梁板式筏形基础设计

1、2 梁板式筏形基础设计的高层建筑箱形与筏形基础技术规范JGJ 6-99本工程中上部柱荷载平均在4599kN，较大，且粘土层的承载力较低，故使用独立基础，条形基础和桩基础无法满足地基承载力的要求。经综合考虑，选择筏板基础，既充分发挥了地基承载力，又能很好地调整地基的不均匀沉降。本工程上部荷载平均在4599kN，较大且不均匀，柱距为9m，较大，将产生较大的弯曲应力，肋梁式筏基具有刚度更大的特点，可以很好的抵抗弯曲变形，能够减小筏板厚度，更适合本工程。 地基承载力验算采用标准组合，地下室柱下荷载标注组合由PKPM导出的，即 表2.2 竖向导荷 基底面积： 修正后的地基承载力特征值（持力层）： b=0

2、.3 d=1.5 =20.3KN/ m³ 符合条件，满足要求。 表2.2 竖向导荷 =137973KN其合力作用点偏心距为：经计算由于柱荷载在x，y方向偏心距分别为：（x方向0.3m，y方向0.5m），则x方向外挑0.6m，y方向外挑1m。梁板式筏基底板的板格应满足受冲切承载力的要求，梁板式筏基的板厚不应小于300mm，且连续板板厚与板格的最小跨度之比不宜小于1/50，故取板厚400mm。由混凝土结构设计规范（GB50010-2002），四边支承的混凝土板应按下列原则进行计算：.当长边与短边长度之比小于或等于2.0时，应按双向板计算；.当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，

3、宜按双向板计算；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；.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。本设计按照板的边界条件的不同，把板分成不同的类型，如图2.1。.按照双向板设计。图2.1 双向板的计算方法：、图2.2 B1的尺寸及边界条件 查双向板系数表得 ： 、区格板B2图2.3 B2的尺寸及边界条件 查双向板系数表得： 、区格板B3图2.4 B3的尺寸及边界条件 查双向板系数表得： 、2区格板B4图2.5 B4的尺寸及边界条件查双向板系数表得： 由于地基梁的影响，应该对计算的支座反力进行调整，为简化计算，本设计的调整方法是：取支

4、座处较大的弯矩进行调整，调整时按下述公式 进行调整。柱节点荷载的分配 肋梁式筏型基础的梁可以按照十字交叉梁来设计，将地基梁看成无限长梁和半无限长梁，上部结构柱荷载按以下方式分配在地基梁上：（1） .内柱荷载分配， (2.4)其中，； 基础宽度，； 文克尔地基模型中的弹性特征系数； 基础横截面的惯性矩，； 地基基床系数取,=； 混凝土弹性模量，取。按照上式将内柱荷载分配到梁上，如表2.2。表2.2 内柱荷载分配（2）.边柱荷载分配， (2.5)按照上式将边柱荷载分配到梁上，如表2.3。表2.3 边柱荷载分配（3）角柱荷载分配， (2.6)按照上式将角柱荷载分配到梁上，如表2.4。表2.4 角柱荷

5、载分配按照节点集中力分配公式计算出来的和节点集中力，只用来确定交叉基础每个节点下地基反力的初值，但由于交叉基础的底板在节点处的相互交叉，尚需考虑两条形基础的相互影响。将底板重叠部分面积上的地基压力，折算成整个基础底面积上的地基平均压力，作为地基压力的增量： (2.7)式中 交叉基础节点重叠面积； 所有节点集中力之和； 交叉基础全部支承面积。调整后的节点力为： (2.8) (2.9)内柱调整后，分配到梁上的荷载见表2.5。表2.5 内柱荷载调整边柱调整后，分配到梁上的荷载见表2.6。表2.6 边柱荷载调整角柱调整后，分配到梁上的荷载见表2.7。表2.7 角柱荷载调整 图2.2 地基梁归并图 1.

