准值和设计值分别为：Fk=4231KN、Mk=481KN ?M、Vk=165KN，F=5289KN、 M=601KN ?M、V=206KN。2、根据现场观察描述，原位测试分析及室内试验结果，整个勘察范围内场地地层主要由粘性土、粉土及粉砂组成，根据土的结构及物理力学性质共分为7层，具体层位

2、及工程特性见附表。勘察钻孔完成后统一测量了各钻孔的地下水位，水 位埋深平均值为0.9m，本地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋无 腐蚀性。3、根据地质资料，确定条基埋深 d= 1.9m；二、内力计算1、 基础梁高度的确定 取h= 1.5m符合GB50007-2002 8.3.1柱下条形基础梁的高度宜为柱距的-的规定。482、条基端部外伸长度的确定-J- rXF=333IKNM-715KN thF=5289I!HF=5289KN M-6C1KN *mF=3331KNLtA51T17200011f,卜25640 i据GB50007-2002 8.3.1第2条规定外伸长度宜为第一跨的 0.2

3、5倍考虑到柱端存在弯矩及其方向左侧延伸 0.251=0.25 7.2m=1.8m为使荷载形心与基底形心重合，右端延伸长度为lef，lef计算过程如下：确定荷载合力到E点的距离Xo :X。3331 3 7.2 5289 2 7.2 -715 2-601 2 -182 1.5 2 -206 1.5 23331 2 5289 2得 X,咤=10.58m17240右端延伸长度为lef|ef =(1.8 2.7 7.2 2 10.58) 2 _1.8_7.2 3=2.24m3、地基净反力Pj的计算。对E点取合力距即：ZMe =0,Pj 24 224 3331 了2 3 52897 小西碍測归7152 6

4、01 2)-(1821.5 2 206 1.5 2戶0即 271.2712 pj =182396 孑 Pj =672.3751 %4、确定计算简图BIDEHii1,1 niL rnT，L1II1 hii1 LII阻加酬恤iaoo7200720072005、采用结构力学求解器计算在地基净反力Pj作用下基础梁的内力图-2020.41-1149.01-2180.781804.289.253469.92868.92 3547.05946.05弯矩图（KN M）dill1210.28A( 1B厂（2 ）c尸3 )d严4 )-1506.122568.422347.79-2272.68-2493.31-27

5、78.22F剪力图（KN）6、计算调整荷载 pi巾折算成调整荷载q由于支座反力与原柱端荷载不等，需进行调整，将差值Pb =3331 -(1210.28 2272.68)KN =151.96KNPc =5289-(2568.42 2493.31)KN =227.27KNPd =5289-(2347.79 2778.22)KN -162.99KNpB =3331 -(2062.88 1506.12)KN 二-238KN对于边跨支座=q1I。为边跨长度；l1为第一跨长度。(loh)对于中间支座-q = -1匸为第i-1长度；li为第i跨长度。(訝口七li)故哇=證気-36.18227.27(1 7.

6、2 1 7.2)= 47.357_KN =33.96KN/ ； % （1 7.2 1 7.2） mm调整荷载作用下的计算简图：BzVb 二18KN/W创二口35KN/p创心3.96K恤.18002400.2400207200l 240024007200l 24002240180072002240调整荷载作用下基础梁的内力图-58.658.61A B 14.62 c 89.059.05-16.34 . -39.0930.87-8.7675.145.14-128.6828.68i4.隹 fBC 跨中 M = 0.86KN m； CD 跨中 M = 34.98KN m ; DE 跨中 M = 2.3

7、25KN m弯矩图（KN M）剪力图（KN）7、两次计算结果叠加，得基础梁得最终内力支座截面类型BCDE左V右左右左右左右弯矩(KN m)A 1030.641745.642957.973558.973021.193622.19843.171558.17剪力(KN)1145.15-2198.752669.15-2603.522432.71-2853.921945.57-1391.22三、基底压力验算按勘察报告2005-054;钻孔18处1.9m2.7m深度范围内的黄土物理指标如下：，20.7% ； =2.07g 3； ： d=1.71g 3 ； Q =2.74; e。=0.598; 0 =0.9

8、5;/cm/ cmi =36.5%; p =19.0%； I p =17.5； Ii =0.1；=0.18；=7.8Mpa ； c=62Kpa ； =27.3);查 GB50007-2002 表 524 承载力修正系数e及Ii均小于0.85的粘性土b= 0.3;d=16;1、不考虑宽度修正，只考虑 深度修正的地基承载力特征值fa :fa 二 fakd m(d -0.5m)=150 1.6 18.5(1.9-0.5)= 191.44Kpa2、确定基础宽度Fk +Gkb _ kk丨(f amd )2665 2 4231 2 20 25.64-25.64 (191.44-20 1.9)xdB.5KN

