筏形基础手算设计
高层建筑箱形与筏形基础的设计计算
高层建筑箱形与筏形基础的设计计算箱形基础常用于大型高层建筑的承台基础，其结构形式简单，抗震性能好。
下面是箱形基础的设计计算步骤：1.确定基础尺寸：根据建筑物的荷载分布和基础的安全性要求，确定基础的尺寸。
基础尺寸的设计应考虑地基土质、荷载大小以及盖板的尺寸。
2.土质分析：对基础周围的土质进行测试和分析，确定土质承载力以及压缩特性等参数。
3.荷载计算：根据建筑物的荷载和盖板大小，计算基础需要承受的最大荷载。
4.稳定性计算：根据基础尺寸、荷载和土质参数，进行基础的稳定性计算，包括抗倾覆稳定性和抗滑稳定性等。
5.受压区域计算：根据荷载和土质参数，计算基础底面受压区域的分布及大小。
6.深度确定：根据土质参数、荷载和基础尺寸等，确定基础的深度。
一般来说，基础应达到稳定土层或能承受荷载的土层，以确保基础的稳定性和安全性。
7.钢筋配筋计算：根据基础的荷载和尺寸，计算基础需要的钢筋数量和排布方式，并进行钢筋的配筋计算。
8.浇筑施工：根据设计要求进行基础的浇筑施工，包括混凝土浇筑、钢筋布设和养护等。
筏形基础常用于大型高层建筑的承台基础，其结构形式为一层或多层承台（以较大的面积分布在地基上），能够均匀分散荷载并增加地基的承载能力。
1.确定基础尺寸：根据建筑物的荷载分布和基础的安全性要求，确定筏形基础的尺寸。
筏形基础的面积应根据建筑物的荷载进行计算，使得基础能均匀分散荷载并增加地基的承载能力。
2.土质分析：对基础周围的土质进行测试和分析，确定土质承载力以及压缩特性等参数。
3.荷载计算：根据建筑物的荷载，计算筏形基础需要承受的最大荷载。
4.不均匀沉陷计算：根据基础尺寸、荷载和土质参数，计算筏形基础受力时引起的不均匀沉陷，以确保基础的稳定性和安全性。
5.稳定性计算：根据基础尺寸、荷载和土质参数，进行筏形基础的稳定性计算，包括抗倾覆稳定性和抗滑稳定性等。
6.钢筋配筋计算：根据基础的荷载和尺寸，计算基础需要的钢筋数量和排布方式，并进行钢筋的配筋计算。
筏形基础课程设计指导书-2010
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值均平的矩弯端固处座支接交板两取矩弯座支 。表查可�数函的�是 y4�、x4�、y4x、x4x
筏板基础计算
pkpm平板筏基建模方法目前工程中，“柱下或者剪力墙下平板式筏板”在pkpm里计算，简单概括有三个方法：“倒楼盖”“弹性地基梁法”“桩筏筏板有限元计算”。
具体到用“弹性地基梁法”（即jccad中第三个菜单）计算“柱下或者剪力墙下平板式筏板”的操作步骤是什么，这个流程是什么下面具体罗列：1、首先要按地勘报告输入地质数据，用于沉降计算。
非常重要。
2、在菜单2中输入筏基模型，注意筏板一般要挑出，因此首先用网格延伸命令将网格向外延伸一个悬挑长度，然后定义并布置筏板，给出厚度和埋深，并做柱和墙的冲切验算，看看板厚是否满足要求，如不满足，可以加柱帽（注：加柱帽的功能在“上部构件”的菜单中）。
3、输入筏板荷载，如果是平板式基础，可以直接布置板带，程序自动确定板带翼缘宽度形成地基梁模型。
也可以不布置板带，直接定义地基梁形成梁元模型。
4、进入菜单3，按梁有限元法计算筏板。
首先需要计算沉降，这里有个非常重要的概念，就是地基模型的选用。
程序用模型参数kij（默认为0.2）来模拟不同的地基模型，kij=0的时候，为经典文克尔地基模型，kij=1的时候，为弹性半空间模型，不明白看教材。
一般软土取低值0~0.2，硬土取高值0.2~0.4。
其它参数不难理解，不赘述。
梁元法程序提供两种沉降计算模式，刚性沉降和柔性沉降。
柔性沉降假定筏板为完全柔性，而刚性沉降则假定为完全刚性。
计算完成后，程序用求出的各区格反力除以其沉降值得到各区格的地基刚度值，然后转换为地梁计算用的地梁下的基床反力系数，这样便确定了基地的反力分布，用于下一步的内力计算。
沉降计算是筏板计算的核心步骤。
4、基床系数k的合理性判断。
