土木项目工程箱型基础学习知识课程规划.docx
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土木项目工程箱型基础学习知识课程规划
房屋基础课程设计任务及指导书
2016年04月
房屋基础课程设计任务及指导书
设计任务:
设计某十层主厂房的基础。
根据上部结构及场地地质情况,确定采用箱形基础。
设计依据:
《高层建筑箱形与筏形基础技术规程》(JGJ6—99)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
计算书内容要求:
一、总则
二、确定箱形基础外形尺寸
三、按地基承载力确定基底尺寸
四、基底反力计算
五、地基沉降计算
六、箱基纵向整体弯曲计算(考虑上下部结构共同工作)
七、底、顶板局部弯曲计算
八、顶板配筋设计
九、底板斜截面抗剪及抗冲切计算
一十、箱基墙体配筋设计
一十一、箱基墙体开门窗洞加固设计
一十二、绘制施工图
底、顶板配筋平面分布图
箱基横截面配筋大样
墙体、开门窗洞加固大样图
墙体、转角构造大样
施工说明
设计资料:
一、上部结构资料:
地面以上采用现浇柱、预制梁板的半装配式框架结构,共十层,层高4.5米,采用C30混凝土,各杆件截面尺寸如下:
柱50×50cm2横梁30×60cm2
纵梁30×50cm2楼板厚15cm
平面柱网布局如下图:
上部荷载:
框架柱传给基础的轴力(作用在±0.00处)标在柱网分布图上,单位为kN.
底层地面的活载为14kN/m2
地下室用作杂品堆料仓库,按活载10kN/m2计。
楼梯和电梯间荷载按均布荷载20kN/m2考虑。
地质资料:
(如图示)
箱基墙体与柱网关系图
建筑物位于非地震区,不考虑地震影响。
静止土压力系数一律采用0.5。
粉质粘土层地基反力系数值如下表所示。
表1粉质粘土层实测地基反力系数
0.906
0.966
0.814
0.738
1.124
1.197
1.009
0.914
1.235
1.314
1.109
1.006
对称
1.124
1.197
1.009
0.914
0.906
0.966
0.814
0.738
箱形基础课程设计指导书
设计内容及步骤基本如下:
一.确定箱形基础外形尺寸,埋深及用料
1.箱基高度:
据规程,一般取建筑物高度的1/8—1/12,不宜小于基础长度的1/18,以箱基顶面为±0.000,室外地面标高取-0.200米。
2.底、顶板及墙的厚度:
据规程,外墙厚不小于25cm,内墙厚不小于20cm,顶板不小于15cm,底板不小于20cm。
对20层以内的民用房屋或高度50米以内的多层厂房,底板一般取40~60cm厚,顶板25~40cm厚,外墙30~50cm厚,内墙25~40cm厚。
3.采用材料:
混凝土不低于C20,钢筋φ12以上用Ⅱ级,φ12以下用Ⅰ级。
垫层10cm厚,采用C10混凝土。
二.确定基底尺寸,计算基底反力
1.荷载计算
根据荷载规范,活载应乘1.4的系数,恒载应乘1.2的系数,对验算有利的可不乘系数。
据提供的资料,荷载沿纵向对称,但由于楼梯间横向不对称,存在偏心,经计算偏心很小,所以可按中心荷载计算基础的底面积,基底承受的总荷载有:
上部框架传来的总荷载N1(已乘过荷载系数)
楼梯间及电梯井荷载N2(恒载)
箱基自重(恒载)G,为简化计算,墙体开门窗洞不扣除,粉刷也不计。
基底板面杂品堆料活载N3
基顶板面活载N4
