某框架结构柱下条形基础设计讲解
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
11
~48
的规定。 2、条基端部外伸长度的确定
据GB50007-2002 8.3.1第2条规定外伸长度宜为第一跨的0.25倍考虑到柱端存在弯矩及其方向左侧延伸0.250.257.2 1.8l m m =?=
为使荷载形心与基底形心重合,右端延伸长度为ef l ,ef l 计算过程如下:
a . 确定荷载合力到E点的距离
o
x:
333137.2528927.271526012182 1.52206 1.52
3331252892
o
x
??+??-?-?-??-??=
?+?
得
182396
10.58
17240
o
x m
==
b . 右端延伸长度为
ef
l:
(1.8 2.77.2210.58)2 1.87.23 2.24
ef
l m
=++?-?--?=
3、地基净反力
j
p的计算。
对E点取合力距即:0
E
M
∑=,
2
2.24
2.2433317.2352897.23(25.64 2.24)0.5(71526012)(1821.522061.52)0
2
j j
p p
??+??+??--?-?+?-??+??=
即271.2712182396672.3751
j j
KN
p p m
=?=
4、确定计算简图
5、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
A B C D E F
1089.25
1804.25
2868.92
-2020.41
3469.922946.05
-1149.01
3547.05
971.85
-2180.78
1686.85
弯矩图(KN·M)
x A B C D E F ( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )
( 5 )
1210.28
-2272.68
2568.42
-2493.31
2347.79
-2778.22
2062.88
-1506.12
剪力图(KN)
6、计算调整荷载
i
p
?
由于支座反力与原柱端荷载不等,需进行调整,将差值
i
p
?折算成调整荷载
i
q
?
3331(1210.282272.68)151.96
B
p KN KN
?=-+=-
5289(2568.422493.31)227.27
C
p KN KN
?=-+=
5289(2347.792778.22)162.99
D
p KN KN
?=-+=
3331(2062.881506.12)238
B
p KN KN
?=-+=-
对于边跨支座1
11
1
3
()
o
p
q
l l
?
?=
+o
l为边跨长度;
1
l为第一跨长度。
对于中间支座
11
1
33
()
i i
p
q
l l
-
?
?=
+1i
l
-
为第1
i-长度;
i
l为第i跨长度。
故
1
3
151.96
36.18
(1.87.2)
B
KN KN
q m m
-
?==-
+?
;
11
33
227.27
47.35
(7.27.2)
C
KN KN
q m m
?==
?+?
;
11
33
162.99
33.96
(7.27.2)
D
KN KN
q m m
?==
?+?
;
1
3
238
51.93
(7.2 2.24)
E
KN KN
q m m
-
?==-
?+
调整荷载作用下的计算简图:
调整荷载作用下基础梁的内力图
x
A
B
C D E
F
-58.61-58.6114.62
-16.3489.05
-39.09-30.87
75.14
75.14-8.76
-128.68
4.11-128.68
BC 跨中M =-0.86KN ·m ;CD 跨中M =-34.98KN ·m ; DE 跨中M =-2.325KN ·m
弯矩图(KN ·M )
A
B C D E
F
-65.13
73.93
-12.90-12.90100.73
-110.21
3.42 3.42
84.92
-75.70
5.79
-117.31
114.90
剪力图(KN )
7、两次计算结果叠加,得基础梁得最终内力
三、基底压力验算
按《勘察报告》2005-054;钻孔18处1.9m ~2.7m 深度范围内的黄土物理指
标如下:20.7%ω=;
3
2.07g cm
ρ=;
3
1.71d g cm ρ=;
2.74s Q =;0.598o e =;0.95r S =;36.5%l ω=;19.0%p ω=;17.5p I =;0.1l I =;120.18a -=;127.8E Mpa -=;62c Kpa =;27.3o ?=;
查 GB50007-2002表5.2.4承载力修正系数
e 及l I 均小于0.85的粘性土
b d 0.3 1.6ηη=;=;
1、不考虑宽度修正,只考虑深度修正的地基承载力特征值a f :
(0.5)a ak d m f f d m ηγ=+-
150 1.618.5(1.90.5)=+?-191.44Kpa =
2、确定基础宽度
()
k k
a m F G
b l f d γ+≥
-
26652423122025.6425.64(191.4420 1.9)
?+?+?=
?-?3.6363m =取 3.8b m =
3、经宽度和宽度修正的地基承载力特征值( 3.0)(0.5)a ak b d m f f b d m ηγηγ=+-+-
1500.320(3.8 3.0) 1.618.5(1.90.5)196.24a f Kpa Kpa =+?-+?-=。
4、验算基底压力k a p f ≤
①采用荷载标准值组合计算基底净反力jk p (与荷载基本组合时地基净反力
j p 计算方法相同):271.2712145914.6537.892jk jk KN
p p m
=?=
②537.892
20161.5505183196.243.8
k a p Kpa Kpa f Kpa =
+=≤=,满足要求。 四、基础配筋计算 1、基础梁配筋计算
①材料选择 混凝土40C 1.71t f Mpa =; 19.1c f Mpa =;
钢筋采用二级钢HRB335;'2
300y y N f f mm ==;
垫层10C 100mm 厚。
②基础梁宽度 500b mm =;1500
3.0500
h b ==符合2.0~3.5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1500801420o h mm =-=
max 2853.920.250.2519.150014203390.25c c o V KN f bh N KN β=≤=???=,
满足要求 ④配筋计算表格 2、正截面受弯配筋计算
项目
截面
弯矩
截面抵抗矩系数
2
01bh f M
c s αα=
相对受压区高度
s αξ211--=
内力矩的力臂系数
2
211s
s αγ-+=
截面配筋
h f M A s y s γ=
B 左 1030.64 0.053521334 0.055035804 0.972482097 2487.80 B 右
1745.64 0.090651422 0.095181148 0.952409425 4302.50 C 左 2957.97 0.153607954 0.167663474 0.916168262 7578.95 C 右 3558.97 0.184818000 0.206045341 0.896977329 9313.94 D 左 3021.19 0.156890980 0.171617215 0.914191392 7757.67 D 右 3622.19 0.188101027 0.210191196 0.894904409 9501.34 E 左 843.17 0.043785981 0.044789008 0.977605495 2024.61 E 右
