基础工程课程设计说明书二零一三年六月土木工程某框架结构条形基础设计计算书一、工程概况威海近郊五层两跨钢筋混凝土框架结构（相当于七层以上民用建筑），车间有三排柱，柱截面尺寸为400×600mm2，平面图如图1。
作用在基础顶面的荷载特征值如表1，弯矩作用于跨度方向。
室内外高差0.30m。
图1混凝土框架结构平面图表1 荷载效应特征值柱位荷载类荷载效应标准组合准永久组合基本组合A轴F 1400kN 1350 kN 1750 kN M（顺时针）200 kN-m 170 kN-m 250 kN-mB轴F 1600 kN 1450 kN 2000 kN M（顺时针）140 kN-m 130 kN-m 175 kN-mC轴F 1200 kN 1100 kN 1500 kN M（顺时针）170 kN-m 150 kN-m 212 kN-m二、地质资料1.综合地质柱状图如表2，地下水位在细砂层底，标准冻深为2m；2.冻胀类别为冻胀。
表2 综合地质柱状图图例土层厚度土层描述1.2m 人工填土、含煤灰317kN/mγ=5.0m黄褐色粘性土，低压缩性147kPa,0.7akf e==，8500kPa,sE=326%,18%,34%,19kN/mp Lw w wγ====5.5m淤泥质粘土110kPaakf=1.10e=，318kN/mγ=， 1.0LI=，7500kPasE=7.0m 黄色细砂、中密、稍湿12000kPasE=三、设计要求1.设计柱下钢筋混凝土条形基础；2.计算该条形基础相邻两柱的沉降差；3.绘制基础平面图（局部），基础剖面图，配筋图。
四、设计步骤1.考虑冻胀因素影响确定基础埋深；2.持力层承载力特征值修正；3.计算基础底面尺寸，确定基础构造高度；4.计算条形基础相邻两柱的沉降差；5.按倒梁法计算梁纵向内力，并进行结构设计；6.计算基础的横向配筋及翼缘高度；7.绘制施工图。
五、工作量1. 设计柱下钢筋混凝土条形基础；2. 计算该条形基础相邻两柱的沉降差；3. 完成课程设计计算说明书一份；4. 完成铅笔绘制2号施工图一张；5. 配合教师安排进行答辩。
六、内力计算(一) 确定基础埋深根据地质资料进入土层1.2m 为粘土层，其基本承载力特征值为147kPa ak f =,可知其为最优持力层，基础进入持力层大于30cm 。
又有考虑冻胀因素的影响，根据规范可知，其设计冻深d z 应按下式计算：0 2.0 1.00.90.95 1.71m ...zs zw ze dz z ψψψ=⨯⨯⨯==，基础埋深应在设计冻深以下，据此可初步确定基础埋深为2.3m 。
根据基础埋深 2.3m>0.5m d =需进行持力层承载力特征值的深度修正，持力层为黄褐色粘性土层。
液性指数26180.50.853418p L L pw w I w w --===<--，又0.70.85e =<，查表可得，承载力修正系数0.3, 1.6b d ηη==，基础底面以上土的加权平均重度m γ=317 1.2190.817.8kN/m 2.0⨯+⨯=，条形基础的基础埋深一般自室内底面算起，室内外高差为0.3m ，取 2.30.3 2.6m d =+=，则可得修正值为：(0.5)147 1.617.8(2.60.5)206.81kPa a ak d m f f d ηγ=+-=+⨯⨯-=。
(二) 确定基础梁的高度、长度和外伸尺寸根据规范要求，柱下条形基础梁的高度应该取为柱距的1/81/4倍 ，又有此处柱距取为6500mm ，故可得到基础梁的高度(1/81/4)6200(7751550)mm h =⨯=，取1500mm h =，即为 1.5m h =。
根据构造要求，条形基础端部外伸长度应为边跨跨距的1/41/3倍，故考虑到柱端存在弯矩及其方向，可以得到基础端部左侧延伸1(1/41/3)(1/41/3)6200(15502067)mm l l ==⨯=，取1 2.0m l =。
计算简图如图2所示：图2.计算简图为使荷载形心与基底形心重合，右端延伸长度为2l ，2l 计算过程如下： a .确定荷载合力到C 点的距离o x ：014002 6.21600 6.22001401706.37m 140016001200x ⨯⨯+⨯---==++b.确定右端延伸长度2l ：2 2.00.3 6.22 6.3720.3 1.66m l =++⨯-⨯-=c..确定基础梁的总长度l ：(2.00.3 6.22 6.37)216.66m l =++⨯-⨯=d..确定基础梁基底的宽度b ：计算基础及其上土的重力k G 时的基础埋深为：(2.3 2.6)/2 2.45m d =+=1400160012001.60m (20)16.66(206.8120 2.45)kFb l f d ++===-⨯-⨯∑，取作 1.8m 3m b =<，故无需作宽度修正。
(三) 持力层和软弱下卧层的验算基底的平均压力：14001600120020 2.45189.06kPa<206.81kPa 16.66 1.8kkk a FG p f A+++==+⨯==⨯∑故持力层满足要求。
