柱下十字交叉条形基础宽度计算
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一、概述
在柱距较小的多层钢筋混凝土框架结构设计中,如果上部结构荷载较大或地基条件较差(如软弱地基),以致沿柱列设条形基础已不满足地基承载力和地基变形要求时,可考虑采用沿柱列两个方向设条形基础,形成柱下柱下十字交叉条形基础,以增加基地面积和刚度,减少地基不均匀沉降。十字交叉条形基础体系是高次静定结构,合理的分析方法应考虑空间框架、十字交叉条形基础和土的共同作用,用有限元法分析,计算冗长但精度高。工程中常采用简化方法,将节点荷载分配到纵横两个方向,再分别按纵横两方向计算条形基础;轴力分配的前提条件是已知两个方向的基础梁底宽度,本文提供一种确定宽度的方法。
二、节点荷载分配原则
节点荷载分配的简化计算方法一般采用如下假定:
(1)纵梁和横梁的抗扭刚度为零;
(2)不计相临条形基础的荷载影响。
即只分配柱的轴力,柱两个方向的力矩分别由纵梁和横梁承担。荷载的分配需要满足两个条件;静力平衡和竖向变形协调。如果用文克勒假设求解,则一般有如下分配公式:
式中:
Fi——任一节点i上柱传来的荷载(kN)
FiX,FiY——Fi分配至X及Y方向基础上的荷载(kN)
bX,bY——X方向和Y方向基础梁的底宽度(m)
LX,LY——X方向和Y方向基础梁的特征长度(m)
α——中柱节点及角柱节点无悬挑情况为1;边柱节点无悬挑情况为4;悬挑长度在0.6~0. 75LX或0.6~0.75LY时,按表2-1查取。
式中:EC——混凝土弹性模量(kN/m2)
IX,IY——X方向和Y方向基础梁横截面惯性矩(m4)
K——地基基床系数(kN/m3)
三、基础梁底宽度确定
确定基础梁底宽度时,可以认为柱轴力只由一定范围内的十字交叉基础承受,如:柱每边由1/2柱距范围内的基础承受;再根据按条形基础计算所需的两个方向宽度比值a,则可得出每根柱所需基础梁底宽度;再将任一轴上的任一方向上所有柱的基础宽度迭加求平均值,则可得出该方向的基础宽度。以图二为例,计算步骤如下:
求该节点X、Y方向的宽度比值a:
式中:
FXij;FYij——X向第ij柱轴力;Y向第ij柱轴力(kN)
n;m——X向柱数量;Y向柱数量
LX;LY——X向基础梁长度;Y向基础梁长度
bXij;bYij——第ij跟柱所需X向及Y向基础宽度
计算该节点柱所需X向及Y向基础宽度:
由公式Aij=bXij(LXi+LXj)+bYij(LYi+LYj)-bXijbYij
(3-2)
及(3-1)联合求解,可得:
bYij= (3-3)
bYij=a?bYij (3-4)
其中:LXij=LXi+LXj
LYij=LYi+LYj
式中:LXi;LXj——节点X向左跨及右跨各1/2跨长;有悬挑情况时,取悬挑长度(m)LYi;LYj——节点Y向左跨及右跨各1/2跨长;有悬挑情况时,取悬挑长度(m)
Aij——ij节点所需基础底面积,按柱下独立基础计算(m2)
任一轴上的任一方向基础宽度:
四、例题
如图三所示,为某多层框架结构柱布置及各柱轴力,已知修正后地基承载力特征值为16 0kPa,基础埋深为1.1m,现根据已知条件,试算各轴的基础底宽度。
钢筋混凝土条形基础计算公式_secret
钢筋混凝土条形基础计算 1、工程量计算内容和步骤 a 钢筋混凝土条形基础包括:挖槽、垫层、混凝土条形基础、钢筋、砖基础、地圈梁、防潮层、回填土、余土外运等。 b 外墙的长度按中到中5 内墙的长度按内墙净长和(不考虑工作面的)槽净长 2、定额规定: a 定额规定混凝土条形基础大放脚的T形接头处的重叠工程量要扣除。扣除办法是选择有代表性接头,计算出一个重合的混凝土体积,然后乘以接头个数,得出总重合体积,再从混凝土基础工程量中扣除(V1、V2) b 定额中长钢筋搭接规定为:Φ25内的8M一个接头,Φ25以上的6M一个接头,搭接长度为30d(30×钢筋直径d),圆钢筋加弯钩长12.5d 3、T形接头重合体积计算公式:(扣除重合部分体积V1、V2) 重合体积V1=〖基础底部宽度(B1)-墙厚〗÷2×与其相交的基础底部宽度(B2)×搭接长方体高度(h1) 重合体积V2=棱台高度(h2)÷6×〖[基础棱台上宽(b1)-墙厚(a)]÷2×与其相交的基础棱台上宽(b2)+[基础底宽-墙厚(a)]÷2×与其相交的基础的底宽(b2)+[基础棱台上宽(b1)-墙厚(a)]÷2+[基础底宽(B1)-墙厚(a)]÷2×[与其相交的基础棱台上宽(b2)+与其相交的基础底宽(B2)] 附:b1――外墙基础的棱台宽度,通常b1=b2 v1 v2 v3(v3通常不需计算)图示如下:
