筏板基础的简化计算方法
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a l 2 1b 2 筏板基础及侧壁计算书一、基本数据:根据 xx 省 xx 护国房地产开发有限公司护国广场岩土工程勘察报告,本工程以③层圆 砾层为持力层,地基承载力特征值为 220KP a 。
基础形式为筏板基础,混凝土强度等级为 C 40 , f c = 19.1N / mm 2 ;受力钢筋均采用HRB 400 级,f y =360 N / mm 2;根据地质 报告,地下水位取 − 1.700m 。
二、地基承载力修正及验算:f a = f ak + ηb γ (b − 3) + ηd γ m (d − 0.5) = 220 + 0.3 × 8 × (6 − 3) + 1.5 × 8 × (5.65 − 0.5) = 289.0kN / m 2上部荷载作用下地基净反力(由地下室模型竖向导荷得)f = 61.6kN / m 2 < f = 289.0kN / m 2地基承载力满足要求。
三、地下室侧壁配筋计算:(1)双向板:l y 5.175 ① l x = 8.400m , l y = 5.175m , = x 8.4 = 0.62E 土 = rhK a = 8.0 × 5.175 × tan 2 45o = 41.4KN / m E 水 = rh = 10.0 × 3.475 = 34.75KN / mE 合 = 1.27E 土 + 1.27E 水 = 52.6 + 44.1 = 96.7KN / m查静力计算手册,得:M x max = 0.0072ql 2= 0.0072 × 96.7 × 5.1752 2= 18.6KN ·m M y max = 0.0209ql '= 0.0209 × 96.7 × 5.175 2= 54.1KN ·m 2Mx max' = −0.0354ql 2= 0.0354 × 96.7 × 5.1752= −91.7KN ·mM y= −0.0566ql = −0.0566 × 96.7 × 5.175 = −146.6KN ·m配筋计算:取弯矩最大处进行计算。
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。
3.11基础设计本工程采用筏板基础。
根据规范《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),筏板基础底板厚不宜小于400mm ,考虑到结构荷载比较大,故取底板厚度为600mm 。
筏基底面尺寸:纵向长度:42.7m ,横向长度:12.7m ,外伸长度:1 m 。
底板厚度:由h/l n ≮1/14,且≮400mm (l n 短边尺寸), 取h/7200≮1/14, h ≮500mm ,取h=600mm 基础梁截面尺寸:应满足高跨比≮1/6,宽高比=1/2~1/3,则KL1,KL2:h=6000/6=1000,取h=1600mm ,b=800mm KL3,KL4:h=5100/6=850,取h=1600mm ,b=800mm材料:混凝土C30,底板钢筋采用Ⅱ级钢筋,基础梁纵筋Ⅲ级,箍筋Ⅰ级。
根据地质条件,取地基承载力设计值为fak=180kN/m 2 3.11.1 底面积的确定A=(42.7+1×2)×(5.1×2+1.8+2×1)=625.8m ² ∑Ni 近似按12榀中框架的柱底轴力考虑由N Gk ,N Qk 的组合计算∑Ni=96592 kNG=1207.76×0.6×25+4×3×42.7+2.5×42.7×5.1×2=19718 kN2(3)(0.5)1600.319(63)1.619(6.10.5)347.34/a a k bd m f f b d k N m ηγηγ=+-+-=+⨯⨯-+⨯⨯-= 基底净反力:22197189659220 4.2625.8270/347.34/id a G N P dAkN m f kN m γ+=++=+⨯=<=∑ (2—58)满足要求。
3.11.2 底板抗冲切验算图3.11.1 底板抗冲切验算00.7l hp t m F f h βμ≤ (2—59)270(5.12 1.32)(62 1.32)2232l F kN=⨯-⨯⨯-⨯= (2—60)21430/t f kN m =01400801320h mm =-=[](16.513.2)(5.1 1.320221.92m m μ=-+-⨯=0.95hp β=00.70.70.951430 1.3221.9227515hp t m lf h kN F βμ=⨯⨯⨯⨯=> (2—61)满足要求 3.11.3 底板抗剪切验算图3.11.2 底板抗剪切验算[]2200000.7(2)0.7(2)0.70.7951430(5.10.7)2 1.32 1.321849hs t n hs t n V f l h h f l h h kNββ≤-=-=⨯⨯⨯--⨯⨯=270 5.431466V kN =⨯=满足要求 3.11.4 基础底板和基础梁的内力和配筋计算按非地震组合计算,∑Ni=105140kNPn=Ni/A=105140/625.8=168kN①基础底板计算对3、4区格,lx=3.3m ,ly=1.8m , l= ly/ lx=0.545 按两端固定的单向板计算,单位板宽内的分布荷载 n q =142.65 kN/m ²支座弯矩 M=-1/12 Qnly ²=-1/12×142.65×1.8²=-38.52 kN·m 跨中弯矩 M=-1/24 Qnly ²=1/24×142.65×1.8²=19.26 kN·m 对1,2区格,lx=3.3m ,ly=5.1m 。