对于软弱下卧层：() 1.8{189.06(1.217 1.119)}51.39kPa 2tan 1.82 3.9tan 23k cd z b p b z σσθ-⨯-⨯+⨯===++⨯⨯1.217519115.4kPa cz σ=⨯+⨯=软弱下卧层顶面处经深度修正后承载力特征值： 经查表得 0, 1.0b d ηη==，12115.418.6kPa 1.2 5.0czm h h σγ===++则有(3)(0.5)110 1.018.6(6.20.5)216.02kPa az ak b d m f f b d ηγηγ=+-+-=+⨯⨯-=51.39115.4166.79kPa<216.02kPa z cz az f σσ+=+==故软弱下卧层满足要求。
经验算，基础底面尺寸及埋深满足要求。
(四) 肋梁的弯矩和剪力计算(175020001500)/16.66315.1kN/m j bp =++=按照静定分析方法计算柱下条形基础的内力： 对于A 点2=0.5315.1 2.3=833.4kN.m Al M ⨯⨯ 逆时针方向315.1 2.3724.73kN l A V =⨯=（↓）A 833.42501083.4kN.m r M =+= 逆时针方向 724.7317501025.27kN r A V =-=-（↑）对于B 点20.5315.18.51750 6.2250782.99kN.m Bl M =⨯⨯-⨯+=逆时针方向 315.1.1(2.3 6.2)1750928.35kN l B V =⨯+-=（↓）782.99175957.99kN.m Br M =+=逆时针方向 928.3520001071.65kN r B V =-=-（↑）对于C 点20.5315.114.71750 6.222000 6.2250175364.98kN.m Cl M =⨯⨯-⨯⨯-⨯++=逆时针方向 315.1(2.3 6.22)175********.97kN lC V =⨯+⨯--=（↓）364.98212576.98kN.m Cr M =+=逆时针方向881.71500618.03kN r C V =-=-（↑）AB 跨中：21750 3.1315.1 5.40.5250580.84kN.m AB M =⨯-⨯⨯-=顺时针方向BC 跨中：217509.32000 3.1315.111.60.5175250850kN.m BC M =⨯+⨯-⨯⨯--=顺时针方向计算简图及弯矩图和剪力图如图3所示：图3.计算简图及内力图七、配筋计算(一) 基础配筋计算1. 基础梁配筋计算：①材料选择 混凝土30C ，21.43N/mm t f =； 214.3N/mm c f =；钢筋采用二级钢HPB235；'2210N/mm y y f f ==；垫层10C ，100mm 厚。
②基础梁宽度500mm b =；/1500/5003h b ==，符合2.03.5的规定。
③验算截面最小尺寸 考虑到钢筋可能为双排布置，故1500801420mm o h =-=，max 1071.57kN 0.250.2514.350014202538.25kN c c o V f bh β=≤=⨯⨯⨯=，满足要求。
④配筋计算表格。
2. 正截面受弯配筋计算 计算配筋如表3所示：注：等效矩形应力图形系数1 1.0α=；1420mm o h =；min ρ取0.45t y of hf h 及0.2%大值， 基础梁选配钢筋：顶部 8A 22全长贯通，腰筋按构造设置，详见简图，底部 8A 25全长贯通，大于底部总面积的1/3，3. 箍筋计算①截面尺寸符合要求（第1步第③项已经验算）；②根据纵筋布置及根数确定为4肢箍，选用A 10@200；2214(10)314.16mm 4sv A π=⨯⨯= ③斜截面受剪承载力u V ；0.7 1.25svu cs t o yvo A V V f bh f h s==+ 314.160.7 1.435001420 1.2521014201296.41kN 200u V =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= 由于1296.41kN>1071.65kN u V =且1296.41kN>928.35kN u V = 承载力满足要求。
故箍筋无需加密，只需按A 10@200配置箍筋即可。
(二) 基础底板配筋计算翼板按斜截面抗剪强度验算设计高度；翼板端部按固定端计算弯矩，根据弯矩配置横向钢筋（横向钢筋采用A 10, 2210N/mm y f =）。
1. 翼缘板的高度如计算简图所示，计算简图如图4所示：图4.计算简图取1.0m 宽度翼板作为计算单元， 剪力设计值：175.061.00.65= 1.00.6563.22kN 1.8 1.8j p V =⨯⨯⨯⨯=斜截面受剪承载力0.70.71.431.0(30040)260.26kN>63.22kN u c t o V V f bh ===⨯⨯⨯-= 满足要求。
2. 横向钢筋计算弯矩设计值221175.06()0.650.50.6520.55kN.m 21.8 1.8j p M =⨯=⨯⨯＝； 配筋计算：①截面抵抗矩系数622120.55100.0211.014.31000260s c o M f bh αα⨯===⨯⨯⨯ ②相对受压区高度 1121120.0210.021s ξα=--=--⨯=；③内力矩的力臂系数10.510.50.0210.99sγξ=-=-⨯=④钢筋面积6220.5510380.2mm 2100.99260s y s o MA f h γ⨯===⨯⨯实配A 10@200， 22393mm 380.2mm s A =>，分布筋A 8@200。