条形基础设计计算书

一、设计资料：1、本设计的任务是设计一多层办公楼的钢筋混凝土柱下条形根底，框架柱的截面尺寸均为b×h=500mm×600mm2、办公楼上部结构传至框架柱底面的荷载值标准值如下表所示：轴号123456轴力弯矩轴力弯矩轴力弯矩轴力弯矩轴力弯矩轴力弯矩C3505070011070011070011070011030050注：表中轴力的单位为KN，弯矩的单位为KN.m；所有1、2、3轴号上的弯矩方向为逆时针、4、5、6轴号上的弯矩为顺时针，弯矩均作用在h方向上。3、该建筑场地地表为一厚度为的杂填土层〔容重为17kN/m3〕，其下为粘土层，粘土层承载力特征值为Fak=110kPa，地下水位很深，钢筋和混凝土的强度等级自定请设计此柱下条形根底并绘制施工图。二、确定根底地面尺寸：1、确定合理的根底长度：设荷载合力到支座A的距离为x，如图1：那么：x===xxa2aa1HG图1因为x，所以,由《建筑地基根底设计标准》〔GB50007-2002〕第2条规定取a(与)。为使荷载形心与基底形心重合，使基底压力分布较为均匀，并使各柱下弯矩与跨中弯矩趋于均衡以利配筋，得条形根底总长为：L=2(a+a-x)=2(17.5+0.8-8.62)=a=L-a-a=19.4-17.5-0.8=2、确定根底底板宽度b：竖向力合力标准值:=350+700+700+700+700+300=3450kN选择根底埋深为1.8m，那么=〔1719〕kN/m深度修正后的地基承载力特征值为：=17.33(1.8-0.5)=132.529kN由地基承载力得到条形根底b为：b==42m取b=2m，由于b3m，不需要修正承载力和根底宽度。三、根底底板设计：根底底板采用混凝土强度等级为C30，=1.43N/mm，钢筋用HPB235级，=210N/mm。竖向力设计值分别为：F=350=472.5kNF=F=F=F700=945kNF300=405kN竖向力合力设计值为：=472.5+945kN地基净反力：P===kpa根底边缘至柱边计算截面的距离：b=〔b-b〔2-0.5〕=沿条形根底纵向取1m长度计算那么底板有效高度为：h==0.089m=89mm结合《建筑地基根底设计标准》〔GB50007-2002〕取底板高度h=250mm，作10mm的C10混凝土垫层那么：h=250-40-5=205mm89mmM=Pb=kN·mA===配钢筋14@170，A=906mm，可以。以上受力筋沿条形根底横向配置，纵向分部筋取8@250。四、根底内力计算(弯矩图以上部受拉为负，下部受拉为正)：1、计算基底单位净反力：P==计算简图如图2：P图2计算简图求固端弯矩：M=-M=-PakN·mM=-M=-Pl=-kN·mM=M=M=Pl=kN·mM=M=M=-Pl=-=-kN·mM=-M=PakN·m2、求弯矩分配系数：设i=，那么：========3、用力矩分配法计算弯矩：首先计算个支座处的不平衡力矩：=-kN·m==0先进行第一轮的力矩分配法及传递〔从B和E开始〕，然后进行C和D的力矩分配及传递，再回到B和E，如此循环直到误差允许为止，详细过程如表1：表1弯矩分配法计算过程由上可得：MkN·m,MkN·m,MkN·m,MkN·mM=kN·mMkN·m4、肋梁剪力计算：根据支座弯矩及外荷载，以每跨梁为隔离体求支座剪力：A截面左边的剪力为：V=Pa取HB段作脱离体，计算A截面的支座反力〔如图3〕：R=[P(a+l)-M]=(1.1+3.5)-311.009]图3HB段A截面右边的剪力：V=Pa-R=P(a+l)-RB截面左边的剪力为：V=取BC段为脱离体〔如图4〕：=(Pl+M-M)=(+-226.243)=R=+B截面右边的剪力为:图4BC段V=-=Pl-16kNC截面左边的剪力为：V=取CD段为脱离体〔如图5〕：==P3.5=4R=+C截面右边的剪力为：V=-图5CD段D截面左边的剪力为：V=取DE段为脱离体〔如图6〕：=(Pl+M-M)=311.009)=kNR=+=Pl-=图6DE段D截面右边的剪力为：V=-E截面左边的剪力为：V=取EG段为脱离体〔如图7〕：R=[P(a+l)-M]=(0.8+3.5)-311.009]F截面左边的剪力：V=R-Pa=0.8=kN图7EG段=P(a+l)-R(+3.5)-=kNE截面右边的剪力为：V=-=-R=+=444.354+487F截面右边的剪力：V=-Pa0.8=5、肋梁跨内最大弯矩计算：按跨内剪力为零的条件求跨内最大弯矩：以H点为原点，设连续梁上各点到原点的距离为x那么：HB段:Px-R-636.859=0x==所以M=Px-R(x-a)=(2.653-1.1)=kN·mBC段:Px-R-R-636.859-911.849=0x==所以M=Px-R(x-a)-R[x-(a+l)]=(-1.1)[6.451-(1.1+3.5)]=-kN·mCD段：由于荷载是对称的，所以其弯矩最大值必在中点位置。那么：x=L=19.4=所以M=Px-R(x-a)-R[x-(a+l)]-R[x-(a+2l)]=(9.7-1.1)-[9.7-(1.1+3.5)][9.7-(1.1+23.5)]kN·m以G点为原点，设连续梁上各点到原点的距离为x那么：DE段:Px-R-Rx--=0x==m所以M=Px-R(x-a)-R[x-(a+l)]=6.151-(6.151-)-[6.151-(+3.5)]6kN·mEG段:Px-R-545.287=0x==所以M=Px-R(x-a)=(2.271-0.8)kN·m6、考虑不平衡力的调整：由以上计算得到支座反力为R，R，R，R，R，R，与相应的柱荷载有较大的不平衡力，其差值局部超过了20%，可以采用实践中提出的“基底反力局部调整法”加以调整。