梁板式筏型基础设计.doc

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1、梁板式筏形基础设计1.工程概况和工程地质条件 市平安小学综合楼法上部结构为框架结构，下部为粉质黏土，地下水位埋深1.500m。基础面积为16m61m,采用梁板式筏形基础，基础埋深5.2m，基础混凝土强度为C30，底板厚800mm，钢筋采用HRB235级钢。基础梁受力筋为HPB335，箍筋采用HPB235级钢筋。上部结构竖向荷载见表7.1；基础平面布置图见图7.1；地质情况见第1部分第一节。1.1.柱荷载图1.1竖向标准荷载分布图 柱荷载基本组合 kN柱号荷载（kN）柱号荷载（kN）柱号荷载（kN）柱号荷载（kN）合力（kN）A12112B12631C12877J122829902A23775B

2、24491C24648J2378516699A33839B34321C34371J3359316124A43105B43520C43634J4297413233A53105B53520C53634J5297413233A63839B64321C64371J6359316124A73775B74491C74648J7378516699A82112B82631C82877J822829902合力（KN）25662299263106025268 图2基础平面布置简图2设计尺寸与地基承载力验算2.1基础底面地下水压力的计算确定混凝土的防渗等级地下水位位于地面以下1.5米处，此处不考虑水的渗流对水压力的

3、影响。查混凝土防渗规将底板混凝土防渗等级确定为S6。2.2基础底面尺寸的确定由柱网荷载图可得柱的标准组合总荷载为：=90398kN其合力作用点：，基础左右两边均外伸0.5m=7.5m基础下边外伸长度0.5m，为使合力作用点与基础形心重合，基础总宽度为：则：基础上边外伸长度为：由以上计算，可得基础底面面积为：基础底面积为，上部基本组合总荷载为kN,基低净反力2.3地基承载力的验算按现行标准建筑地基基础设计规规定：地基受力层不存在软弱粘性土的建筑物且不超过8层高度在25m以下的一般民用框架房屋可不进行地基及基础的抗震承载力验算。仅演算一般情况下的地基承载力。先对持力层承载力特征值进行计算：查规GB

4、50007-2002,得地基承载力修正系数：，注：以上系数按照土孔隙比及液性指数均小于0.85的粘性土取值。按照下部土层资料，土的平均重度为：=218.32kPa由于上部竖向荷载作用于基础的重心，故基础为轴心受压基础。基底处的总竖向力：基底平均压力：所以，满足要求要求。由于地基土层不存在液化性土层故可以不考虑液化影响。3筏形基础底板抗冲切承载力和抗剪承载力验算3.1验算底板受冲切承力：梁板式筏板基础的底板厚 为600mm，单排布筋，板底有150mm素混凝土垫层，因此取钢筋合力点至近边的距离 则， 混凝土为C30 图7.3.1底板冲切计算示意图验算底板受冲切承载力的 示意图如图7.3.1所示。单

5、向板板格： 按照建筑地基基础设计规（GB50007-2002），底板受冲切承载力按下式计算： (2.11)式中：-作用在图上阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值 -基础底板冲切破坏锥体的有效高度 -混凝土轴心抗压强度设计值 -距基础梁边h0/2处冲切临界截面的周长（图7.3.1）对于单向板： 当时，取因此，筏板的厚度满足要求。 3.2验算底板斜截面受剪承载力：按建筑地基基础设计规（GB50007-2002），底板斜截面受剪承载力应符合下式要求： （2.13）-距梁边缘处，作用在图7.3.2中阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值-受剪切承载力截面高度影响系数，按下式计算：，板的有效高 图3.

