條形基礎設計計算書

1、一、設計資料：1、本設計的任務是設計一多層辦公樓的鋼筋混凝土柱下條形基礎，框架柱的截面尺寸均為b×h=500mm×600mm，柱的平面布置如下圖所示：2、辦公樓上部結(jié)構(gòu)傳至框架柱底面的荷載值標準值如下表所示：軸號123456軸力彎矩軸力彎矩軸力彎矩軸力彎矩軸力彎矩軸力彎矩C3505070011070011070011070011030050注：表中軸力的單位為KN，彎矩的單位為KN.m；所有1、2、3軸號上的彎矩方向為逆時針、4、5、6軸號上的彎矩為順時針，彎矩均作用在h方向上。3、該建筑場地地表為一厚度為1.5m的雜填土層（容重為17kN/m3），其下為粘土層，粘土層承載

2、力特征值為Fak=110kPa，地下水位很深，鋼筋和混凝土的強度等級自定請設計此柱下條形基礎并繪制施工圖。二、確定基礎地面尺寸：1、確定合理的基礎長度： 設荷載合力到支座A的距離為x，如圖1：則：x=8.62mxa2aa1H G圖1 因為x=8.62ma=0.517.5=8.75m，所以,由建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）第2條規(guī)定條形基礎端部應沿縱向從兩端邊柱外伸，外伸長度宜為邊跨跨距的0.250.30倍取a=0.8m(與l=0.253.5=0.875m相近)。為使荷載形心與基底形心重合，使基底壓力分布較為均勻，并使各柱下彎矩與跨中彎矩趨于均衡以利配筋，得條形基礎總長為： L

3、=2(a+a-x)=2(17.5+0.8-8.62)=19.36m19.4ma=L-a-a=19.4-17.5-0.8=1.1m2、確定基礎底板寬度b：豎向力合力標準值:=350+700+700+700+700+300=3450kN選擇基礎埋深為1.8m，則 =（171.5+0.319）1.8=17.33kN/m 深度修正后的地基承載力特征值為：=110+1.017.33(1.8-0.5)=132.529kN 由地基承載力得到條形基礎b為： b=1.842m取b=2m，由于b3m，不需要修正承載力和基礎寬度。三、基礎底板設計： 基礎底板采用混凝土強度等級為C30，=1.43N/mm，鋼筋用HP

4、B235級，=210 N/mm。豎向力設計值分別為：F=1.35F=1.35350=472.5kNF=F=F=F=1.35700=945kNF=1.35300=405kN豎向力合力設計值為： =472.5+9454+405=4657.5kN地基凈反力： P=120.039kpa基礎邊緣至柱邊計算截面的距離： b=（b-b）=0.5（2-0.5）=0.75m沿條形基礎縱向取1m長度計算則底板有效高度為： h=0.089m=89mm結(jié)合建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）取底板高度h=250mm，作10mm的C10混凝土墊層則：h=250-40-5=205mm89mmM=Pb=0.51

5、20.0390.75=33.761kN·mA=871.364mm配鋼筋14170，A=906mm，可以。以上受力筋沿條形基礎橫向配置，縱向分部筋取8250。四、基礎內(nèi)力計算(彎矩圖以上部受拉為負，下部受拉為正)：1、計算基底單位凈反力：P=240.077kN/m計算簡圖如圖2：P=240.077kN/m圖2 計算簡圖求固端彎矩： M=-M=-Pa=-0.5240.0771.1=-145.247kN·m M=-M=-Pl=-240.0773.5=-367.618kN·m M=M=M=Pl=240.0773.5=245.079kN·m M=M=M=-Pl=-

