筏形基础课程设计指导书-2010.pdf

北 京 建 筑 工 程 学 院 土 木 工 程 专 业 梁 板 式 筏 形 基 础 课 程 设 计 指 导 书 主 编 � 韩 淼 土 木 与 交 通 工 程 学 院 建 筑 工 程 系 二 零 一 零 年 1 梁 板 式 筏 形 基 础 课 程 设 计 指 导 书 一 、 基 础 尺 寸 初 步 估 算 1 �基础底面尺寸 基础底面面积确定�用荷载标准值�全反力�包括筏基底板自重� 筏基底面尺寸�根据地基土的承载力、上部结构的布置及荷载分布等 在地基土比较均匀的条件下�基底平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合 如地基承载力满足�为方便施工�筏基底板可不悬挑 2 �基础底板厚度 底板厚度初步估算�根据构造要求�对 1 2 层以上建筑的梁板式筏基�底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不应小于1 / 1 4 �且板厚不应小于4 0 0mm 3 �基础梁尺寸 基础梁截面尺寸初步估算�基础梁的高跨比不小于1 / 6 �截面宽高比 1 / 2 ~1 / 3 二 、 基 础 底 面 尺 寸 确 定 对于中心受压情况�地基承载力应满足 akkk fA GNp ���� 式中 �Nk ——上部结构传至基础顶面的竖向力标准值�kN Gk —— 基底以上土与基础自重标准值�Gk = �G � A d �kN A —— 基础底面积�m d —— 基础埋深�m �G —— 基底以上土与基础的平均重度�一般取�G =2 0 kN/ m3 对 于 偏 心 受 压 情 况 � 可 先 按 中 心 受 压 计 算 基 础 底 面 积 � 再 根 据 偏 心 的 大 小 把 基 础 底 面 积 增 大1 0 ~3 0 % �并以适当的比例确定基础底面的长度和宽度。

然后按偏心受压的地基承载力公式进行验算如不满足�调整后再验算�直到满足 三 、 底 板 厚 度 确 定 基础内力计算�用荷载设计值�净反力�不包括筏基底板自重� 对于中心受压情况�基底净反力 ANp jj �� 式中 �Nj ——上部结构传至基础顶面的竖向力设计值�kN A —— 基础底面积�m 底板厚度验算�满足抗冲切、抗剪切强度要求 1 �抗冲切验算 基础底板的冲切强度按下式验算� Fl � 0 . 7 � h p ft umh0 式中 Fl ——底板承受的冲切力�为基底净反力乘以图 1 所示阴影部分面积�kN 图1 底板的冲切 2 图3 三列双向板 � h p ——受冲切承载力截面高度影响系数�h0 小于 8 00 mm 时�取 1 . 0 �h0 大于等于 2 00 0 mm 时�取 0 . 9 �其间按线性内插法取用 f t ——混凝土抗拉强度设计值�k N/ m2 um——距荷载边为h0/ 2 处的周长�如图 1 所示 h0 ——板的有效高度 当底板区格为矩形双向板时�底板的截面有效高度h0 可按应符合下式要求计算 � � � �46.04 21221210 tjnnjnnnnfpllpllllh ������ 式中ln1 、ln2 ——计算板格的短边和长边的净长度�m pj ——基底平均净反力设计值�kN/ m2 2 �抗剪切验算 基础底板的斜截面抗剪强度应符合下式要求 Vs� 0 . 7� h s f t bh0 � h s = ( 8 0 0 / h0) 1/ 4 式中Vs ——基底净反力产生的板支座边缘处的总剪力设计值�如图2 中阴影部分面积与基底净反力的乘积�kN � h s ——受剪切承载力截面高度影响系数�当 h0 小于 8 0 0 mm 时�h0 取 8 00 mm �h0 大于 2 0 0 0 mm时�h0 取 20 0 0 mm f t ——混凝土轴心抗拉强度设计值�k N/ m2 b ——支座边缘处板的净宽�m h0 ——板的有效高度�m 四 、 基 础 底 板 内 力 及 配 筋 计 算 基础底板配筋计算�满足抗弯强度要求。