6、2 底板斜截面受剪示意度小于800mm时，取； 大于2000mm时，取验算底板斜截面受剪承载力的示意图如图7.3.2。对板进行斜截面抗剪验算： 对9.0m2.4m的板 阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值： 综上所述：筏板底板厚度满足斜截面抗剪承载力要求。3.3局部受压承载力验算根据建筑地基基础设计规GB 50007-2002.梁板式筏基的基础梁除满足正截面受弯及斜截面受剪承载力外，尚应按现行混凝土结构设计规GB 50010 有关规定验算底层柱下基础梁顶面的局部受压承载力。根据混凝土结构设计规GB 50010 7.8.1 ，其局部受压区的截面尺寸应符合下列要求： (2.15) 式中:-局部受

7、压面上作用的局部荷载或局部压力设计值;-混凝土轴心抗压强度设计值;-混凝土强度影响系数,混凝土等级小于C50时,取1.0,大于C50时取0.8;-混凝土局部受压时强度提高系数; -混凝土局部受压面积 ; - 混凝土局部受压净面积; -局部受压的计算底面积. 只需验算竖向轴力最大值即可，柱下最大荷载为4648KN，即。计算示意如图7.3.3： C30混凝土， 而故局部受压承载力满足要求。4基础梁力计算用倒梁法计算梁的力，即假定上部结构是绝对刚性的，各柱没有沉降差异，把柱脚视为条形基础的铰支座，将基础梁按倒置的普通连续梁计算。用结构力学求解器算出基梁力（横向梁为次梁，纵向梁为主梁）。JCL4集中净

8、反力：总反力： JCL5集中净反力： 总反力： JCL6集中净反力： 总反力： JZL1中柱子荷载合力：将各梁反力简化成集中力作用在与JZL1纵向基础梁的相交处，且横梁反力大小与总压力成正比，于是与JCL4相交处的反力：与JCL5相交处的反力：与JCL6相交处的反力:对JZL1的中心取矩，可知JZL2柱子荷载合力：将各梁反力简化成集中力作用在与JZL2纵向基础梁的相交处，且横梁反力大小与总压力成正比，于是与JCL4相交处的反力：与JCL5相交处的反力：与JCL6相交处的反力:对JZL2的中心取矩，可知JZL2(2)柱子荷载合力：将各梁反力简化成集中力作用在与JL2(2)纵向基础梁的相交处，且横

9、梁反力大小与总压力成正比，于是与JCL4相交处的反力：与JCL5相交处的反力： 与JCL6相交处的反力:对JCL2的中心取矩，可知JZL3柱子荷载合力：将各梁反力简化成集中力作用在与JL3纵向基础梁的相交处，且横梁反力大小与总压力成正比，于是与JCL4相交处的反力：与JCL5相交处的反力：与JCL6相交处的反力:对JZL3的中心取矩，可知次梁：JCL-4的受力图中各支座分别是竖向集中荷载961.4kN、1621.3kN、1565kN、1284.8kN、1284.8kN、1621.3kN、1621.3kN、961.4kN，基底反力为143.53kN。JCL-4的荷载图、弯矩图和剪力图如下： 图7

10、.1 JZL-4荷载、弯矩、剪力图由以上JCL-4的力分析可知：支座1处的剪力支座2处的剪力支座3处的剪力支座4处的剪力支座5处的剪力支座6处的剪力支座7处的剪力支座8处的剪力由此可知：支座1处的支座反力（）支座2处的支座反力（）支座3处的支座反力（）支座4处的支座反力（）支座5处的支座反力（）支座6处的支座反力（）支座7处的支座反力（）支座8处的支座反力（）力计算JZL-6的受力图中各支座分别是竖向集中荷载1414.6kN、2385.6kN、2302kN、1890kN、1890kN、2302kN、2385.6kN、1414.6kN，基底反力为208.35kN。JCL-6的荷载图、弯矩图和剪力

11、图如下： 图7.2 JCL-6荷载、弯矩、剪力图由以上JCL-6的力分析可知：支座1处的剪力支座2处的剪力支座3处的剪力支座4处的剪力支座5处的剪力支座6处的剪力支座7处的剪力支座8处的剪力由此可知：支座1、8处的支座反力（）支座2、7处的支座反力（）支座3、6处的支座反力（）支座4、5处的支座反力（）主梁：柱子基本组合荷载合力：=kN基础力计算采用基本组合，按照基本组合的竖向导荷计算基底反力： 地基梁分布：边缘次梁JCL-4二根，中间次梁JCL-5四根，中间次梁JCL-6二根。 全部折合成中间次梁JCL-5,一共有：作用在主梁JZL-2、JZL-3的总轴向荷载分别为（荷载左右完全对称）：、轴