6、240.0773.5=-245.079kN·m M=-M=Pa=0.5240.0770.8=76.825kN·m 2、求彎矩分配系數(shù)： 設i=，則： =0.429 =0.571 =0.53、用力矩分配法計算彎矩：首先計算個支座處的不平衡力矩： =-=-367.618+245.079=-122.539kN·m =0 先進行第一輪的力矩分配法及傳遞（從B和E開始），然后進行C和D的力矩分配及傳遞，再回到B和E，如此循環(huán)直到誤差允許為止，詳細過程如表1：表1 彎矩分配法計算過程由上可得：M=145.247kN·m, M=311.009kN·m, M=

7、226.243kN·m, M=226.243kN·m M=311.009kN·m M=76.825kN·m4、肋梁剪力計算：根據(jù)支座彎矩及外荷載，以每跨梁為隔離體求支座剪力：A截面左邊的剪力為： V=Pa=240.0771.1=264.085kN取HB段作脫離體，計算A截面的支座反力（如圖3）： R=P(a+l)-M=0.5240.077(1.1+3.5)-311.009 =636.859kN 圖3 HB段A截面右邊的剪力： V=Pa-R=240.0771.1-636.859=-372.774kN =P(a+l)- R=240.077(1.1+3.5)-

8、636.859=467.495kNB截面左邊的剪力為：V=467.495kN取BC段為脫離體（如圖4）：=(Pl+M-M)=(0.5240.0773.5+311.009-226.243)=444.354kNR=+=467.495+444.354=911.849kNB截面右邊的剪力為: 圖4 BC段 V=-=-444.354kN=Pl-=240.0773.5-444.354=395.916kNC截面左邊的剪力為：V=395.916kN取CD段為脫離體（如圖5）： =Pl=0.5240.0773.5=420.135kN R=+=395.916+420.135=816.051kNC截面右邊的剪力為：

9、 V=-=-420.135kN 圖5 CD段D截面左邊的剪力為：V=420.135kN取DE段為脫離體（如圖6）：=(Pl+M-M)=(0.5240.0773.5+226.243-311.009)=395.916kNR=+=420.135+395.916=816.051kN=Pl-=240.0773.5-395.916=444.354kN 圖6 DE段D截面右邊的剪力為： V=-=-395.916kNE截面左邊的剪力為：V=444.354kN取EG段為脫離體（如圖7）： R=P(a+l)-M=0.5240.077(0.8+3.5)-311.009=545.287kNF截面左邊的剪力： V=R-

10、Pa=545.287-240.0770.8=353.225kN 圖7 EG段 =P(a+l)-R=240.077(0.8+3.5)-545.287=487.044kNE截面右邊的剪力為：V=-=-487.044kNR=+=444.354+487.044=931.398kNF截面右邊的剪力： V=-Pa=-240.0770.8=-192.062kN5、肋梁跨內(nèi)最大彎矩計算：按跨內(nèi)剪力為零的條件求跨內(nèi)最大彎矩：以H點為原點，設連續(xù)梁上各點到原點的距離為x則：HB段: Px-R=240.077x-636.859=0 x=2.653m 所以 M=Px-R(x-a)=240.0772.653-636.8

11、59(2.653-1.1)=-144.162kN·mBC段: Px-R-R=240.077x-636.859-911.849=0 x=6.451m所以 M=Px-R(x-a)-Rx-(a+l)=240.0776.451-636.859(6.451-1.1)-911.8496.451-(1.1+3.5)=-100.215kN·mCD段：由于荷載是對稱的，所以其彎矩最大值必在中點位置。則： x=L=19.4=9.7m所以M=Px-R(x-a)-Rx-(a+l)- Rx-(a+2l) =240.0779.7-636.859(9.7-1.1)- 911.8499.7-(1.1+3.

