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

mkNMllblRBpjA2.1728]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:

02.1728359xRxbApj

mx8.4 所以 mkNRxbMApj3.113505.32.17288.43592105.321221

BC段对称,最大负弯矩在中间截面

mkNMlbMBpj5538.1645735981812222

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

s211=0852.0211=0.0892

955.020852.02112211ss

sA26016551160955.030010550mmhfMsy

选用252222,21742982760mmAs

支座B处: 201bhfMcs

=2611605006.90.1108.1645

=0.2548

s211=2548.0211=0.300

85.022548.02112211ss

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=s211=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=s211=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