沉降计算完毕后，计算数据中会给出各区格的地基刚度，即基床系数。
这个系数一般要比建议值小很多。
基床系数的合理性，关键看沉降计算结果。
可用规范分层总和法手算地基中心点处的沉降值作比较。
如出入大，应调整基床系数使其接近手算值。
因此，用软件算连续基础，实际上就是对基床系数的校核。
梁板式和平板式筏型基础设计计算
悬挑 部分 弯矩计 算式 为 ： ＝ Ｍ
边缘支座外侧剪力 ： ｐ Ｑ＝ Ｌ 板的最小厚度 ： ＝ ／Ｏ￣ ＾ Ｑ ７ｆ 悬臂、 中及支座处 的配筋可按照公式 ：。 跨 Ａ＝
Ｍｉ ． 内 ９ｈ
７， 、，
的力 Ｆ ＝
＝
。在 皿 与
的交叉 点 处 的力
地 反力： ＝ 基 ｐ 专
１ ２
ＩＬ Ｔ Ｌ Ｕ
（ ／ ； 尺 一Ｆ ） ２在
与 且，的交叉 点 处 的力 Ｆ ＝ ３
底 板及 跨 中弯矩计 算式 为 ： ＝ Ｍ
ｉ２ －
ｎ
／ 。在 Ｊ： 儿 的交 叉点处 的力 Ｆ ＝ Ｆ 。 ３ ； Ｌ与 Ｆ ４ Ｂ ２ 除此 之外 还有 儿 梁外 伸 部 分传 来 的线 荷 载 ｇ ＝ ，：在 地 基 的各 个 转 角 处 的地基 反 力 以集 中力 ｐｎ ， － ＝ 。： ｐｎｏ 的形式 作 用 儿 上 。最 后 由此 可得 各 在
ｙ Ｍｘ Ｍ
Ａ — Ｉ 一 Ｉ
。
ｌ
￣ －ｉ ｌ
＿
式 中 ： 为相应 于荷载 的标 准组合 时筏板基 础 上 ∑
由柱传来 的竖 向荷 载总和； Ｇ 为筏形基 础 自重； Ａ 为筏形基础底面积 ； 、 为分别为竖 向荷载 ∑ 对通过筏基底面形心的 ｘ Ｙ 、 轴的力矩 ；、 分别为 ｘＹ 计算点的 轴和 Ｙ 轴的坐标。 基地发力应满足下列要求ｎ ： 】
式型形基础有单向肋和双向肋之分， 目前采用 比较 广泛 的是双 向肋 ， 图 １ 示 ， 种基础 的传 力体 系 如 所 这 是地基反力传给底板 ， 底板再传给次肋 ， 次肋传给主 肋 。在 设计时 ， 板按照 连续板计 算 。 底
２ １ 底 板计算 ．
筏形基础手算设计
筏形基础设计§1. 基本条件1.1 基础类型：平板式筏基1.2 基础尺寸及地质资料基础平面图基础立面及地层分布图1.2.1 基础尺寸桥轴方向_柱截面的边长h c =m 桥轴直角_柱截面的边长b c =m 两立柱之间的净间距b H1=m 柱外边缘至基础边缘距离b H2=m 柱外边缘至基础边缘距离h v =m 桥轴方向_基础平面宽度b =m 桥轴直角_基础平面长度l =m 筏基础底面埋深取d =m 筏基础高度h=m 筏基础底面混凝土净保护层厚度c =m 筏基础有效高度h 0=m 筏基础采用混凝土强度等级C40抗压f c =N/mm 2（砼规）表4.1.4抗拉f t =N/mm2（砼规）表4.1.4上覆土重度N/mm 31.2.2 地质资料依据《中北镇天桥地质勘查报告》，岩土参数的选定方法：岩土性状指标选用平均值，并参考其范围值，岩土强度指标选用特征值，参考其对应的标准值。
地质参数如下表18.003.001.000.050.9519.11.711.601.600.600.703.006.001.60§2. 地基承载力验算 2.1 地基承载力特征值依据《中北镇天桥地质勘查报告》，基础持力层选取④1粉质粘土层，地基承载力特征值f ak =kPa2.2 地基承载力特征值修正依据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2011（以下简称《基础》） 5.2.4，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正f a =f ak ＋×γ×（b -3）＋ηd ×γm ×（d-）（5.2.4）=+××（ -3）+××（ -）=++=kPa式中:f a —修正后的地基承载力特征值，kPa；f ak —地基承载力特征值，kPa；ηb 、ηd —基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查《基础》表5.2.4γ—基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度，kN/m ；依据《物理力学指标统计表》取值。