12、线上： , 、轴线上： 、轴线上： 由7.68根次肋JCL5承担，则有、轴线上： ，、轴线上：、轴线上： 在次肋JCL-5两端作用力：次肋JCL-4上作用力为： ，分别为1609kN、1553.6kN、1275kN、1275kN、1553.6kN、1609kN次肋JCL-4两端作用力为：次肋JCL6梁上作用力为： ，分别为2391.7kN、2309.5kN、1895.3kN、1895.3kN、2309.5kN、2391.7kN次肋JCL-6两端作用力为：主肋JZL-1梁上外伸部分传来的线荷载: JZL-1端部作用力： JZL-1梁：JZL-1梁上外伸部分传来的线荷载: 利用结构求解器得到力图如

13、图4.2。图7.3 JZL-1荷载、弯矩、剪力图由以上JZL-1的力分析可知：支座A处的剪力支座B处的剪力支座C处的剪力支座J处的剪力由此可知：（支座反力左右正对称）支座A处的支座反力（） 与支座D处相等支座B处的支座反力（） 与支座C处相等而由柱子传下来的支座力分别为：,JZL-2梁：利用结构求解器得到力图如图。图7.4 JZL-1荷载、弯矩、剪力图由以上JZL-1的力分析可知：支座A处的剪力支座B处的剪力支座C处的剪力支座J处的剪力由此可知：（支座反力左右正对称）支座A处的支座反力（） 与支座D处相等支座B处的支座反力（） 与支座C处相等而由柱子传下来的支座力分别为：,显然所求出的支座反力

14、与实际的作用力相差较大，要进行调整。其方法是将其差值以均布荷载形式布置在支座两端1/3跨上，求出力与以上所求出的支座反力叠加，再与实际作用力比较，误差在5%以，如不满足要求要求继续调整，直至满足要求为止。对JCL-4进行调整：相应的均布荷载为：调整的计算简图、弯矩图、剪力图如图 图7.5 JCL-4所需调整的荷载、弯矩、剪力图经调整后的支座反力：支座1、8处的支座反力 误差不满足要求；支座2、7处的支座反力 误差不满足要求支座3、6处的支座反力 误差满足要求；支座4、5处的支座反力 误差满足要求。对JCL-4进行二次调整：相应的均布荷载为：调整的计算简图、弯矩图、剪力图如图 图7.6 JCL-

15、4所需调整的荷载、弯矩、剪力图经调整后的支座反力：支座1、8处的支座反力 误差满足要求要求；支座2、7处的支座反力 误差满足要求要求；支座3、6处的支座反力 误差满足要求要求；支座4、5处的支座反力 误差满足要求要求。经调整后的弯矩总图、剪力总图：图7.7 JCL-4调整后的总荷载、总弯矩、总剪力图对JCL-6进行调整（支座反力皆为两边对称故这里只写一边）：相应的均布荷载为：调整的计算简图、弯矩图、剪力图如图 图7.8 JCL-6所需调整的荷载、弯矩、剪力图经调整后的支座反力：支座1处的支座反力 误差不满足要求；支座2处的支座反力 误差不满足要求支座3处的支座反力 误差满足要求；支座4处的支座

16、反力 误差满足要求。对JCL-6进行二次调整：相应的均布荷载为：调整的计算简图、弯矩图、剪力图如图 图7.9 JCL-4所需调整的荷载、弯矩、剪力图经调整后的支座反力：支座1处的支座反力 误差满足要求；支座2处的支座反力 误差满足要求支座3处的支座反力 误差满足要求；支座4处的支座反力 误差满足要求。JCL-6经调整后的弯矩总图、剪力总图：图7.10 JCL-6调整后的总荷载、总弯矩、总剪力图对主肋JZL-1进行调整：相应的均布荷载为：调整的计算简图、弯矩图、剪力图如图图11 JZL-1所需调整的荷载、弯矩、剪力图经调整后的支座反力：支座A处的支座反力 误差满足要求；支座B处的支座反力 误差满