9、/m3 素填f胪5咖加齢加pu黄土o亠o、oOTQf诃咖r =2lfKN/m3昭饭Mp噴土混姜石耳 fk创曲忙20亦加洛股地质剖面图=3.6363m 取 b =3.8m3、经宽度和宽度修正的地基承载力特征值fa = fab (b-3.0)，d m(d-0.5m)fa =150 0.3 20(3.8-3.0) 1.6 18.5(1.90.5)Kpa =196.24Kpa。4、验算基底压力pkfa 采用荷载标准值组合计算基底净反力皿(与荷载基本组合时地基净反力Pj 计算方法相同):271.2712 pjk =145914.6= pjk =537.892 K%537 892 pk20Kpa =161

10、.5505183Kpa 乞 fa =196.24Kpa，满足要求。3.8四、基础配筋计算1、基础梁配筋计算材料选择混凝土 C40 ft =1.71Mpa ; fc =19.1Mpa ;钢筋采用二级钢HRB335 fyfy 二 300Nmm2 ；垫层 C10 100mm厚o 基础梁宽度b = 500mm ； h =3.0符合2.03.5的规定 验算截面最小尺寸考虑到钢筋可能为双排布置，故 h。=1500 80 = 1420mmVmax =2853.92KN 乞 0.25 ： cfcbl% =0.25 19.1 500 1420N = 3390.25KN , 满足要求 配筋计算表格2、正截面受弯配

11、筋计算项目截面弯矩截面抵抗矩系数M% _2相对受压区高度1-屮-理内力矩的力臂系数理1+J1截面配筋AMs 一 fyhs 2B左1030.640.0535213340.0550358040.9724820972487.80B右1745.640.0906514220.0951811480.9524094254302.50C左2957.970.1536079540.1676634740.9161682627578.95C右3558.970.1848180000.2060453410.8969773299313.94D左3021.190.1568909800.1716172150.914191392

12、7757.67D右3622.190.1881010270.2101911960.8949044099501.34E左843.170.0437859810.0447890080.9776054952024.61E右1558.170.089160690.084484920.9577575393819.00BC跨中2021.270.1049597480.1111352730.9444323635023.93CD跨中1183.990.0614848290.0635010190.9682494902870.46DE跨中2183.110.1133690640.1206469020.939676548545

13、3.64注：等效矩形应力图形系数 -=1.0 ； ho = 1420mm ； ?min取0.45fth及0.2%大值fyho基础梁选配钢筋：顶部12 25全长贯通，腰筋按构造设置，详见简图底部632全长贯通，大于底部总面积的1/3.C、D支座底部附加钢筋6 32在1/3截断3、箍筋计算截面尺寸符合要求（第1步第项已经验算）；根据纵筋布置及根数确定为 6肢箍，选用10801 2 2 2代v=6(10 )mm = 471.24mm4斜截面受剪承载力 Vu ; VVc0.7 ftbho 1.25fyvAsvhosa、1080 （加密区）Vu =0.7 1.71 500 1420 1.25 210 4

14、71.24 1420N =3045.55KN80b、10 200 （非加密区）471 24Vu =0.7 1.71 500 1420 1.25 2101420N =1728.14KN200加密区 Vu =3045.55KN 2853.92KN十卜、卄 口亦+”宀u承载力满足要求。非加密区 乂 “728.14KN1158.73KN五、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（横向钢筋米用-16, f1、翼板的高度如计算简图所示,取1.0m宽度翼板作为计算单元,剪力设计值V1.0 1.65KN3.8672.37511.65 KN =291.9

15、5 KN3.8斜截面受剪承载力V =乂 =0.7ftbh =0.71.711.0(00.04)2 )-550.6KN V=291.9KN，满足要求。16502、横向钢筋计算1 p.弯矩设计值 M (4 1.652 =0.5 176.94 12.7225= 240.86KN *m ;2 3.8配筋计算：截面抵抗矩系数M:1 fcbh240.86X061.0 19.1 1000 4602二 0.0595969 相对受压区高度上=1 一、订瓦 =1 一0.0595969 = 0.0615； 内力矩的力臂系数s Js二1 0.9385 = 0.9693s 2 26M240.86 102 钢筋面积As1