12、5) -816.0519.7-(1.1+23.5)=-138.676kN·m以G點為原點，設連續(xù)梁上各點到原點的距離為x則：DE段: Px-R-R=240.077 x-931.398-545.287=0 x=6.151m 所以 M=Px-R(x-a)-Rx-(a+l)=240.0776.151-545.287(6.151-0.8)- 931.3986.151-(0.8+3.5)=-100.216kN·mEG段: Px-R=240.077x-545.287=0 x=2.271m 所以 M=Px-R(x-a)=240.0772.271-545.287(2.271-0.8)=-1

13、83.026kN·m6、考慮不平衡力的調(diào)整：由以上計算得到支座反力為R=636.859kN，R=911.849kN，R=816.051kN，R=816.051kN，R=931.398kN，R=545.287kN，與相應的柱荷載有較大的不平衡力，其差值部分超過了20%，可以采用實踐中提出的“基底反力局部調(diào)整法”加以調(diào)整。即按計算簡圖(如下圖)再進行連續(xù)梁分析，在支座附近的局部范圍內(nèi)加上均布線荷載。由對于邊跨支座 為邊跨長度；為第一跨長度。對于中間支座 為第長度；為第跨長度得調(diào)整荷載值為：q=-72.511kN/mq=14.208kN/mq=55.264kN/mq=55.264kN/mq

14、=5.829kN/mq=-71.332kN/m 其計算簡圖如下圖所示： 圖8 調(diào)整值計算簡圖(kN)通過結(jié)構(gòu)力學求解器分析得到的剪力圖和彎矩圖如下：ABCDEFGH-79.7681.67-2.9213.65-18.32-1.74圖962.73-64.65-0.18調(diào)整值剪力圖（kN）64.30-62.392.098.891.748.54-74.6857.07ABCDEFGH-43.872.07-1.344.92圖10-6.78-8.8126.76-11.05-11.2626.14-9.03-6.600.20調(diào)整值剪力圖5.7915.76-22.83由調(diào)整值剪力圖得：V=-79.76kN V=8

15、1.67kN V=13.65kN V=-18.32kN V=62.73kN V=-64.65kN V=64.30kN V=-62.39kN V=8.89kN V=1.74kN V=-74.68kN V=57.07kN 兩次計算結(jié)果疊加，得基礎梁最終剪力和反力為：V=V+V=264.085-79.76=184.325kNV=V+V=-372.774+81.67=-291.104kNR=V-V=184.325+291.104=475.429kNV=V+V=467.495+13.65=481.145kNV=V+V=-444.354-18.32=-462.674kNR=V-V=481.145+462.

16、674=943.819kNV=V+V=395.916+62.73=458.646kNV=V+V=-420.135-64.65=-484.785kNR=V-V=458.646+484.785=943.431kNV=V+V=420.135+64.30=484.435kNV=V+V=-458.306kNR=V-V=484.435+458.306=942.471kNV=V+V=444.354+8.89=453.244kNV=V+V=-487.044+1.74=-485.304kNR=V-V=453.244+485.304=938.548kNV=V+V=353.225-74.68=278.545kNV=

17、V+V=-192.062+57.07=-134.992kNR=V-V=278.545+134.992=413.467kN由調(diào)整值彎矩圖得：M=-43.87kN·m， M=4.92kN·m M=26.76kN·m M=26.14kN·m M=-0.20kN·m M=-22.83kN·mM=1.67kN·m M=-7.78kN·m M=-11.15kN·mM=-7.83kN·m M=8.97kN·m兩次計算結(jié)果疊加，得基礎梁最終彎矩為： M=M+M=145.247-43.87=101.37

18、7kN·m M=M+M=311.009+4.92=315.929kN·m M= M+M=226.243+26.76=253.003kN·m M=M+M=226.243+26.14=252.383kN·m M=M+M=311.009-0.20=310.809kN·m M=M+M=76.825-22.83=53.995kN·mM=M+M=-144.162+1.67=-142.492kN·mM=M+M=-100.215-7.78=-107.995kN·mM=M+M=-138.676-11.15=-149.826kN

