条形基础计算范例
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条形基础计算范例
5.1设计资料
已知底层柱组合内力如下表所示:
内力值 柱号 3 9 15 21
Vy 1 0 1 -1
Nn -1426 -1839 -1927 -1329
My 0 0 0 -1
5.2埋深的确定
根据上部结构要求柱截面尺寸拟采用400×400mm。初选基础埋深为2.5m。
5.3确定地基承载力
地下水位取-1.50m γm=(18×1.5+0.45×14+0.55×18)/ 2 .5=17.3kN/m3
先假定b≤3m 则fa =fak+ηdγm(d-0.5)
=103+1.2×17.3×(2.5-0.5)
=144.5kPa
5.4确定底板尺寸
1) 外伸长度:C左=C右=7000×1/4=1750mm
L=2×1750+3×7000=24500mm
2) 宽度B:
B≥∑Fk/(fa-20d+10hw)L=(1426+1839+1927+1329)/(144.5-20×2.5+10×1)×24.5
=2.55m
取B=2.70m设计
由于偏心荷载较小,故不考虑偏心荷载作用。 即使考虑偏心荷载
Pmax =(∑Fk+Gk+Gwk)/ lb+6∑Mk/bl2
= (6521+24.5×2.7×2.5×20+10×24.5×2.7×1)/(24.5×2.7)+(1329×10.5+1927×3.5-1426×10.5-1839×3.5-2.5-1)/(2.7×24.52)
= 136kPa<1.2 f a 满足要求
5.5按构造要求选取翼板尺寸
初选翼板厚度为500mm,采用变厚度翼板,坡度取1/4
5.6基础梁尺寸
h=1/6×L=1/6×7000≈1200mm
b=1/2.4×h=500mm
翼板及肋梁尺寸见下图
5.7验算底板厚度
基础采用C20混凝土, ft =1.10N/ mm2
Pj=F/bl=(1927+1426+1839+1329)×1.35/(2.7×24.5)=133.1kPa
b1=1/2×(2.7-0.5)=1.1m
h0≥(Pj ×b1)/(0.7 ft)=(133.1× 1.1)/(0.7×1100)=190mm
取as=40mm,h= h0+as=190+40=230mm<500mm 满足要求 5.8验算软弱下卧层强度
基础持力层下为淤泥,低压缩性均匀性好,fak=70kPa
需要进行软弱下卧层强度验算
z=1.95+3.65-2.5=3.1m
z/b=3.1/2.7>0.50
取θ=23o tan θ=0.424
Pk=(Fk+Gk)/ A=(Fk+γGAd-γwAhw)/ A
=(6521+24.5×2.7×2.5×20-10×24.5×2.7×1)/(24.5×2.7)
=138.6kPa
σz =b(Pk-σcd)/(b+2ztanθ)
=2.7(138.6-18×1.5-0.45×14-0.55×18)/(2.7+2×3.1×0.424)
=48.3kPa
下卧层顶面处的自重应力:σcz =18×1.5+0.45×(24-10)+3.65×(28-10)
=99kPa
下卧层承载力特征值:γm=σcz/(d+z)=99/(2.5+3.1)=17.7 kN/ m3
faz=70+1.2×17.7×(5.6-0.5)=178.3kPa
验算:σcz+σz=99+48.3=147.3kPa
5.9配筋计算
a. 翼板配筋计算
1) 计算地基净反力
Pj =F/bl
=(6521×1.35)/(2.7×24.5)
= 133.1kPa
2) 最不利位置I-I弯矩
M =1/2×Pjb12
=1/2×133.1×((2.7-0.5)/2)2 =80.5kN·m
3)沿基础长度方向取L=1m,则每米长As≥M/(0.9fy h0)
主受力筋用I级钢筋 fy=210 N/ mm2
h0=500-40=460mm
As≥(80.5×106)/(0.9×210×460)=926 mm2
配筋12Φ120,As=942 mm2 可以
b. 基础梁配筋计算
1)计算地基沿基础纵向净反力,用弯矩分配法计算肋梁弯矩
bp j =∑F /L
=(6521×1.35)/24.5=359kN/m
边跨固端弯矩为:
MBA =1/12×bpjl12
=1/12×359×72
=1467kN·m
中跨固端弯矩为:
MBC =1/12×bpjl22
=1/12×359×72
=1467kN·m
A截面(左边)伸出端弯矩
MAl=2021lbpj=275.135921=550kN·m
A(3) B(9) C(15) D(21)
分配系数 0 1.0 0.44 0.56 0.56 0.44 1.0 0
固端弯矩 550 -1467 1467 -1467 1467 -1467 1467 -550