17、足要求支座C处的支座反力 误差满足要求；支座J处的支座反力 误差满足要求；经调整后的弯矩总图、剪力总图：图7.12 JZL-1调整后的总荷载、总弯矩、总剪力图对主肋JZL-2进行调整：相应的均布荷载为：调整的计算简图、弯矩图、剪力图如图:图7.13 JZL-2所需调整的荷载、弯矩、剪力图经调整后的支座反力：支座A处的支座反力 误差满足要求；支座B处的支座反力 误差满足要求支座C处的支座反力 误差满足要求；支座J处的支座反力 误差满足要求；经调整后的荷载总图、弯矩总图、剪力总图：图7.14 JZL-2调整后的总荷载、总弯矩、总剪力图注：由于次梁不用加等值弯矩，而主梁结构左右对称，荷载左右对称，算

18、出等值弯矩为0，故图上不表示出来。5验算基础梁斜截面受剪承载力对于基础梁主梁：基础梁应该满足： (2.14) 从基础梁的力图上可以查出：基础梁最大剪力 V=2760.63KN即对于基础梁次梁：基础梁应该满足： (2.14) 从基础梁的力图上可以查出：基础梁最大剪力 V=1210KN即所以基础梁所选的截面满足梁斜截面抗剪承载力要求。6基础配筋计算6.1基础底板弯矩计算在轴和轴之间的基础板，因为跨板、，而在BC轴之间的基础板，因为跨板，所以均按照单向板计算弯矩：跨中最大弯矩：跨中最大支座弯矩：悬臂板（横、纵向悬挑都是0.5m）：外伸悬臂板最大弯矩：6.2板的配筋关于基础配筋的条文（摘自GB5000

19、7-2002、8.4.11）按基地反力直线分布计算的梁板式筏基，其基础梁的力可按连续梁分析，边跨跨中弯矩以及第一支座的弯矩值宜乘于1.2的系数，把上部柱荷载变换为支座，根据结构力学求解器算出梁的力。梁板式筏基的底板和基础梁配筋除满足要求计算要求外，纵横方向的底部钢筋尚应有贯通全跨，且其配筋率不应小于0.15%，顶部钢筋按计算配筋全部贯通。1）跨部分单向板配筋计算取横向1米即，混凝土保护层厚度为，截面有效高度为：，由(GB50010-2002)得：混凝土HRB235级钢筋：，混凝土构件的安全等级定为二级，故所以，所选钢筋面积按照最小配筋率计算：选，实际钢筋面积为。以上计算的是单向板跨中支座的配筋

20、，根据规要求要有的钢筋贯通全板。由以前计算结果知：单向板跨中最大弯矩为小于跨中最大支座弯矩。因此配筋同上，但是这里所算是跨中配筋，所以要全部拉通，同样选，实际钢筋面积为。2）悬臂部分 配筋计算：用跨中最大弯矩配板的上部钢筋，支座最大弯矩配板的下部钢筋，悬臂部分计算配下部筋，上部只需构造配筋。C30混凝土，；钢筋采用HPB235，取横向1米即，混凝土保护层厚度为，截面有效高度为：，3）横向外伸悬臂板上悬臂部分：故所以，所选钢筋面积按照最小配筋率计算：选，实际钢筋面积为。6.3基础梁的配筋本设计中主、次基梁尺寸分别为600mm1500mm、600mm1500mm，基梁应满足以下构造要求： .GB5

21、0010-2002中10.2.16规定梁高大于450mm时，在梁两侧沿高度应设置纵向构造钢筋，每侧构造钢筋面积不小于梁截面面积的0.1%，且其间距不大于200mm。此处，梁腹板高度按规定取基础梁的有效高度-筏板厚=1465-600=865mm。每侧需配钢筋面，选用 316，实际配筋面积 。. GB50010-2002中10.2.1中规定，基梁上部钢筋间距不应小于35mm和1.5倍钢筋最大直径；基梁下部钢筋间距不应小于25mm和钢筋最大直径。.GB50010-2002中10.2.10规定梁高大于800mm时，箍筋间距不应大于300mm；梁宽大于350mm小于800mm时宜选用四肢箍，且箍筋直径不