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*50.70/认式中:F i ——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;B hp——受冲切承载力截面高度影响系数;U m ――距基础梁边h°/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,距柱边h o/2处冲切临界截面的最大剪应力T max应按下列公式计算石匸和十aM影』- r max^0.7(0.4 +1.2/A)ApZ. 1乙二I----- 2 -- --------1 十3«)式中:F ——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h o/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 A B――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;B s——柱截面长边与短边的比值,当B s<2时,B s取2;当B s>4时,B s取4 ;c i——与弯矩作用方向一致的冲切临界截面的边长;C2——垂直于C i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 。
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。
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,距柱边h0/2处冲切临界截面的最大剪应力τmax应按下列公式计算。
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。
伐板基础的简化计算方法
1.悬臂法
方法概述——就是传统的墙下钢混条基计算法。
计算特点——假定基底土反力为均匀分布,为了减小基底压力使之满足软弱地基承载力的要求而将基底加宽到互相连通的程度,但不作为连续的整板去分析。
方法缺点——基础宽度加大后,基底土的反力分布实际上是不均匀的。
计算时,基底已经连成了一体却不考虑其连续性,因此很不合理,计算的结果是不经济的。
2.倒楼盖法
方法概述——假定筏板为一块倒置于地基上的连续板,由纵横墙支承。
计算特点——假定基底土反力为均匀分布,按普通的楼盖计算。
方法缺点——考虑了筏板的整体性,计算结果较悬臂法经济。
但此法仍然没有考虑到基底土的反力分布实际上是不均匀的,所以各墙支座处所算得的负弯矩偏小,甚至出现小于实际弯矩而偏于不安全。
3.柔性基础简化计算法
方法概述——将在柱荷载作用下的十字交叉条形基础简化为各条单向连续条形基础的计算方法。
计算特点——将柱荷载的总值先按两个方向交叉连续的条形基础(板)的刚度比值进行分配以作为各向的柱荷载,然后分别按单向连续条形基础(板)计算。
方法缺点——此方法的一般假定为基底反力是按线性分布的,柱下最大,跨中最小,计算结果较倒楼盖法还要经济。
但该方法只适用于柱下十字交叉条形基础和柱下筏板基础的简化计算,不适用于横墙承重的筏板基础。
4.弹簧地基梁法
方法概述——假定筏板沿横向被截分为单位宽的条板,置于文克尔假设的弹簧低级上,并假定板底面任一点的单位压力p与地基沉降S成正比,即p=kS。
计算特点——条板按受有一组横墙集中荷载作用的无限长梁计算。
由于地基沉降S与基础挠度y接触协调相等,有p(x)=kS=ky.
方法缺点——同文克尔弹簧地基法假设。
5.弹性理论截条法
方法概述——将筏板横向截分为单位宽的条板并置于均质半空间弹性地基上。
计算特点——由于积分上的困难,基底地基反力与沉降之间的关系很难用解析函数表达。
目前是利用郭尔布诺夫-波萨多夫的《弹性地基上结构物的计算》中的计算表格来简化计算。
方法缺点——虽然克服了文克尔弹簧地基法假设的基本缺点,具有能够扩散应力和变形的优点,但是,它的扩散能力往往超过实际情况。
由于计算所得的沉降量和地表沉降范围较实测值为大,而实际地基压缩层厚度是有限的,压缩层范围内土质往往是非均质的,即使是同一种土层组成,变形参数也有随深度而增长的情况。
按半空间弹性理论所得的地基反力分布一般呈马鞍形和集中在梁端和板的边缘处,这是半空间弹性理论所算得的梁板弯矩大的主要原因。
6.弹性地基板法
方法概述——以双向受力的弹性地基板理论为依据来分析筏板的内力和变形。
计算特点——假设筏板置于文克尔弹簧地基上,并将不埋筏板四周边梁埋板的作用归结为:不产生剪力、有约束弯矩、挠度不等于零、转角等于零的半自由边界条件,从而推导出弹性曲面的挠度方程式,建立配筋弯矩的计算公式。
方法缺点——夸大了实际浅埋边梁的边固作用,且与一般弹性地基梁、板理论的缺陷一样,只考虑地基与基础的协调变形工作,而实际上,上部结构刚度的影响是不能忽略的。
7.有限子结构法
此方法是将整块筏板视做一根梁,整幢上部结构视做一个铰接于筏板的壁式框架(窗间墙视为框架柱、窗上墙视为框架梁),整个地基视做一组弹簧支座,上部结构和筏板支承在这组弹簧地基上。
在此假设下,可借助子结构法解得整个上部结构在筏板接口处的刚度,运用有限元法求解筏板考虑上部结构与地基、基础共同工作的整体弯曲内力和地基反力,再以弹簧地基梁法解筏板的局部弯曲内力。