16、800mmfjsh。300x0.9693汇 460实配工 16110= 1827.84mm1800mm2，分布筋 8200。六、沉降计算r杂填土y=IBSKN/itP=IBSKN/itP黄土IE5i-i=7.8Mpa m =2fl.0KN/黄土混姜石Esu 二養-OMpu1谕恥皿/ 沁土參枷2r/ if=ZO.OKN/n3附办1应力曲线闪长岩歿积土皿二册凹y 闪长劣残积士Eiw训四i1、土层分层情况如下图：1rgCT沉降计算土层划分示意图沉降计算采用荷载准永久组合,用角点法计算区域划分如下：例如：对于 E 点有 crz,E =(乌丘人侔 +(z,E)e2f2FE *(z,E)a1eEA *(Z

17、,E )a2e?EA(DEF&L O72007MD.2240 |ai bi(iditi2、地基变形计算深度Zn算至强化闪长岩则 乙-8.5m，按GB50007-2002规定2 b 4m 时：z =0.6m且应满足.：sn _ 0.025匚 3、沉降计算 E 点：对 CTz,E = （DzJeftFE +（Oz,E）e2f2FE +（Dz,E）a,qEA +（Dz,E）a2e2EA ；B =1.9m; Li = 2.24mL = 23.4m ； p。=161.5518.5 1.9Kpa = 126.4KpaZi(m)%ZjOti _Z/i_1EsiMpas=_p(Zi&iEsi(mm)001.1

18、78912.31581.00000.79307.812.85070.80.42111.178912.31580.99120.89081011.25971.80.94741.178912.31580.93542.207615.518.00266.73.52631.178912.31580.58080.2719103.43687.94.15791.178912.31580.52700.1156300.48718.54.47371.178912.31580.5034s =12.8507 11.2597 18.0026 3.4368 0.4871 =46.0369mm计算沉降经验系数首先计算变形计算深

19、度范围内压缩模量的当量值EsAi0.9912 0.8 0.9354 1.0 0.5808 4.9 0.5270 1.2 0.5034 0.6EsA0.9912x0.80.9354x1.00.5808x4.90.5270x1.20.5034x0.6-_ Esi7.81015.51030-5.50872Es7.4033Mpa0.74408928据 GB50007-2002表 5.3.5，得0.7905所以边柱E点桩基础最终沉降量计算 s-sS=0.7905 43.0369mm = 34.0194mm ：z=0.6m=sn = 0.4871mm _ 0.025 二$= 0.025 43.0369mm

20、 = 1.0759mm，满足GB5007-2002公式5.3.6要求。 D 点：对二z,h = 2z,h )a1d1DA 2z,h )d1f1FD ； B = 1.9m; L 9.44mL2 = 216.2m ；p。=161.55-18.5 1.9Kpa =126.4Kpa乙%&乙 U i - Zi/Q iEsiMpaEsi(mm)004.96848.52631.00000.79427.812.87010.80.42114.96848.52630.99280.91071011.51121.80.94744.96848.52630.94722.593815.521.15206.73.52634.

21、96848.52630.64160.3654104.61877.94.15794.96848.52630.59040.1570300.66158.54.47374.96848.52630.5674s =12.870111.511221.15204.6187 0.6615 = 50.8153mm计算沉降经验系数 s首先计算变形计算深度范围内压缩模量的当量值EsEsTAi0.9928 0.8 0.9472 1.0 0.6416 4.9 0.5904 1.20.5674 0.60.9928 0.80.9472 1.00.6416 4.90.5904 1.20.5674 0.6EsEsi7.81015

22、.510305.59350.481570028= 11.6151 Mpa据 GB50007-2002表 5.3.5，得=0.5740所以中柱D点桩基础最终沉降量计算 sss=0.5740 50.8153mm = 29.1672mm：z =0.6m g = 0.6615mm 空 0.025s =0.025 50.8153mm = 1.2704mm，满足GB5007-2002公式5.3.6要求。4） D点和E点沉降差中柱D点最终总沉降量SD与边柱E点最终总沉降量SE之差SE-SD = 34.0194mm 29.1672mm= 4.8522mm-0.0021 =0.002 7200mm =14.4m

23、m 满足 GB5007-2002 表 5.3.4 要求附图1厂1厂21 1飞1 11 11担1 11 27200|720072001240”附图26*256425呂*16100*100200I8&2OD14城1900阴21900_-Q4O0附图32502M6*256425UnatWIOO枷個0沁000丄3003UU7tWLO1900g-0,400SZ 柱下条形基础简化计算及其设计步骤在pkpm中，没有专门的柱下条基计算，但是框架结构，柱下如果采用条形基础，那么可以用 地基梁来计算，即它可以承担地基反力，计算是采用弹性地基梁计算。我在指导毕业设计时遇到了这个问题，但用下面方法解决了 ：注意每一步