即按计算简图(如下列图)再进行连续梁分析，在支座附近的局部范围内加上均布线荷载。由对于边跨支座为边跨长度；为第一跨长度。对于中间支座为第长度；为第跨长度得调整荷载值为：q==q==q==q==q==q===-kN/m其计算简图如下列图所示：图8调整值计算简图(kN)通过结构力学求解器分析得到的剪力图和弯矩图如下：AABCDEFGH图9调整值剪力图〔kN〕AABCDEFGH图10调整值剪力图由调整值剪力图得：V=kNV=kNV=kNV=kNV=kNV=-kNV=kNV=-kNV=kNV=kNV=kNV=kN两次计算结果叠加，得根底梁最终剪力和反力为：V=V+V=V=V+VR=V-VV=V+VV=V+V=-444.354-18.32=-R=V-VV=V+VV=V+V=-420.135-64.65=-R=V-VV=V+VV=V+VR=V-VV=V+VV=V+VR=V-VV=V+VV=V+V=-192.062+57.07=-kNR=V-V=278.545+134.992=由调整值弯矩图得：MkN·m，M=kN·mM=kN·mMkN·mMkN·mMkN·mM=kN·mM=kN·mM=kN·mM=kN·mM=kN·m两次计算结果叠加，得根底梁最终弯矩为：M=M+MkN·mM=M+M=311.009+4.92=kN·mM=M+MkN·mM=M+MkN·mM=M+MkN·mM=M+MkN·mM=M+M=-144.162+1.67=-kN·mM=M+M=kN·mM=M+MkN·mM=M+MkN·mM=M+MkN·mABABCDEFGH5-4--4图11--最终剪力图〔kN〕-AABCDEFGH77最终弯矩图〔kN·m〕-1图12-1--1-1四、根底配筋计算1、根底梁配筋准备工作:=1\*GB3①材料选择:混凝土C30，，f， 纵向受力钢筋采用二级钢HRB335，==300N/mm, 垫层采用C10混凝土垫层，厚100mm。=2\*GB3②根底梁高度确实定:由《建筑地基根底设计标准》〔GB50007-2002〕得柱下条形根底梁的高度宜为柱距的～的规定取h=l=3.5=，同时也符合基底反力可以按直线分布，根底梁的内力可按倒梁法计算对条形根底梁的高度不小于柱距的要求。=3\*GB3③根底肋梁宽度：b=600mm。2、正截面受弯承载力计算：=1\*GB3①对支座正截面的配筋计算按矩形截面计算：肋梁底面有板筋那么：支座正截面受弯承载力计算如下表2：表2支座正截面受弯承载力计算工程支座弯矩kN截面抵抗矩系数相对受压区高度内力矩的力臂系数截面配筋mmA0.0290.0290.985535.85B0.0900.0940.9531726.93C0.0720.0750.9631368.91D0.0720.0750.9631365.42E0.0880.0930.9541697.51F0.0150.0150.992283.42注：等效矩形应力图形系数；；取及大值由上表可以看出=0.550满足要求，支座A和支座F选配可以配+那么：=1140+628=1768bh=0.215%600700=903mm符合最小配筋率要求。剩下的支座都配+那么=1768mm符合要求。钢筋全部贯穿符合《建筑地基根底设计标准》〔GB50007-2002〕规定底面通长钢筋的面积不应少于底面受力钢筋总面积的1/3的要求。=2\*GB3②对跨内正截面的配筋计算按T形截面计算：设肋梁顶面保护层厚度取40mm那么:翼缘计算宽度为：==3500=b+翼缘厚=250mm判别T形截面类型：kN·m(-)250(640-125)kN·m故各跨内截面都属于第一类T形截面。支座正截面配筋计算如下表3：表3跨中正截面受弯承载力计算工程跨中弯矩kN截面抵抗矩系数相对受压区高度内力矩的力臂系数截面配筋mm10.0200.0200.990749.8020.0150.0150.992566.8530.0210.0210.989788.8240.0150.0150.992567.1250.0250.0250.987918.02注：等效矩形应力图形系数；；取及大值由上表可以看出=0.550满足要求，由《建筑地基根底设计标准》〔GB50007-2002〕规定的顶面的纵向受力钢筋宜全部通长配置要求取，=1017mmbh=0.215%600700=903mm符合最小配筋率要求。3、斜截面受剪承载力计算：=1\*GB3①验算截面最小尺寸：=h-=700-250=450mm，4,属一般梁。那么：，截面尺寸符合要求=2\*GB3②斜截面受剪承载力计算如下表3：表3斜截面受剪承载力计算工程支座VkNkNkN选用箍筋mmS=mm实配箍筋间距smmA左48201构造200A右48201构造200B左48201200B右48201200C左48201200C右48201200D左48201200D右48201200E左48201200E右48201200F左48201构造200F右48201构造200以上选的箍筋肢数是根据《建筑地基根底设计标准》〔GB50007-2002〕构造配箍要求：梁宽，应采用四肢箍；梁高，箍筋最大间距250mm；梁高，箍筋最小而得。===0.1675%==0.1634%，其配箍满足要求。由《建筑地基根底设计标准》〔GB50007-2002〕规定那么加密区间配48@100的HPB235，满足要求。五、相关构造措施：1、柱传下来的集中荷载由柱梁相交处的箍筋加密承当，所以可以不设吊筋。2、在轴线上设置连梁，提高条形根底的整体性。连梁截面设计一般按工程