地下水对箱基的浮力W(向上),对计算有利
所以,基底总荷载=N1+N2+N3+N4+G-W
2.确定地基承载力特征值fa
3.确定基底尺寸:
按中心受压,采用试算,先初定底板从边轴线向外挑出的尺寸(四边取相同),可得基底面积,要求基底面积≧(总荷载-G)/(fa-ΥGd)。
4.确定基底基本反力值
按实测基底反力系数法,把箱基分成大小相等的5×8=40个区格,每个区格的反力系数在资料中已给出,从而可算出每个区格的反力=(总荷载/LB)×地基反力系数,把结果列成表格。
注:
L,B是基底板的尺寸,包括挑出的部分。
三.地基沉降计算
按规范法计算。
四.箱基纵向整体弯曲计算
由于上部结构是框架体系,所以基础要计算整体弯曲和局部弯曲。
因横向跨间少,可以不考虑,只按局部弯曲计算在配筋时适当考虑。
而纵向应该计算整体和局部弯曲,具体步骤:
1.计算整体弯矩的基底反力=基本反力—箱基自重+水压
箱基自重按(G+N2)/LB,近似分布在箱基底板上。
水压力W/LB对整个箱基来说是外力,应列出基底反力分布图:
2.将箱基视为地基梁,梁长即箱基纵向长度L,梁沿纵向每单位长度所受的基反力=Σ(横向区格的长×该取格的反力值),按比例作出计算简图。
3.根据上述简图,可求出任意截面的弯矩,画出弯矩图。
本设计起控制的位置在跨中(弯矩最大)和轴线③处(是楼梯电梯间,荷载大),分别记这两处的弯矩为M中、、M边。
五.箱基承受的纵向整体弯矩(考虑上部结构共同作用)
以上求出的弯矩未考虑上部结构的共同作用,认为箱基与上部结构独立的,与实际不符。
理论和实测表明上部结构对箱基作用很大,因此,上面求出的弯矩应由上部结构和箱基共同承担。
箱基分担的弯矩:
其中M是前面求出的整体弯矩。
1.箱基刚度EGJG,截面矩按下面折算截面计算:
2.上部结构刚度EBJB按下式计算
其中Eb——梁柱的混凝土弹性模量(C30)
Jbi——第i层纵梁的截面惯性矩
Kui和Kli——第i层上下柱的线刚度(此处上下柱相同)
Kbi=Jbi/l是梁的线刚度(l是开间柱距)
m:
弯曲方向的节间数
n:
建筑物层数(指楼板数目)
求出刚度后可分别求控制截面的:
六.底板局部弯曲计算
可按倒置的连续楼盖考虑,将基反力视为荷载计算。
为简化,一般把各区格作为四边固定的双向板或单向板。
本设计中应计算整体弯矩最大的中跨间(⑤—⑥)和基反力最大,产生最大局部反力的边跨间(②—③)。
边跨间存在受荷较大的楼梯间区格,为简化此处局部增设附加钢筋,可不必进行计算。
1.先确定底板局部弯曲的基反力=基底基本反力-箱基底板自重+水压。
画出基反力分布图,并标出各轴线位置(按比例)
(注意:
底板上堆料10kPa不扣除,是考虑了荷载的不利组合即认为计算某区格时,其正好有堆料)
计算某区格的局部弯曲应据基反力分布图相应取平均值。
2.整体弯矩最大的中跨间(⑤—⑥)
1)边区格(A~B或C~D)
各弯矩按下式计算M=系数×qlX2
其中系数查《钢筋混凝土结构》附录表格。
lX、lY是净跨度,lX是双向板的短边,为计算清楚,统一记为:
纵向跨中MX
横向跨中MY
纵向支座MX′
横向支座MY′
2)中区格
3.基反力最大的跨间(②—③)
1)边区格(A~B)
2)中区格(B~C)
3)楼梯间区格
七.顶板局部弯曲计算
楼面各区格的荷载相同,所以只需计算⑤—⑥的中跨间,各区格作为四边固定的双向板,对于楼梯间楼板及楼梯计算略。
顶板上的荷载有活载10kPa和板自重,计算同样按次序进行:
1.边区格
2.中区格
八.底顶板配筋设计
箱基整体弯矩MG可简化为作用在底板上的轴向拉力和顶板上的轴向压力,所以理论上应按偏拉构件设计,计算甚繁。
一般把整体弯曲和局部弯曲大作用分开考虑,分别配筋。
对于底板,由整体弯矩MG产生的拉力N及配筋AS按下式计算
N=MG/Z,AS=N/fy
AS分为两半,分别作为底板的上下排通长钢筋。
底板局部弯曲所需钢筋,在各区格跨中取单位板带,按单筋截面分别确定钢筋量AS,公式如下:
注意以上底板的纵向配筋,同时考虑了整体与局部弯曲的影响,按规程,可适当折减,此时局部弯曲的弯矩应乘折减系数0.8,而底板的横向配筋,只按局部弯曲确定,不需折减。
对于顶板纵向,当承受整体弯曲时,受轴心压力,一般按构造配筋即能满足要求,抗弯只按局部弯曲配筋。
横向也只按局部弯曲配筋。
底、顶板通长钢筋上下排不宜小于φ12@200。
计算应按次序进行:
底板:
1.整体弯曲的配筋(纵向)
1)中跨间(⑤—⑥)
2)边跨间(③)
2.局部弯曲的配筋(纵向)
1)中跨间(由边区格控制)
跨中配筋(上部受拉)
支座配筋(下部受拉)
2)边跨间
跨中配筋(上部受拉)
支座配筋(下部受拉)
3.向最后配筋量(整体局部迭加)
中跨间
边跨间
(注意配筋时,可把上轴线①—④的三跨间统一配筋,而④—⑦的中间三跨按中跨间值统一配筋或沿纵向取大值统一配筋)
4.横向配筋(按基反力最大的边跨间控制配筋)
1)跨中(中区格控制)
2)支座(边区格控制)
5.顶板配筋(按中跨间,由边区格控制,不考虑整体弯曲)
1)纵向配筋
跨中
支座
2)横向配筋
跨中(按中区格)
支座(按边区格)
注意:
若计算钢筋量小于φ12@200时,应按构造配筋。
九.底板斜截面抗剪强度及冲切验算:
可按规程计算。
十.箱基墙体配筋设计
内容包括:
1)内外墙配筋设计
墙体配筋不应小于φ10@200(双面),并且内外墙上下部各增设于2φ20钢筋。
一般内墙按构造配筋,采用于φ10@200(双面双向),在下部各设置2φ20钢筋。
对外墙,承受水平静止土压力,应按计算配筋。
具体步骤:
外墙设计:
土压力计算;配筋计算
(若计算钢筋量小于构造要求,按构造配筋,
双向均为于φ10@200(双面)。
2)墙身抗剪强度计算
3)墙上开洞设计
门窗洞大小应符合规程的要求,并进行洞口上下过梁配筋计算。
(略)
一般门洞0.8×2m2
楼梯间门洞1.2×2m2
外纵墙中间开设通风采光窗洞1×0.8m2
十一.施工说明
1.基础采用C20混凝土,外围结构的抗渗标号不低于B-6级。
垫层采用100厚C10混凝土。
2.钢筋接头绑扎不小于35d,焊接时,单面为10d,双面为5d搭接位置要求:
3.底板:
上排筋只准在支座处断开(即墙下),但伸入支座不小于35d,下排筋只准在跨端1/3跨长以外搭接,搭接头要求错开50%。
4.顶板:
任何情况下上排钢筋插入支座不小于35d,只允许在跨端l0/3(净跨)以外搭接,并错开50%。
5.下排筋只准在支座内搭接,或伸入支座不小于35d。
6.墙体水平筋伸入支座长不小于35d,在转角处构造见大样。
外墙外侧水平筋只允许在跨中l0/3(净跨)范围内搭接,并错开50%。
外墙内侧水平筋只允许在支座处搭接,并错开50%。
内墙水平筋接头位置不限,但接头处断筋根数须小于墙体钢筋总数的1/3。
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