6、 JL-1内力计算JL-1荷载是由 轴之间传来的梯形荷载，其最大值为 将梯形荷载化为等效荷载利用结构力学求解器得到内力图如图2.3。图2.3 JL-1第一次计算剪力包络图由剪力包络图知道支座反力=885.0kN， 由柱子传下来的力为=930.5kN支座反力=1770kN，由柱子传下来的力为=2321.6kN支座反力=1770kN，由柱子传下来的力为=2298.9kN支座反力=1770kN，由柱子传下来的力为=2298.9kN支座反力=1770kN，由柱子传下来的力为=2064.8kN支座反力=1770kN，由柱子传下来的力为=2064.8kN支座反力=1770kN，由柱子传下来的力为=2298

7、.9kN支座反力=1770kN，由柱子传下来的力为=2298.9kN支座反力=1770kN，由柱子传下来的力为=2298.9kN支座反力=885.0kN， 由柱子传下来的力为=885.0kN计算支座反力与实际支座反力的差值为： =930.5-885=45.5kN=2321.6-1770=551.6kN=2298.9-1770=528.9kN=2298.9-1770=528.9kN=2064.8-1770=294.8kN=2064.8-1770=294.8kN=2298.9-1770=528.9kN=2298.9-1770=528.9kN=2298.9-1770=228.9kN=885-885=

8、0kN误差分析=5.1%>5%，不满足要求，需要进行调整同理：=23。8%>5% =23%>5%=23%>5% =14.3%>5%=14.3%>5% =23%>5%=23%>5% =13%>5%=0%<5%该梁计算支座反力与实际支座反力间不平衡，需要调整，调整的方法是将其差值以均布荷载形式布置在支座两端1/3跨上，求出内力与以上所求出的支座反力叠加，再与实际作用力比较，如不满足要求继续调整，直至满足为止。45.52.2=20.7=551.64.4=125.4=528.94.4=120.2=528.94.4=120.2=294.84.4

9、=67.0=294.84.4=67.0=528.94.4=120.2=528.94.4=120.2=528.94.4=120.2利用结构力学求解器得到调整内力图如图2.4。图2.4 JL-1第一次调整剪力包络图支座以上总反力=947.0kN， 由柱子传下来的力为=930.5kN支座以上总反力=2300.4kN，由柱子传下来的力为=2321.6kN支座以上总反力=2306.2kN，由柱子传下来的力为=2298.9kN支座以上总反力=2289.7kN，由柱子传下来的力为=2298.9kN支座以上总反力=2071.4kN，由柱子传下来的力为=2064.8kN支座以上总反力=2071.4kN，由柱子传

10、下来的力为=2064.8kN支座以上总反力=2289.7kN，由柱子传下来的力为=2298.9kN支座以上总反力=2306.1kN，由柱子传下来的力为=2298.9kN支座以上总反力=2275.5kN，由柱子传下来的力为=2298.9kN支座以上总反力=903.7kN， 由柱子传下来的力为=885.0kN计算支座反力与实际支座反力的差值为： =930.5-947.0=-16.5kN=2321.6-2300.4=21.2kN=2298.9-2306.2=-7.3kN=2298.9-2289.7=9.2kN=2064.8-2071.4=-6.6kN=2064.8-2071.4=-6.6kN=229

11、8.9-2289.7=9.2kN=2298.9-2306.1=-7.3kN=2298.9-2275.5=23.4kN=885-903.7=-18.7kN误差分析=1.8%<5%，满足要求,不需要再进行调整同理：=0.9%<5% =0.3%<5%=0.4%<5% =0.3%<5%=0.3%<5% =0.4%<5%=0.3%<5% =1.0%<5%=2.1%<5%将结果列于表2.8。表2.8 JL-1内力计算支座D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10柱荷载Di930.52321.62298.92298.92064.82064.8229

12、8.92298.92298.9 885.0支反力R188517701770177017701770177017701770885Di-R145.5551.6528.9528.9294.8294.8528.9528.9528.90误差1 %5.123.8232314.314.32323230均载q120.7125.4120.2120.267.867.8120.2120.2120.20调整R1+R29472300.42306.22289.72071.42071.42289.72306.12275.5903.7Di-R1-R2-16.521.2-7.39.2-6.6-6.69.2-7.323.4-1

