柱下条形基础内力计算(zhang)
一、柱下条形基础的计算
1. 倒梁法
倒梁法假定上部结构是刚性的,柱子之间不存在差异沉降,柱脚可以作为基础的不动铰支座,因而可以用倒连续梁的方法分析基础内力。这种假定在地基和荷载都比较均匀、上部结构刚度较大时才能成立。此外,要求梁截面高度大于1/6柱距,以符合地基反力呈直线分布的刚度要求。
倒梁法的内力计算步骤如下:
(1).按柱的平面布置和构造要求确定条形基础长度L ,根据地基承载力特征值确定基础
底面积A ,以及基础宽度B=A/L 和截面抵抗矩6/2
BL W =。 (2).按直线分布假设计算基底净反力n p :
min
max
n n p p W M A F i
i ∑±∑=
(4-12)
式中 ∑i F 、∑i M 相应于荷载效应标准组合时,上部结构作用在条形基础上的竖向力(不
包括基础和回填土的重力)总和,以及对条形基础形心的力矩值总和。
当为轴心荷载时,
n
n n p p p ==min max 。
(3).确定柱下条形基础的计算简图如图4-13,系为将柱脚作为不动铰支座的倒连续梁。
基底净线反力
B p n 和除掉柱轴力以外的其它外荷载(柱传下的力矩、柱间分布荷载等)是
作用在梁上的荷载。
(4).进行连续梁分析,可用弯矩分配法、连续梁系数表等方法。 (5).按求得的内力进行梁截面设计。
(6).翼板的内力和截面设计与扩展式基础相同。
倒连续梁分析得到的支座反力与柱轴力一般并不相等,这可以理解为上部结构的刚度对基础整体挠曲的抑制和调整作用使柱荷载的分布均匀化,也反映了倒梁法计算得到的支座反力与基底压力不平衡的缺点。为此提出了“基底反力局部调整法”,即将不平衡力(柱轴力与支座反力的差值)均匀分布在支座附近的局部范围(一般取1/3的柱跨)上再进行连续梁分析,将结果叠加到原先的分析结果上,如此逐次调整直到不平衡力基本消除,从而得到梁的最终内力分布。由图4-14,连续梁共有n 个支座,第i 支座的柱轴力为i F ,支座反力为i R ,左右柱跨分别为1-i l 和i l ,则调整分析的连续梁局部分布荷载强度i q 为:
边支座)1(n i i ==或 3
/)(1)1(0)
(1)(1)(1n n n n n l l R F q +-=
+ (4-13a )
中间支座)1(n i <<
i i i i i l l R F q +-=
-1)(3 (4-13b ) 当i q 为负值时,表明该局部分布荷载应是拉荷载,例如图4-14中的2q 和3q 。
倒梁法只进行了基础的局部弯曲计算,而未考虑基础的整体弯曲。实际上在荷载分布和地基都比较均匀的情况下,地基往往发生正向挠曲,在上部结构和基础刚度的作用下,边柱和角柱的荷载会增加,内柱则相应卸荷,于是条形基础端部的基底反力要大于按直线分布假设计算得到的基底反力值。为此,较简单的做法是将边跨的跨中和第一内支座的弯矩值按计算值再增加20%。
图4-13 柱下条形基础简化计算计算简图图4-14 基底反力局部调整法序
号计算方法
跨中与支座弯矩之和各法的截面弯矩系数比值
第一内支座中间支座第一跨跨中中间跨跨中
1连续梁系数,悬臂弯矩不传递1/81111
21/
31/
41/5
当柱荷载分布和地基较不均匀时,支座会产生不等的沉陷,较难估计其影响趋势。此时可采用所谓“经验系数法”,即修正连续梁的弯矩系数,使跨中弯矩与支座弯矩之和大于8/2
ql,从而保证了安全,但基础配筋量也相应增加。经验系数有不同的取值,一般支座采
用
2
)
14
/1
~
10
/1(ql,跨中则采用2
)
16
/1
~
10
/1(ql。表4-1是几种不同的经验系数取值对倒梁法
截面弯矩计算结果的比较,在对总配筋量有较大影响的中间支座和中间跨,采用经验系数法比连续梁系数法增加配筋约1530%。
图4-15 某柱列示意图
【例题4-1】某框架结构建筑物的某柱列如图4-15所示,欲设计单向条形基础,试用倒梁法
计算基础内力。假定地基土为均匀粘土,承载力特征值为110kPa ,修正系数为3.0=b η、6.1=d η,土的天然重度3/18m kN =γ。 【解】 (1). 确定条形基础尺寸
竖向力合力 kN F 66401380312502=?+?=∑
选择基础埋深为1.5m ,则修正后的地基承载力特征值为:
kPa f a 8.138)5.05.1(186.1110=-??+=
由于荷载对称、地基均匀,两端伸出等长度悬臂,取悬臂长度1l 为柱跨的1/4,为1.5m ,则条形基础长度为27m 。由地基承载力得到条形基础宽度B 为:
m
B 26.2)5.1208.138(276640
=?-=
取m B 4.2=,由于m B 3<,不需要修正承载力和基础宽度。 (2). 用倒梁法计算条形基础内力(图4-16)
① 净基底线反力为 m kN B p q n n /9.24527/6640===。
② 悬臂用弯矩分配法计算如图4-16a ,其中
m kN M A ?-=?-=6.2762/5.19.2452
。 ③ 四跨连续梁用连续梁系数法计算如图4-16b: 如m kN M B ?-=??-=2.94769.245107.02
kN V B 6.89569.245607.0-=??-=左 ④ 将②与③迭加得到条形基础的弯矩和剪力如图4-16c ,此时假定跨中弯矩最大值在③计算
的0=V 处。
⑤ 考虑不平衡力的调整
以上分析得到支座反力为kN R R E A 9.10076399.368=+==,kN R R D B 7.1610==,kN R C 2.1402=,与相应的柱荷载不等,可以按计算简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,其值为:
m
kN q q nE nA /2.6925.19
.10071250=+-==
m
kN q q nD nB /8.56224
.16071380-=+-=
=
m
kN q nC
/2.748.14081380-=-=。
⑥ 将⑤的分析结果再迭加到④上去得到调整后的条形基础内力图,如果还有较大的不平衡力,可以再按⑤的方法调整。 (3). 翼板内力分析
取1m 板段分析。考虑条形基础梁宽为mm 500,则有: 基底净反力为 kPa
p n 5.1024.2276640
=?=
,
最大弯矩
m m kN M /3.46)25.04.2(5.102212max ?=-??=
最大剪力
m kN V /4.97)25
.04.2(
5.102max =-?=。
(4). 按第2和第3步的分析结果,并考虑条形基础的构造要求进行基础截面设计(略)。
2.静定分析法
与倒梁法一样求得基底净线反力后,按静力平衡的原则求得任一截面上的内力(图4-17):任一截面弯矩为其一侧全部力(包括力矩)对该截面力矩的代数和,剪力为其一侧全部竖向力的代数和.