传递与分配 917
-917
458.5 -458.5
-201.7 –256.8 256.8 201.7
128.4 -128.4
-56.5 -71.9 71.9 56.5
36 -36 -15.8
-20.2 20.2 15.8
10.1 -10.1
-4.4 -5.7 5.7 4.4
2.9 -2.9
-1.3 -1.6 1.6 1.3
M(kN·m)550 -550 1645.8 -1645.8 1645.8 -1645.8 550 -550
3) 肋梁剪力计算
A截面左边的剪力为:
kNlbVpjlA3.62875.13590
取OB段作脱离体,计算A截面的支座反力
mkNMllblRBpjA2.1728]8.1645)775.1(35921[71])(21[122101
A截面右边的剪力为:
kNRlbVApjrA11002.172875.13590
kNRllbRApjB1.14132.1728)775.1(359)(10'
取BC段作为脱离体
)21(1222"CBpjBMMlblR
=kN5.1256)8.16458.1645735921(712
kNRRRBBB6.26695.12561.1413"'
kNRVBlB1.1413'
kNRVBrB5.1256"
按跨中剪力为零的条件来求跨中最大负弯矩:
OB段:
02.1728359xRxbApj
mx8.4 所以 mkNRxbMApj3.113505.32.17288.43592105.321221
BC段对称,最大负弯矩在中间截面
mkNMlbMBpj5538.1645735981812222
由以上的计算结果可做出条形基础的弯矩图和剪力图。
梁的配筋计算
根据梁M图,对各支座、跨中分别按矩形、T形截面进行正截面强度计算。
采用C20混凝土,fc=9.6 N/ mm2
采用HRB335级钢筋,fy=300 N/ mm2
支座A处:
201bhfMcs
=2611605006.90.110550
=0.0852
s211=0852.0211=0.0892
955.020852.02112211ss
sA26016551160955.030010550mmhfMsy
选用252222,21742982760mmAs
支座B处: 201bhfMcs
=2611605006.90.1108.1645
=0.2548
s211=2548.0211=0.300
85.022548.02112211ss
sA2605564116085.0300108.1645mmhfMsy
选用327,25630mmAs
AB跨弯矩最大处:
α1fcbf'hf'(h0- hf'/2)
= 1.0×9.6×2700×500×(1160-500/2)
= 11793.6×106N·mm>M=1135.3kN·m
故属于第一类T形截面
αs = M/(α1fcbf'h02)
= 1135.3×106/(1.0×9.6×2700×11602)
= 0.0326
ξ=s211=0326.0211=0.0331
As=α1fcbf'ξh0/fy
=1.0×9.6×2700×0.0331×1160/300
= 3317mm2
选用283253,2332018471473mmAs
BC跨最大弯矩处:
α1fcbf'hf'(h0- hf'/2)
= 1.0×9.6×2700×500×(1160-500/2)
= 11793.6×106N·mm>M=553kN·m 故属于第一类T形截面
αs = M/(α1fcbf'h02)
= 553×106/(1.0×9.6×2700×11602)
= 0.0159
ξ=s211=0159.0211=0.0160
As=α1fcbf'ξh0/fy
=1.0×9.6×2700×0.0160×1160/300
= 1604mm2
选用322,21609mmAs
4)梁箍筋计算
采用HPB235级钢筋,fyv=210 N/ mm2
B截面左边(V=897.2kN)
0.7ft b h0=446.6kN
Asv/S≥(897200-446600)/(1.25×210×1160)=1.480
选用四肢Φ10箍筋,Asv=314mm2
S≤Asv/1.480=314/1.480=212mm>Smax=300mm
取S=200mm
B截面右边(V=1256.5kN)
0.7ft b h0=446.6kN
Asv/S≥(1256500-446600)/(1.25×210×1160)=2.660
选用四肢Φ12箍筋,Asv=452mm2
S≤Asv/2.660=452/2.660=170mm>Smax=300mm
取S=150mm
A截面左边(V=628.3kN)
0.7ft b h0=446.6kN
Asv/S≥(628300-446600)/(1.25×210×1160)=0.597