4、工程量计算程序公式: 首先,列L墙、L槽表: a、第一套算式:各断面基础分别计算工程量,然后合算。 ○11-1断面基础工程量: □A挖槽工程量: 槽长(L槽)×〖槽底部宽(B)+2×工作面宽度(C)〗×挖槽深度(H挖)+槽长(L槽)×放坡系数(K)×挖槽深度的平方(H挖2)=?立方 □B(C10)混凝土垫层工程量: 槽长(L槽)×槽内垫层宽(B)×垫层厚=?立方
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
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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 :
某柱下条形基础计算方法的对比分析
某柱下钢筋混凝土条形基础计算方法的对比分析 欧焕林 摘要:本实例通过弹性力学中经典的倒梁法和剪力平衡法(静定分析法),分别对某建筑柱下钢筋混凝土条形基础进行计算。再分析各自误差产生的原因,以便在日后的设计中结合案例与实际情况进行相关判断、分析。 关键词:柱下钢筋混凝土条形基础、弹性力学、倒梁法、剪力平衡法 引言:在房价日渐高启、土地资源日渐稀缺的今天,柱下钢筋混凝土条形基础的应用也变得越来越广泛。该基础形式虽然造价较高,但对于加强基础刚度、减少地基变形、调节不均匀沉降方面效果显著。尤其适用于柱下承载力较大、地基承载力较低而柱下独立基础无法满足设计要求和受相邻建筑地下基础、管道、设备的限制无法扩展这两种情况。在弹性力学的模型中,柱下条形基础被视为是一根作用有多个集中荷载、力矩并设置在地基上的深梁。下面便通过分别采用倒梁法和剪力平衡法(静定分析法)对某工程实例中的柱下条形基础进行计算并且比对分析,以便在日后的设计中结合案例与实际情况进行相关判断。 如图所示: 该建筑为六层框架商住楼 抗震等级四级抗震烈度6度, 设计基本加速度为,基本 基本风压 m2,场地类别 为Ⅱ类。该建筑地质条件较 复杂,岩土工程勘查报告揭示: 钻探范围属湘桂赣褶皱带与华夏 褶皱带的过渡地区,由粉土、砂质粘性土及混粘性土砾砂组成,表面覆盖有杂质素填土受相邻建筑基础的影响,本基础左侧减去工作面净空仅允许外挑500mm。 考虑到柱下承载力较大、天然基础地基承载力较低而柱下独立基础无法满足设计要求,拟建建筑红线距离相邻已有建筑又较近,采用柱下钢筋混凝土条形基础既可加强基
础刚度、减少地基变形、调节不均匀沉降对已有建筑的影响也相对较小。 基础埋深,地基承载力设计值 f=150kn/m2, 取其中一榀框架条形基础的柱下轴力进行计算。 竖向合理基本组合:P=960+1754+1740+554=5008 KN 确定基础底面尺寸使基础形心尽可能与竖向受力中心基本重合 竖向受力中心距离 A 点距离 X: X=++/∑(960+1754+1740+554)=7.85 m 受到相邻建筑基础的限制,A点外挑尺寸仅为 D侧外挑长度:l=2x+-+=1.5 m, 基础宽度:b=A/L≈2.5 m 基础面积:A=∑F/(f-r·d)=(960+1754+1740+554)/=41.7 m2 作用在基础梁上的地基反力:p=∑F/l=(960+1754+1740+554)/=300 KN/m 一、倒梁法 基本假定:基础梁与地基土相比为绝对刚性,基础的弯曲挠度不至于改变地基压力,地基压力呈直线或平面分布,基础形心与作用在其上的荷载合力作用线重合[1] 1、根据底层框架柱传至梁上的荷载,利用力平衡条件即可得到梁下反力。 Pmax=∑Fi/bl+6∑Mi/bl2, Pmin=∑Fi/bl+6∑Mi/bl2 2、将柱子看成基础梁不动铰支座,将梁下地基反力看成作用在基础梁上的荷载,按多 跨连续梁求梁内力(端跨应增加受力钢筋并上下均匀配置)。 3、梁内力的调整:若上述计算梁反力与柱底轴力不平衡,可将不动铰支座处的不平衡 力均匀分布在本支座两侧各 1/3跨度范围内,从而使地基反力调整为台阶状再按倒连续梁计算梁内力。结果仍不满意,可进行再次调整。
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