13、8.7误差2 %1.80.90.30.40.30.30.40.31.02.12. JL-2内力计算JL-2荷载是由 轴和 轴之间传来的梯形荷载， 轴传来的梯形荷载最大值为 轴之间传来的梯形荷载最大值将梯形荷载化为等效荷载JL-2计算方法和JL-1一样，列于表2.9。表2.9 JL-2内力计算支座C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10柱荷载Ci1912.81791.81773.01773.01543.51543.51773.01773.01773.01832.8支反力R114712941.92941.92941.92941.92941.92941.92941.92941.91471Ci-R1

14、441.8-1150.1-1168.9-1168.9-1398.4-1398.4-1168.9-1168.9-1168.9361.8误差1 %23.164.265.965.990.690.665.965.965.919.7均载q1200.8-261.4-265.7-265.7-317.8-317.8-265.7-265.7-265.7164.5调整R1+R21841.51878.61754.21770.61548.71548.71770.417551854.31766.5Ci-R1-R271.3-86.818.82.4-5.2-5.22.618-81.366.3误差2 %3.74.81.10.

15、10.30.30.114.63.63. JL-3内力计算JL-3荷载是由 轴之间传来的三角形荷载，其最大值为 将三角形荷载化为等效荷载4. JL-4内力计算JL-4荷载是由 轴和 之间传来的三角形荷载，其最大值为 将三角形荷载化为等效荷载JL-3和JL-4计算方法和JL-1一样，计算过程列于表格2.10。表2.10 JL-3和JL-4内力计算支座A1B1C1D1后四列JL-4A2B2C2D2柱荷载Ni885457.2478.2930.5574.81770.51791.5580.4支反力R1805.21035.31035.3805.21610.42070.62070.61610.4Ni-R179

16、.8-578.1-557.1125.3-1035.6-300.1-279.1-1030误差1 %9126.7185.762.7180.216.915.6177.5均载q139.9-192.7-185.762.7-517.8-100-93-515调整R1+R2823.9515.3544.3867.5620.41723.71746627.3Ci-R1-R261.1-58.1-66.163-45.646.845.5-46.9误差2 %6.912.713.86.87.92.62.58均载q230.6-19.4-2231.5-22.800-23.5R1+R2+R3875.1467.5488.8919.6

17、582.61762.81783.8588.1Ni-R1-R2-R39.9-10.3-10.610.9-7.87.77.7-7.7误差3 %1.12.22.21.21.40.40.41.4验算底板受冲切承载力梁板式筏板基础的底板厚为400mm，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C30：验算底板受冲切承载力的示意图如图2.9所示。 按照建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），需要满足： (2.10)式中：-作用在图上阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值 -基础底板冲切破坏锥体的有效高度 -混凝土轴心抗压强度设计值 -冲切破坏锥体斜截面的上边长与下边

18、长的平均值 由条式当底板区格为矩形双向板时，底板受冲切所需的厚度h0按下式计算： (2.12)-计算板格的短边和长边的净长度；  p-相应于荷载效应基本组合的地基土平均净反力设计值。（2)双向板板格（9000mm×8000mm），代入数据有： 当时，取所以该双向板板格内筏板厚度满足抗冲切要求。验算底板斜截面受剪承载力按建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）需满足： （2.13）验算底板斜截面受剪承载力的示意图2.10(1).对双向板区格（6600mm×6000mm)内底板进行斜截面抗剪验算 所以双向板区格（80000mm×9000mm)内底板板

19、厚满足抗剪承载力要求。 验算基础梁斜截面受剪承载力 2.8.4 局部受压承载力验算 筏板配筋计算梁板式筏基的底板配筋除满足计算要求外，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1米即，截面有效高度为： 筏板采用C30混凝土： 受力钢筋采用HRB3400钢筋： 满足照构造要求的最小配筋面积： 混凝土构件的安全等级定为二级，。对于周边与梁整体连接的双向板格，由于在两个方向受到支撑构件的变形约束，整块板内存在穹顶作用，使板内弯矩大大减小。鉴于这一有利因素，对于四边与梁整体连接的板，规范允许