19、83;mM=M+M=-100.216-7.83=-108.046kN·mM=M+M=-183.026+8.97=-174.056kN·mABCDEFGH184.325-291.104481.145-462.674458.646-484.785圖11 484.435-458.306453.244-485.304最終剪力圖（kN）278.545-134.992疊加后的最終剪力圖和彎矩圖如下：ABCDEFGH101.377最終彎矩圖（kN·m）-142.492315.929圖12253.003-107.995252.383-108.046-149.826310.809-

20、174.05653.995四、基礎配筋計算1、基礎梁配筋準備工作:材料選擇: 混凝土C30，=1.43N/mm，f=14.3N/mm，縱向受力鋼筋采用二級鋼HRB335，=300N/mm,墊層采用C10混凝土墊層，厚100mm。基礎梁高度的確定: 由建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）得柱下條形基礎梁的高度宜為柱距的的規(guī)定取h=l=3.5=0.7m，同時也符合基底反力可以按直線分布，基礎梁的內(nèi)力可按倒梁法計算對條形基礎梁的高度不小于柱距的要求?；A肋梁寬度： b=600mm。2、正截面受彎承載力計算：對支座正截面的配筋計算按矩形截面計算：肋梁底面有板筋則：支座正截面受彎承載力計算如

21、下表2：表2 支座正截面受彎承載力計算項目 支座彎矩kN截面抵抗矩系數(shù)相對受壓區(qū)高度內(nèi)力矩的力臂系數(shù)截面配筋mmA101.3770.029 0.029 0.985 535.85 B315.9290.090 0.094 0.953 1726.93 C253.0030.072 0.075 0.963 1368.91 D252.3830.072 0.075 0.963 1365.42 E310.8090.088 0.093 0.954 1697.51 F53.9950.015 0.015 0.992 283.42 注：等效矩形應力圖形系數(shù)；取 及大值由上表可以看出=0.550滿足要求，支座A和支座F

22、選配可以配+則：=1140+628=1768bh=0.215%600700=903mm符合最小配筋率要求。 剩下的支座都配+則=1768 mm符合要求。鋼筋全部貫通符合建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）規(guī)定底面通長鋼筋的面積不應少于底面受力鋼筋總面積的1/3的要求。對跨內(nèi)正截面的配筋計算按T形截面計算：設肋梁頂面保護層厚度取40mm則:翼緣計算寬度為： =3500=1166.67mmb+=600+2900=3500mm翼緣厚 =250mm判別T形截面類型：=174.056kN·m(-)=1.014.31166.67250(640-125)=2189.688kN·

23、;m故各跨內(nèi)截面都屬于第一類T形截面。支座正截面配筋計算如下表3：表3 跨中正截面受彎承載力計算項目 跨中彎矩kN截面抵抗矩系數(shù)相對受壓區(qū)高度內(nèi)力矩的力臂系數(shù)截面配筋mm1142.4920.020 0.020 0.990 749.80 2107.9950.015 0.015 0.992 566.85 3149.8260.021 0.021 0.989 788.82 4108.0460.015 0.015 0.992 567.12 5174.0560.025 0.025 0.987 918.02 注：等效矩形應力圖形系數(shù)；取及大值由上表可以看出=0.550滿足要求，由建筑地基基礎設計規(guī)范（GB5

24、0007-2002）規(guī)定的頂面的縱向受力鋼筋宜全部通長配置要求取，=1017mmbh=0.215%600700=903mm符合最小配筋率要求。 3、斜截面受剪承載力計算：驗算截面最小尺寸： =h-=700-250=450mm，/b=450/600=0.754,屬一般梁。則：，截面尺寸符合要求斜截面受剪承載力計算如下表3：表3 斜截面受剪承載力計算 項目 支座VkNkNkN選用箍筋mmS=mm實配箍筋間距smmA左184.321372.8384.38448201構(gòu)造200A右291.101372.8384.38448201構(gòu)造200B左481.141372.8384.38448201348.984200B右462.671372.8384.38448201431.319200C左458.641372.8384.38448201454.714200C右4