筏形基础手算设计
η× γ× （ d
-
p = γ × h1 + γ × h2 =
1
2
0.5 ）
①1
④1
d
m
= 90.0 + 1.6 × 19.00 × ( 1.50 + 3.70 -
98.78
kP a
0.5 )
= 90.0 + 142.9
= 232.9 kPa
上
覆 ④1
粉 质
b l p z
— — — —
矩 形矩 形基 础基 础
bc = 1.60 m bH1 = 1.60 m
bH2 = 0.60 m
hv = 0.70 m
b = 3.00 m
l = 6.00 m
d = 3.00 m
h = 1.00 m
c = 0.05 m
h0 = 0.95 m
C4 0
抗 压 抗 拉
fc = ft =
19.1 N/m 1.71 mN2/m 18.00 mN2/m
3.000 ）
天 杂然 填
6.182 4.80
2.20
④粉 1质
⑤粉 1质
（ 5.
回 填
b= i1
3.0 ai-
1
i 层
ai
zn =
△z
⑥粉 1土
i ＋
an
平 均
3. 使 用长 度短 基边 础
l1 = l / 2 = b1 = b / 2 =
6.00 3.00
/ 2= / 2=
3.00 m 1.50 m
（ 砼 （ 砼
m3
1. 依 据岩 土
地层 编号
①1 ④1 ⑤1 ⑥1 ⑥2
岩土名称
筏板基础设计和计算
4.4 筏形基础板分析的有限单元法
有限元法先将基础板和地基离散，建立板的刚度矩阵和地基 的刚度矩阵，然后将其集合形成总刚度矩阵，根据变形协调和 静力平衡条件求解矩阵方程，得到各界点的位移，最后由节点 位移求得基底反力和基础内力。 1、矩形薄板单元的刚度矩阵
1)节点力和节点位移
2)位移函数
第4章 筏 形 基 础
4.1 筏形基础的设计原则与构造要求 一、基本类型
二、设计要求
1、设计内容：底面尺寸、筏板厚度、筏板内力与配筋
2、设计要求 3、构造要求
4.2筏形基础基地反力和内力的简化计算 一、刚性板法 假设筏板基础刚度与地基 刚度比较被认为是绝对刚性
的，基础变形后基地仍保持
一平面，基底反力线形分部。 可用板带法将筏板划分为 相互垂直的板带，各板带的 分界线是相临柱间的中线。 假定各板带为互不影响的 独立基础梁，内力计算可作为刚性截条来计算，也可作为弹性 地基梁计算。
2）在板的边缘处施加方向相反、大小相等的弯矩和剪力，按 照弹性地基梁的方法计算出该点的位移和内力。 3）叠加上述两个结果，得到该点差分方程代替弹性地基上薄板的偏微分方程作数学上 的近似。对于等厚的矩形板，当计算网格划分较细时，计算精 度较好。 一、地基上板的挠曲微分方程
二、基础板内力的差分公式
三、节点挠度的差分方程
1、节点分类 2、节点挠度差分方程组 由基础板的挠曲微分方程， 将挠度的偏导用差分式代替 可得：
4、基础板内力计算
按照5-34式求得节点挠度以后，可由内力的差分表达式求 的节点处的内力。同样对①~⑤类节点会涉及到板外虚节点， 按照挠度求解相同的方法消除虚节点，形成内力差分样板，便 于计算。
基础梁的计算
可以按照以下方法：
筏板基础计算
筏板基础分为平板式筏基和梁板式筏基，平板式筏基支持局部加厚筏板类型；梁板式筏基支持肋梁上平及下平两种形式，下面就筏基的分析计算做详细阐述。
（1）地基承载力验算地基承载力验算方法同独立柱基，参见第17.1.1节内容。
对于非矩形筏板，抵抗矩W采用积分的方法计算。
（2）基础抗冲切验算按GB50007-2002第8.4.5条至第8.4.8条相关条款的规定进行验算。
①梁板式筏基底板的抗冲切验算底板受冲切承载力按下式计算式中：F l——作用在图17.1.5-1中阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值；βhp——受冲切承载力截面高度影响系数；u m——距基础梁边h0/2处冲切临界截面的周长；f t——混凝土轴心抗拉强度设计值。
