基础设计

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第七章基础设计1、地质条件:本工程的抗震设防烈度为7度,场地类型为第Ⅱ类。

2、地质资料基础埋深m 土层厚度m 岩土名称 地基土静荷载代表值KN 2.2 2.20 杂填土 100 0.15 5.80 粉质粘土 140 -- 8.20 粘土 160 -- 4.50 中密的细沙 - --4.30基岩-3、本设计采用肋梁式筏板基础,这种基础能减小低级单位面积上的压力,提高基础的整体刚度,可以调节基础的布均匀沉降。

混凝土采用C25(2/9.11mm N f c =,2/27.1mm N f t =),底板钢筋和基础梁纵筋分别用335HRB 级钢筋)/300(2mm N f f y y ='=和400HRB 级钢筋)/360(2mm N f f y y ='=,箍筋用)/270(3002mm N f HPB c =,持力层土的承载力特征值2/140m kN f ak =。

考虑基础宽度和深度修正,取6.1,3.0==d b ηη,则有kpa d b r f f m d b ak a 2.217)5.035.2(206.13203.0140)5.0()3(=-⨯⨯+⨯⨯+=-+-+=γηη筏板厚取500mm ,纵、横向肋梁取相同高度和宽度,即mm h b 1000=,mm b b 800=,肋梁两端伸出边柱轴线的距离均取1500mm 。

4、基础承载力复合 (1)基地面积的确定在竖向荷载作用下,如将xoy 坐标系原点置于筏基底板形心处,则基底反力可按下式计算:y I eN I e N d AG N P xyi y xi i y x ∑∑∑±±++=γ),(式中,x e 、y e -竖向荷载作用下∑i N 对X 轴和Y 轴的偏心距; x I 、y I 分别为片筏基础底面对X 轴和Y 轴的偏心距;x 、y 分别为计算点的x 轴和y 轴坐标。

由于本结构为对称结构,故竖向荷载作用下基底反力计算公式可简化为d AGNP iγ++=∑∑iN-上部结构传至底层各框架柱底轴向力标准值总和;G -包括底层横墙重、地面恒载、活荷载的重力荷载标准值;γ-基础及其上回填土的平均容重; d -为基础埋深。

由前面已知条件可得:G=kN 82.184944.26.5726.57)22.7(905.338.14979=⨯⨯+⨯⨯⨯+ 柱底轴力近似按8榀框架的柱底轴力考虑,由QK GK N N +组合情况计算可得:∑=⨯⨯+=kN Ni28.8498582)34.245924.2852(288.11998.196.60mm A =⨯=2/24.13335.22088.119982.1849428.84985m kN P =⨯++=<2/2.217m kN f a =在水平地震作用下,基底反力可按下式确定:Wh V e N M d AGM P iii ii∑∑∑∑++±++=γm axm in地基承载力应满足aE f P 2.1max ≤,aE f p p P ≤+=2minmax ,其中a a aE f f ζ=,3.1=a ζ,则2/36.2822.2173.1m kN f aE =⨯=。

PminPmax地震作用NA MA VANB MB VBNC MC VCND MD VD地震作用下基底反力分布本例重,A 、B 、C 、D 柱底的M 、N 、V 标准值由表查得,则kN Ni64.1129688)42.444079.36908.2823(=⨯++=∑∑=⨯+++=kN Mi08.165128)22.51282.5502.52377.477(mkN e N i i ⋅=⨯⨯-++⨯-=∑29.302528]24.2)07.369042.4440()2.724.2()8.282379.3166[( ∑⋅=⨯⨯+++=m kN h V ii 92.446381)98.14156.16401.13944.112(326.39598.196.6061m W =⨯⨯=,则250.16962.143/94.124756.1096.395992.446329.3025208.1651235.22088.119982.1849464.112968m ax m inmkN p =±+=++±⨯++=2max /5.169m kN p =<2/83.33836.2822.1m kN =⨯2/56.156262.1435.169m kN p =+=<282.362/m kN ,故地基承载力满足要求。

5、基础梁、板内力分析 非地震作用效应组合时,仍按Q K G K N N 0.13.1+组合进行计算。

∑=⨯⨯+=kN Ni84.13166782)64.44406.3788(m kN ANP in /73.10988.119984.131667===∑(1)基础底板计算底板划分区格,对3、4区格m l x 2.7=,m l y 4.2=,33.02.74.2===xy l l λ, 可按两端固定单向板计算,单位板宽内分布荷载m kN q n /73.109=支座弯矩:m m kN l q m y n y /67.524.273.10912112122⋅-=⨯⨯-=-='跨中最大正弯矩:m m kN l q m y n y /34.264.273.10924124122⋅=⨯⨯== 对于1、2区格,m l x 6.3=,m l y 2.7=,26.32.7===xy l l λ,根据弹性理论,可求得单区格双向板在不同支撑条件下的内力。