22、宜小于8 mm。. GB50010-2002中9.5.1中规定梁受拉钢筋配筋率不应小于且不小于0.2%。.GB50007-2002中8.4.11规定配筋时，边跨跨中及第一支座的弯矩值宜乘以1.2的系数；顶部钢筋按计算钢筋全部连通。基础梁纵横方向的底部钢筋尚应有贯通全跨，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，且其配筋率不应小于0.15%。基础梁采用C30混凝土：， 受力钢筋采用HRB400 钢筋：最小配筋率混凝土构件的安全等级定为二级， ，混凝土保护层厚度为。梁进行配筋计算简图见下表：次梁：JCL-4截面有效高度： 单排布筋时 将边跨跨中弯矩及第一支座弯矩乘以1.2，得到设计弯矩值，见表格7.1。表1 J

23、CL-4跨中弯矩和支座弯矩截面支座234567M(kNm)-1511-1146-871-871-1146-1511弯矩设计值(kNm)-1814-1376-1046-1046-1376-1814截面跨中1-22-33-44-55-66-77-8M(kNm)1429373773877733731429弯矩设计值(kNm)17154489281059284481715为满足顶部钢筋按计算配筋全部贯通的要求，跨中配筋取跨中最大弯矩设计值进行计算配筋；支座配筋都选用相同的钢筋。配筋计算过程见表7.2。表2 JCL-4配筋计算截面跨中支座234567弯矩设计(kNm)171518141376104610

24、46137618140.0.0.0.0.0.0.0.0980.1040.0780.0.0.0780.1043422363227242060206027243632选配钢筋（）725825625525525625825实际钢筋面积（）3436392729452454245429453927配筋率0.38%0.44%0.33%0.27%0.27%0.33%0.44%计算结果表明，均小于0.35，符合塑性力重分布的设计原则；同时 ，故符合要求。JCL-6将边跨跨中弯矩及第一支座弯矩乘以1.2，得到设计弯矩值，见表格7.3。表3 JCL-6跨中弯矩和支座弯矩截面支座234567M(kNm)-1798-

25、1346-1050-1050-1346-1798弯矩设计值(kNm)-2158-1615-1260-1260-1615-2158截面跨中1-22-33-44-55-66-77-8M(kNm)17884199241099244191788弯矩设计值(kNm)2146503110913111095032146为满足顶部钢筋按计算配筋全部贯通的要求，跨中配筋取跨中最大弯矩设计值进行计算配筋；支座配筋都选用相同的钢筋。配筋计算过程见表7.4。表4 JCL-6配筋计算截面跨中支座234567弯矩设计(kNm)21462158161512601260161521580.11650.11720.0880.0

26、680.0680.0880.11720.1240.1250.0920.070.070.0920.1254330436432122444244432124364选配钢筋（mm2）925925725525525725925实际钢筋面积（）4418441834362454245434364418配筋率0.49%0.49%0.38%0.27%0.27%0.38%0.49%计算结果表明，均小于0.35，符合塑性力重分布的设计原则；同时 ，故符合要求。主梁：截面有效高度： 双排布筋时 计算配筋面积时，采用弯矩设计值，即分别对横梁与纵梁进行配筋计算，计算时边跨跨中弯矩及第一支座弯矩乘以1.2。1.JZL-1

27、配筋计算将边跨跨中弯矩及第一支座弯矩乘以1.2，得到设计弯矩值，见表格7.5。表5 JZL-1跨中弯矩和支座弯矩截面支座跨中BCA-BB-CC-JM(kNm)-1712-1823229217852317弯矩设计值(kNm)-2054-2188275021422780为满足顶部钢筋按计算配筋全部贯通的要求，跨中配筋取跨中最大弯矩设计值进行计算配筋；支座配筋都选用相同的钢筋。配筋计算过程见表7.6。表6 JZL-1跨中弯矩和支座弯矩截面跨中支座BC弯矩设计(kNm)2780205421880.1560.1150.1230.1710.1230.1325868.7.4221.44530.0选配钢筋（）

28、625+822625+422625+522实际钢筋面积（）598644664846配筋率0.67%0.50%0.54%计算结果表明，均小于0.35，符合塑性力重分布的设计原则；同时 ，故符合要求。2.JZL-2配筋计算将边跨跨中弯矩及第一支座弯矩乘以1.2，得到设计弯矩值，见表格7.7。表7 JZL-2跨中弯矩和支座弯矩截面支座跨中BCA-BB-CC-JM(kNm)-2845-2920379929323821弯矩设计值(kN*m)-3414-3504455935184585为满足顶部钢筋按计算配筋全部贯通的要求，跨中配筋取跨中最大弯矩设计值进行计算配筋；支座配筋都选用相同的钢筋。配筋计算过程见