座弯矩。
【解】:A 、B 、C 支座的支座弯矩为
m kN M A ?=?=6.2762/5.19.2452
m kN M B ?-=?-?=1.584612502/5.79.2452
m kN M C ?-=?-?-?=4.872613801212502/5.139.2452
AB 跨最大弯矩作用在剪力0=AB V 处,即距A 支座距离为m 58.35.19.245/1250=-
于是
m kN M AB ?-=?-+?=1.130258.312502/)58.35.1(9.2452
BC 跨最大弯矩作用在距B 支座距离为m 2.3)65.1(9.245/)13801250(=+-+处
于是 m kN M BC ?-=?-?-+?=5.18392.313802.912502/)2.35.7(9.2452
与例题4-1比较可知,静定分析法由于不考虑上部结构的刚度作用,其不利截面上的弯矩值较用倒梁法计算的值大。
(3).弹性地基上梁的方法 受若干集中荷载的无限长梁
图4-20 文克尔地基上无限长梁求解
可以采用集中荷载计算式和迭加法计算。注意当计算某个集中荷载对指定截面的某计算量的值时,应将该集中荷载作用点取为坐标原点,并考虑指定截面坐标值的正负影响。 【例4-3】,如图4-20所示,在A 、B 两点分别作用着kN P P B A 1000==,m kN M A ?=60,m kN M B ?-=60,求AB 跨中点O 的弯矩和剪力。已知梁的刚度33105.4m MP I E a c -?=,梁宽
m B 0.3=,地基基床系数3/8.3m MN k =。
【解】 ①
1
43
4
1586.010
5.440
.38.34-=???==m I E kB c λ;
② 分别取A 、B 点为坐标原点,则有
m x 4±= m x 4= 6344
.041586.=?=o x λ
查表4-2得 7413.0=x A 1132.0=x C 4272.0=x D ③ 求O M 由集中力产生 m kN C P C P M x B x A OP ?=???=+=
9.3561132.01586.041000244λλ 由集中力偶产生
m kN D M D M M x B x A OM ?-=?--=+-
=6.254272.0)260
260(22
故 m kN M O ?=-=3.3316.259.356
④ 求O V
由集中力产生 04272.0)2100021000(22=?-=-=
x B x A OP D P D P V
由集中力偶产生
)6060(27413
.01586.02
2
=-??-
=-
-
=x B
x A
OM A M A M V λλ
故 0=+=OM OP O V V V
x A x B x C x D x E x F
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
————————————————————————————————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 :
条形基础计算书
A 轴柱下条形基础设计 基础布置及尺寸确定 本设计采用天然地基,地质资料如下表所示,本人计算A 轴条形基础 表9-1 地基土层物理力学指标综合表 表9-2 A 轴柱内力(恒载+活载标准值)统计 ∑=?+?=m kN M k · 32.61271.6558.9 ∑=?+?=kN N k 75.3335285.364521.521 ∑-=?+?-=kN V k 11.39)228.4511.6( 底层墙重: KN l g k 89.15964.21.245.06285.04.21.25.765.4812.7=???+????-??=∑ (1)条形基础沿三条纵向柱列分别设置。 (2)条形基础两端各伸出柱边外:
m m l 150.1,125.15.44 1 410取=?=,基础总长:6×+2×=29.3m (3)基础高度 1125mm ~75041~61=?? ? ??=l h ,取h=800 mm (4)基础梁宽 mm b 500100400100=+=+=柱宽 (5)基础埋深 m d 7.18.05.04.0=++= (6)基础底宽 ()2/59.127 .145 .0101925.019)5.02/4.0(18m kN r m =?-+?++?= 查规范,因为 e>,得0=b η,0.1=d η 2/11.1455.07.159.120.1130)5.0()3(m kN d r b r f f m d b ak a =-? ?+=-+-+=)(ηη ()() m d r f l N B G a k 03.145.01025.12011.1453.2989.15975.3335=?-?-?+= -+≥∑底层墙重 取B=2m 基础承载力验算 9.2.1 A 轴持力层承载力验算 基底平均压力: 2 2/11.145/80.8945 .01025.12023.2989.15975.3335m kN f m kN A G F p a k k k =<=?+?+?+=+= ()()2 22/13.1742.1/481.1002 3.298.011.3932.61680.896m kN f m kN lB h V M A G F w M A G F p a k k k k k k k kMax =<=??+?+ =+++=++= ∑∑ 综上,持力层地基承载力满足。 9.3 A 轴基础梁设计
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)
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