图17.1.5-1 底板冲切计算示意②平板式筏基柱（墙）对筏板的冲切验算计算时考虑作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩所产生的附加剪力，２处冲切临界截面的最大剪应力τmax应按下列公式计算。
距柱边h0/式中：F l——相应于荷载效应基本组合时的集中力设计值，对内柱取轴力设计值减去筏板冲切破坏锥体内的地基反力设计值；对边柱和角柱，取轴力设计值减去筏板冲切临界截面范围内的地基反力设计值；地基反力值应扣除底板自重；u m ——距柱边h0/2处冲切临界截面的周长；M unb——作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值；c AB——沿弯矩作用方向，冲切临界截面重心至冲切临界截面最大剪应力点的距离；I s——冲切临界截面对其重心的极惯性矩；βs——柱截面长边与短边的比值，当βs<2时，βs取2；当βs>4时，βs取4；c1——与弯矩作用方向一致的冲切临界截面的边长；c2——垂直于c1的冲切临界截面的边长；a s——不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力传递的分配系数；③平板式筏基短肢剪力墙对筏板的冲切验算短肢剪力墙对筏板的冲切计算按等效外接矩形柱来计算，计算方法完全同柱对筏板的冲切，等效外接矩形柱参见图17.1.5-2。
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η× γ× （ d
-
p = γ × h1 + γ × h2 =
1
2
0.5 ）
①1
④1
d
m
= 90.0 + 1.6 × 19.00 × ( 1.50 + 3.70 -
k
A
528.3 ＋ 1016.6
1544.8
=
=
18.0
18.0
= 85.8 kPa ≤ fa = 174.8 kPa 满 足
Fk =
390.0 kN Mku
(5.2.21)
Hku =
80.0 kN
式
中 fa A p Fk
— — — —
修 正基 础相 应相 应
Fk = = =
A = b × l = 3.0 × 6.0 = 18.0 m2
+ 74.8
式 中
η、
b
fa —
fa — η—
d
修 正 地 基 基 础 表
5.
淤泥和淤泥质土 人
工 e
或
含
红粘土 水 含
水 压
大面积压 实填土
实 最
大 粘
粉土
粒 粘
e
粒
＜ 粉
砂 中
γ
—
砂 基 础 依
据 基
b— γ—
m
础 基 础 基 础 依
据
上 覆④ 粉
1质
d
—
基 础 但
填
土的类别
γ＝
γ＝ γ1 ＝ γ2 ＝
2.262 m2
2. 依 据∵ 偏
∴ 基
e = M ／V
= ( 456.0 ＋ 80.0 ) ／ ( 390.0 ＋ 1016.6 )
= 536.0 ／ 1406.6
=
0.381
m
＜
b ／
=
3.00 ／ 6 = 0.500 m
pk = Fk + Gk ± Mk
A
W
= Fk + Gk ± Mku + Hku × h
(5.2.7-3)
6.00 × 3.00 × ( 85.8 - 18.70 × 3.0 ) =
( 3.00 + 2 × 2.20 × 0.424 ) × ( 6.00 + 2 × 2.20 × 0.424 )
535.0
kPa
=
= 13.97
4.868 × 7.868
p fa
— —
软 弱软 弱
fa = fa +
4.73
19.60 0.79
7.08
18.70 1.04
3.53
承载力基本容许值 [fao]（kPa）
100.0 90.0 110.0 85.0
粘聚力 [Cq]（kPa）
22.2 23.5 17.7 17.0
内摩擦角 [Cq]（°）
11.8 11.1 21.3 8.7
§ 2.