24、1。读入地质资料输入2。参数输入包括基本参数（主要是地基承载力特征值）和地梁筏板参数（主要是基床反力 系数、地梁相关材料参数、钢筋调整参数、梁肋朝向）3。网格输入（轴线延伸命令修改形成悬挑地基梁轴线）4。修改荷载参数、读取荷载5。定义地基梁（必须定义梁肋高和梁肋宽，地梁翼缘宽度可随意给出但应大于梁肋宽因为退出交互步骤时程序会给出调整翼缘宽度的机会）并布置地基梁6。退出交互步骤：注意第一修改地梁翼缘宽度第二检查是否生成弹性地基梁计算用数据文件（即出现相关荷载值、相应坐标、地基反力、修正后地基承载力等信息）7。弹性地基梁/基础沉降计算：7-01 :检查地质资料是否正确7-02 :设置计算参数（注意

25、：应采用完全柔性假定、地下水高度需要修改）7- 03 :进入附加反力图示，选择沉降计算菜单进行沉降计算，之后可查看相关需要数据8。弹性地基梁/结构计算8- 01 :选择是否进行交叉底面积重复利用计算、修改地基梁参数（注意：地梁计算时采用的内力）、选择计算采用的模型（可采用satwe、tat生成的上部基础刚度）进行计算8-02查看相关荷载工况下的内力图9。弹性地基梁/参看结果（正常操作）10。弹性地基梁施工图（正常操作提要:本文对常用的静力平衡法和倒梁法的近似计算及其各自的适用范围和相互关系作了一些叙述，提出了自己的一些看法和具体步骤，并附有柱下条基构造表，目的是使基础设计工作条理清楚，方法得当

26、，既简化好用，又比较经济合理适用范围：一柱下条形基础通常在下列情况下采用：1多层与高层房屋无地下室或有地下室但无防水要求，当上部结构传下的荷载较大，地基的承载力较低，采用各种形式的单独基础不能满足设计要求时2当采用单独基础所需底面积由于邻近建筑物或构筑物基础的限制而无法扩展时3地基土质变化较大或局部有不均匀的软弱地基，需作地基处理时4各柱荷载差异过大，采用单独基础会引起基础之间较大的相对沉降差异时5需要增加基础的刚度以减少地基变形，防止过大的不均匀沉降量时其简化计算有静力平衡法和倒梁法两种，它们是一种不考虑地基与上部结构变形协调条件的实用简化法，也即当柱荷载比较均匀，柱距相差不大，基础与地基相

27、对刚度较大，以致可忽略柱下不均匀沉降时，假定基底反力按线性分布，仅进行满足静力平衡条件下梁的计算计算图式二1.上部结构荷载和基础剖面图2静力平衡法计算图式3倒梁法计算图式三.设计前的准备工作在采用上述两种方法计算基础梁之前，需要做好如下工作：1确定合理的基础长度为使计算方便，并使各柱下弯矩和跨中弯矩趋于平衡，以利于节约配筋，一般将偏心地基净反力（即梯形分布净反力）化成均布，需要求得一个合理的基础长度 当然也可直接根据梯形分布 的净反力和任意定的基础长度计算基础 基础的纵向地基净反力为：式中Pjmax，Pjmin 基础纵向边缘处最大和最小净反力设计值刀Fi 作用于基础上各竖向荷载合力设计值（不包

28、括基础自重和其上覆土重，但包括其它局部均布qi）.刀M作用于基础上各竖向荷载（Fi，qi）,纵向弯矩（Mi）对基础底板纵向中点产生的总弯矩设计值L 基础长度，如上述B 基础底板宽度先假定，后按第2条文验算当Pjmax与Pjmin相差不大于10%，可近似地取其平均值作为均布地基反力，直接定出基础悬臂长度a1=a2（按构造要求为第一跨距的1/41/3），很方便就确定了合理的基础长度L ;如果Pjmax与Pjmin相差较大时，常通过调整一端悬臂长度al或a2,使合力刀Fi的重心恰为基础的形心（工程中允许两者误差不大于基础长度的3%）,从而使EM为零，反力从梯形分布变为均布，求a1和a2的过程如下：先求合力的作用点距左起第一柱的距离：式中，刀Mi作用于基础上各纵向弯矩设计值之和.xi各竖向荷载Fi距F1的距离当 xa/2时，基础长度 L=2（X+a1），a2