具体计算方法如下表:其中,)(μxm 、)(μym 为考虑泊松比影响对跨内正弯矩的修正值。

44333333ecabf竖向荷载作用下基础底板区格划分图竖向荷载作用下各块板的内力计算表板块支撑条件 x ϕy ϕ'x ϕ'y ϕx my m'xm'ym)(μxm )(μy m 1两邻边固定,两邻边简支 0.01350.0562-0.0786-0.117919.2079.92-111.78 -167.67 35.18 83.762三边固定,一边简支0.0409 0.0089 -0.0836 -0.0569 58.16 12.66 -118.89 -80.92 60.69 24.29备注:表中m 单位为m m kN /⋅,20l m n ϕρ=,其中ϕ为内力系数,l 为x l 、y l 中得较小值。

对混凝土材料,取2.0=μ。

{yx x x y y m m m m m m μμμμ+=+=)()(。

对各跨内的最大正弯矩×1.2的调整系数得:m kN m x ⋅=⨯=22.422.118.351 m kN m x ⋅=⨯=83.722.169.602 043==x x m mm kN m y ⋅=⨯=51.1002.176.831 m kN m y ⋅=⨯=15.292.129.242 m kN m m y y ⋅=⨯==16.312.134.2643支座负弯矩取值,为安全起见,可取相邻板块支座负弯矩较大值,同时乘以0.8调整系数,即m kN m x a ⋅-='42.89,m kN m ey ⋅-='14.134 m kN m x b ⋅-='11.95,m kN m fy ⋅-='74.640='='dx cx m m 基础板四周轴线外挑m b l l 1.128.05.121=-=-=,则悬臂板固端弯矩m kN l P M n ⋅-=⨯⨯-='=39.661.173.1092121-221固。

(2)基础梁设计基础梁的内力可采用“倒梁法”计算,即以地基净反力作为荷载,以柱作为基础梁的铰支座,按多跨连续梁分析其内力,即横梁计算简图m kN l p q y n n /03.3956.373.109=⨯==对于两边跨:m kN q q n ⋅=⨯+⨯-=+-=69.20303.395)25.025.021()21(32321ααm kN M M CD BA ⋅=⨯⨯=-=91.13192.769.2038122,0=BC M弯矩分配图如下:分配系数:CD BA BA S EI EIi S ==⨯==42.02.733 CB BC BC S EI EIi S ==⨯==67.14.244201.042.067.142.0=+=BA μ799.0=BC μAD880.85880.85B C878.12M 图855.25611.32855.25611.32V 图基础梁内力图杆端 BA BC CB CD 分配系数 0.201 0.799 0.799 0.201 固端弯矩 -1319.91 C 点一次分配1054.61265.30 传递 527.31 B 点一次分配-371.29-1475.93传递 -737.97 C 点二次分配589.63 148.33 传递 294.82 B 点二次分配-59.26 -235.56传递 -117.78 C 点三次分配94.11 23.67 传递 47.05 B 点三次分配-9.46 -37.60 传递 -18.8 C 点四次分配15.02 3.78 传递 7.51 B 点四次分配-1.51 -6.0 传递 -3.0 C 点五次分配2.4 0.6 传递 1.2 B 点五次分配-0.24 -0.96 传递 -0.48 0.38 0.1 最后杆端弯矩878.12-878.12878.12-878.12作用于边横梁上荷载为悬臂板的均布地基净反力和边缘跨梯形地基净反力之和,荷载计算简图如下所示: 悬臂板的荷载:m kN p /6.1645.173.1091=⨯=;m kN p /51.19726.373.1092=⨯= m kN q /31.26771.1026.164=+=;m kN ql M BA ⋅=⨯⨯==17.17322.731.267818122m kN ql M BA ⋅=⨯⨯==01.794.26.16412112122杆端BA BC CB CD 分配系数0.201 0.799 0.799 0.201 固端弯矩1732.17 -79.01 79.01 -1732.17 C点一次分配1320.87 332.29 传递660.44B点一次分配-465.03 -1848.56传递-924.28C点二次分配738.50 185.78 传递369.25B点二次分配-74.22 -295.03传递-147.52C点三次分配117.86 29.65 传递58.93B点三次分配-11.85 -47.09传递-23.54C点四次分配18.81 4.73 传递9.41B点四次分配-1.89 -7.52传递-7.36C点五次分配 3.0 0.76 传递 1.5B点五次分配-0.3 -1.2传递-0.60.48 0.12 最后杆端弯矩1178.83 -1178.83 1178.83 -1178.83 悬臂板的荷载计算简图:Pj1Pj2ADBCM 图(kN.m)1126.04V 图(kN)79.011178.831178.831142.761142.76197.52197.521126.04798.59798.59地震作用效应组合时,由表中查得柱底的M 、N 、V 设计值,经过计算得:kN Ni64.1129688)42.444079.36908.2823(=⨯++=∑∑=⨯+++=kN Mi08.165128)22.51282.5502.52377.477( mkN eN ii ⋅=⨯⨯-++⨯-=∑29.302528]24.2)07.369042.4440()2.724.2()8.282379.3166[( ∑⋅=⨯⨯+++=m kN h V ii 92.446381)98.14156.16401.13944.112(326.39598.196.6061m W =⨯⨯=,则max minp =94.1256.10596.395992.446329.3035208.1651288.119964.112968±=++±=5.12262.96m kN ⋅。