20、其弯矩设计值进行折减：1） 中间跨和跨中截面及中间支座截面，减小20%。2） 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%。3） 板的角区格不折减。 为便于计算取，。截面配筋计算结果及实际配筋列于表2.11。表2.11 双向板的截面配筋 项目截面(mm)M(kN m)( )配筋实有面积( )跨 中方向330125.421294.321340方向330162.271674.611696B2方向330113.051166.651183方向33072.78751.12785B3方向33013.62600644方向33055.34600644B4方向33010.78600644方向3304

21、4.32600644支座a330128.671328.051340b33074.64770.28785c33033.08600644d33019.73600644e33034.79600644f33043.66600644基梁配筋计算此处，腹板高度按规定取基础梁的有效高度-筏板厚=960-400=560mm。每侧需配钢筋面积，选 214实际配筋面积308mm2 基础梁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0.15%。基础梁采用C30混凝土：受力钢筋采用HRB400钢筋：最小配筋率受力筋最小钢筋面积：混凝土构件的安全等级定为二级，混凝土保护层厚度为，截面

22、有效高度.双排布筋： 计算配筋面积时，采用弯矩设计值，分别对横梁与纵梁进行配筋计算。 1. JL-1配筋计算表2.12 JL-1配筋计算123456789101044.11188.51207.71190.91105.71105.71190.91207.71176.71009.30.16880.19220.19530.19260.17880.17880.19260.19530.19220.16720.18610.21540.21940.21590.19850.19850.21590.21940.21540.184334253979405339883666366639884053397934120

23、.690.80.810.800.730.730.800.810.80.6472592592592582582592592592572534364418441844183927392744184418441834361-22-33-44-55-66-77-88-99-10-508.7-543.0-534.7-522.9-498.7-522.9-534.7-556.4-506.50.08230.08780.08650.08460.08060.08460.08650.09000.08210.08600.09200.09060.08850.08410.08850.09060.94460.0858158

24、8170016741635155416351674174415810.320.340.330.330.310.330.330.350.324254254254254254254254254251964196419641964196419641964196419642. JL-2配筋计算表2.13 JL-2弯矩设计值123456789101574.51177.61106.41114.31024.81024.81114.51105.91169.81562.90.25460.19040.17890.18020.16570.16570.18020.17890.18920.25410.29940.213

25、10.19860.20030.18230.18230.20030.19860.21160.298655303936366836993368336836993668390855181.110.790.730.740.670.670.740.730.781.0425+2892582582572572582582582525+2856594418392739273437343739273927392756591-22-33-44-55-66-77-88-99-10-745.8-620.7-644.2-623.5-603.4-623.5-644.4-619.8-742.60.12060.10040.1

26、0420.10080.09760.10080.10420.10040.12010.12890.10600.11030.10650.10290.10650.11030.10600.12762381195820371967190119672037195823720.480.390.410.390.380.390.410.390.475254255255254255255254255252454196424542454196424542454196424543. JL-3配筋计算表2.14 JL-3配筋计算6253253256253253253254. JL-4配筋计算表2.15 JL-4配筋计算7

27、25525625725525325525基梁箍筋的计算箍筋采用一级钢，最小配箍率根据混泥土结构设计规范GB 50010-2002 ，按构造要求，当梁宽b>400mm,且一层内的纵向受压钢筋多于3根时，应设置复合箍筋，对截面高度h>800mm的梁，其箍筋直径不宜小于8mm；梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不应小于纵向受压钢筋最大直径的0.25倍。取各段梁的最大剪力计算箍筋1. JL-1箍筋计算截面尺寸可用，按计算配箍选用四肢箍（n=4）10箍筋，,则箍筋间距，取s=100mm满足最大配箍间距和最小箍筋直径要求配箍率满足最小配箍率最终选 10 n=4 s=100mm2. J