2. 依 据 fa = 100.0 kPa
A
W
390.0 + 1016.6
=
±
18.0
= pkmax = pkmin =
78.14 ± 137.7 kPa 18.6 kPa
59.56 ≤ 1.2 × ≤ 1.0 ×
456.0 +
80.0 × 9.0
fa = 209.8 kPa fa = 174.8 kPa
1.0
满 足 满 足
(5.2.2-2， 3)
钢拱桥
390.0 390.0 528.3
临时墩钢柱
＋ 0.02936 × ＋ 138.3
kN
高度
单位重量
5.0 × 78.5 ×
根数
附加系数
8 × 1.5
钢 管 钢 管 钢 管
φ1 ＝ φ2 ＝
t＝
600 mm 568 mm
16 mm
R1 ＝ 300 mm R2 ＝ 284 mm
截面面积
A ＝ π ( φ12 - φ22 ) ＝ π (
p
—
相 应
2.
（p
+p
）/ 2
= （ 137.7 + 18.6 ） / 2
= 156.3 / 2
= 78.1 kPa ≤ fa = 174.8 kPa
满 足
2. 依
据对
于
p+p
=
13.97
+
98.78
=
112.8
kP a
＜ fa = 232.9 kPa
(5 满 .2 足
式
中 p
—
相 应
p=
z
l×b×( p - p ) (b＋2×z×tanθ)×(l＋2×z×tanθ)
m
土重度
18.0 19.4 18.70
×
×
kN/ m3
19.4
kN /m
基 础
1.50 ＝
1.50 ＝
3.00
ηb
ηd
0
1.0
0
1.0
0
1.2
0.2
1.4
0
1.5
0
2.0
0.3
1.5
0.5
2.0
0.3
1.6
2.0
3.0
3.0
4.0
27.00 29.10 56.10
①替 1换
2. 依 据
2.
p = Fk + Gk
2. 依 据埋 置按 下
fa = fa ＋ ηb × γ × （ b - 3 ） ＋ η × γ × （ d - 0.5 ）
d
m
（ 5.
= 100 + 0.3 × 19.4 × （ 3.0 - 3 ） + 1.6 × 18.7 × （ 3.0
- 0.5 ）
= 100.0 + 0.0 = 174.8 kPa
式
中 Mk Mku
— —
相 应相 应
Mku = Hku × H
钢梁腹板高
地
底面以上高
面
= 80.0 × ( 1.4 ／ 2 ＋ 3.00 ＋ 2.00 ）
= 80.0 × 5.70 = 456.0 kN
Hku W
— —
相 应基 础
·m
Hku = 80.0 kN
W = l × b 2 / 6 = 6.00 × 3.00 2 / 6 = 9.00 m3
（ 砼 （ 砼
m3
1. 依 据岩 土
地层 编号
①1 ④1 ⑤1 ⑥1 ⑥2
岩土名称
杂填土 粉质粘土 粉质粘土 粉土 粉质粘土
土层厚 hi（m）
1.50 3.70 2.60 1.00 3.30
土的重度 液性指数 压缩模量
（kN/m3） IL Es（MPa） 16.00
19.40 0.65
5.25
19.40 0.65
bc = 1.60 m bH1 = 1.60 m
bH2 = 0.60 m
hv = 0.70 m
b = 3.00 m
l = 6.00 m
d = 3.00 m
h = 1.00 m
c = 0.05 m
h0 = 0.95 m
C4 0
抗 压 抗 拉
fc = ft =
19.1 N/m 1.71 mN2/m 18.00 mN2/m
2 600
-
2 568
mm2 ) ＝ 29355
4
4
Gk
—
基 础
基 础 基 础 扣 除
基础重度
25.0 × 18.0 × -18.0 ×
基础面积
18.0 × 18.0 × 2.262 ×
基础高度
1.0 ＝ 2.0 ＝ 2.0 ＝ Gk ＝
450.0 648.0 -81.4 1016.6 kN
钢 管
0.60 × 0.60 × 3.14 ／ 4 × 8 根 ＝
筏 形 § 1.
平
1.
板
1.
基 础
h
b ＝ 3.0
hc
h
h0 h d ＝ 3.0
bH2
bc
bH1 l ＝ 6.0
bc
bH2
基
层
础
顶 0.000
h1
①
1
④Байду номын сангаас
1
h2
h4 h3
⑤
1
⑥
1
⑥
2
h5
上 部
钢 筋
1.
桥 轴桥 轴两 立柱 外柱 外桥 轴桥 轴筏 基筏 基筏 基筏 基筏 基
上 覆
hc = 1.60 m