1558.17
0.08916069 0.08448492 0.957757539 3819.00 BC 跨中 2021.27 0.104959748 0.111135273 0.944432363 5023.93 CD 跨中 1183.99 0.061484829 0.063501019 0.968249490 2870.46 DE 跨中 2183.11
0.113369064
0.120646902
0.939676548
5453.64
注:等效矩形应力图形系数1 1.0α=;1420o h mm =;min ρ取
0.45t y o
f h
f h 及0.2%大值 基础梁选配钢筋:顶部 1225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632 在1/3截断 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6肢箍,选用10@80φ
2221
6(10)471.244
sv A mm mm π=?=
③斜截面受剪承载力u V ;0.7 1.25sv
u cs t o yv o A V V f bh f h s
==+ a 、10@80φ(加密区)
471.24
0.7 1.715001420 1.2521014203045.5580
u V N KN =???+??
?= b 、10@200φ(非加密区) 471.24
0.7 1.715001420 1.2521014201728.14200
u V N KN =???+??
?=
3045.552853.921728.141158.73KN KN KN KN =>?
?=>?
u u 加密区 V 承载力满足要求非加密区V 。
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(横向钢筋采用16, 2
300y N f mm =).
1、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
1.0 1.653.8
j p V KN =
??
672.3751
1.65291.953.8
KN KN =
?= 斜截面受剪承载力
0.70.71.711.0(0.50.04)u c t o V V f bh ===- 550.62291.95KN V KN =>=,满足要求。 2、横向钢筋计算
弯矩设计值21() 1.650.5176.9412.7225240.86m 2 3.8
j
p M KN =?=???=;
配筋计算:①截面抵抗矩系数6
22
1240.86100.05959691.019.11000460
s c o M f bh αα?===???
②相对受压区高度 1121120.05959690.0615s ξα=-
-=--?=; ③内力矩的力臂系数11210.9385
0.96932
s s αγ+-+=
== ④钢筋面积6
2240.861018003000.9693460
s y s o M
A mm f h γ?===??
实配16@110 221827.841800s A mm mm =>,分布筋8@200φ。
六、沉降计算
1、土层分层情况如下图:
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11221122,,,,,()()()()z E z E e f FE z E e f FE z E a e EA z E a e EA σσσσσ=+++
某框架结构柱下条形基础设计讲解
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 11 ~48 的规定。 2、条基端部外伸长度的确定 据GB50007-2002 8.3.1第2条规定外伸长度宜为第一跨的0.25倍考虑到柱端存在弯矩及其方向左侧延伸0.250.257.2 1.8l m m =?= 为使荷载形心与基底形心重合,右端延伸长度为ef l ,ef l 计算过程如下:
a . 确定荷载合力到E点的距离 o x: 333137.2528927.271526012182 1.52206 1.52 3331252892 o x ??+??-?-?-??-??= ?+? 得 182396 10.58 17240 o x m == b . 右端延伸长度为 ef l: (1.8 2.77.2210.58)2 1.87.23 2.24 ef l m =++?-?--?= 3、地基净反力 j p的计算。 对E点取合力距即:0 E M ∑=, 2 2.24 2.2433317.2352897.23(25.64 2.24)0.5(71526012)(1821.522061.52)0 2 j j p p ??+??+??--?-?+?-??+??= 即271.2712182396672.3751 j j KN p p m =?= 4、确定计算简图 5、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 A B C D E F 1089.25 1804.25 2868.92 -2020.41 3469.922946.05 -1149.01 3547.05 971.85 -2180.78 1686.85 弯矩图(KN·M)
某框架结构柱下条形基础设计
某框架结构柱下条形基础设计
————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: ?
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=572K N?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:F k=4231KN 、Mk=481K N?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G B50007-2002 8.3.1柱下条形基础梁的高度宜为柱距的 11 ~48 的规定。 2、条基端部外伸长度的确定 据GB50007-2002 8.3.1第2条规定外伸长度宜为第一跨的0.25倍考虑到柱端存在弯矩及其方向左侧延伸0.250.257.2 1.8l m m =?= 为使荷载形心与基底形心重合,右端延伸长度为ef l ,ef l 计算过程如下: a . 确定荷载合力到E 点的距离o x :
柱下条形基础计算方法与步骤
柱下条形基础简化计算及其设计步骤 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,既简化好用,又比较经济合理。 一、适用范围: 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,基础与地基相对刚度较 件下梁的计算。 二、计算图式 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 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: j j i p F bL M bL min max =±∑∑62