29、表7.8。表8 JZL-2跨中弯矩和支座弯矩截面跨中支座BC弯矩设计值(kNm)4585341435040.2580.1920.1970.3040.2150.2221043373797619选配钢筋（mm2）172812281328实际钢筋面积（）1046873898005配筋率1.16%0.82%0.89%计算结果表明，均小于0.35，符合塑性力重分布的设计原则；同时 ，故符合要求。6.4箍筋的计算基梁采用C30混凝土，；箍筋采用HPB235，最小配箍率根据混泥土结构设计规GB 50010-2002 ，按构造要求，当梁宽b400mm,且一层的纵向受压钢筋多于3根时，应设置复合箍筋，对截面高度

30、h800mm的梁，其箍筋直径不宜小于8mm；梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不应小于纵向受压钢筋最大直径的0.25倍。取各段梁的最大剪力计算箍筋次梁箍筋配筋计算：1.JCL-4箍筋计算：梁JL4的最大剪力为：故截面尺寸满足抗剪要求。应由计算确定腹筋用量。选用四肢箍（n=4）10箍筋，,则箍筋间距，按构造配筋，最终箍筋选 410250 ，满足最小配箍率。2. JCL-6箍筋计算梁JL2的最大剪力为：故截面尺寸满足抗剪要求。应由计算确定腹筋用量。选用四肢箍（n=4）10箍筋，,则箍筋间距，按构造配筋，最终箍筋选 410250 ，满足最小配箍率。主梁箍筋配筋计算：1.JZL-1箍筋计算梁

31、JL1的最大剪力为：故截面尺寸满足抗剪要求。应由计算确定腹筋用量。选用四肢箍（n=4）10箍筋，,则箍筋间距，取s=150mm配筋率：，满足最小配箍率。最终箍筋选 410150 2.JZL-2箍筋计算梁JL2的最大剪力为：故截面尺寸满足抗剪要求。应由计算确定腹筋用量。选用四肢箍（n=4）12箍筋，,则箍筋间距，取s=70mm配箍率：，满足最小配箍率。最终箍筋选 41270 。注：以上计算都是很保守的，次梁和主梁都是以跨中支座的最大剪力计算，结果偏于安全，可在边跨剪力较小处适当的增加箍筋间距。7倒梁法与PKPM软件计算结果比较通过PKPM中JCCAD模块中建模，导入上部荷载，生成弯矩图（图7.1

32、7）、剪力图（图7.18），分别取一主、次梁计算结果进行比较。主梁：图7.15 主梁JZL-2PKPM弯矩图 表7.9 主梁JZL-2弯矩 （kNm）计算方法截面支座跨中BCA-BB-CC-J倒梁法M(kNm)-2845-2920379929323821PKPMM(kNm)-3173-3189390830203915次梁：图7.16 次梁JCL-6PKPM弯矩图 表7.10 次梁 JCL-6跨中弯矩和支座弯矩 （kNm）计算方法截面支座234567倒梁法M(kNm)-1798-1346-1050-1050-1346-1798PKPMM(kNm)-1660-1388-934-925-1369-1

33、685计算方法截面跨中1-22-33-44-55-66-77-8倒梁法M(kNm)17884199241099244191788PKPMM(kNm)12085128701338705121207结论：倒梁法把基梁看作是倒置的多跨连续梁。PKPM是根据软件参数设置，运行的数据结果。通过比较可知，二种方法计算得出的弯矩值有一定差异，10%左右，尤其是边跨跨中处差异较大，25%左右。考虑到经济性，PKPM算出的基础板、梁配筋较为合理经济，故图纸决定用PKPM算出的结果进行配筋。考虑到结构传力的方式为：，若考虑梁与板的搭接，则板上面筋位于梁下面钢筋之上，减弱了结构的传力，因此在此不考虑梁板搭接，但施工时梁，板要一起浇筑成整体。图17 PKPM地基梁弯矩总图图18 PKPM地基梁剪力总图