�一�基础底板内力计算 图 3 示出一三列双向连续底板�根据不同的支承条件有四个板的编号 3 、4 、4� 、5 及六种支座编号a 、b 、c 、d 、e 、f 应用时应注意查其所对应编号的表格 1 �区格 3 图 4 所示区格 3 是长、短边各有一边固定、一边简支的板�在板的中心处有挠度 �x =p3x lx4/ 1 9 2EI �y =p3y ly4/ 1 9 2EI 利用条件�x =�y 与 pj = p3x + p3y 可得 p3x = x3x pj p3y = x3y pj 图5 区格4 图4 区格3 图2 Vs 的计算方法示意 3 图6 区格4� 图7 区格5 4431 ����xx 43 11���yx 板中最大弯矩 M3x= ��3x pj lx2 M3y= ��3y pj ly2 x3x 、x3y 、�3x 、�3y 是� 的函数�可查表 2 �区格 4 图 5 所示区格 4 是两个长边固定及一个短边固定一个短边简支的板�在板的中心处有挠度 �x =p4x lx4/ 3 8 4EI �y =p4y ly4/ 1 9 2EI 利用条件�x =�y 与 pj = p4x + p4y 可得 p4x = x4x pj p4y = x4y pj 444212����xx 44 211���yx 板中最大弯矩 M4x= ��4x pj lx2 M4y= ��4y pj ly2 x4x 、x4y 、�4x 、�4y 是� 的函数�可查表。

支座弯矩取两板交接支座处固端弯矩的平均值 243 2 41 6 xjxxa lpxxM �������� �� 241 21 xjxb lpxM � 2323 )1(8181 yjxyjyc lpxlpxM ��� 2424 )1(8181 yjxyjyd lpxlpxM ��� 3 �区格 4� 图 6 所示区格 4� 与区格4 都是三边固定一边铰支�但区格 4� 是两短边及一长边固定在板的中心处有挠度 �x =p� 4x lx4/ 1 9 2EI �y =p� 4y ly4/ 3 8 4EI 利用条件�x =�y 与 pj = p� 4x + p� 4y 可得 p� 4x = x� 4x pj p� 4y = x� 4y pj 4442 ����� xx 44 22���� yx 板中最大弯矩 M� 4x= ��� 4x pj lx2= ��4y pj lx2 M� 4y= ��� 4y pj ly2= ��4x pj ly2 x� 4x 未制成表格�计算时可直接将� 带入公式计算 4 �区格 5 图 7 所示区格 5 �在板的中心处有挠度 �x =p5x lx4/ 3 8 4EI �y =p5y ly4/ 3 8 4EI 利用条件�x =�y 与 pj = p5x + p5y 可得 p5x = x5x pj p5y = x5y pj 4451 ����xx 45 11���yx 板中最大弯矩 M5x= ��5x pj lx2 M5y= ��5y pj ly2 支座弯矩 4 243 2 41 6 xjxxa lpxxM �������� �� 241 21 xjxb lpxM � 254 2 41 6 xjxxc lpxxM �������� �� 251 21 xjxd lpxM � 243243 2 411 612 41 6 yjxxyjyye lpxxlpxxM �������� ������������� ��� 254254 2 411 612 41 6 yjxxyjyyf lpxxlpxxM �������� ������������� �� 上述的xix 、�ix 、�iy �i =3 、4 、5 �是� 的函数�可查表。

�二�基础底板支座弯矩调整 不同区格的板的跨中弯矩�可以从相应的表格中查得相应的系数�ix 、�iy 代入相应的公式后直接求出对于板的支座弯矩�设基础梁的宽度为b �板在支座处的集中反力近似地看成pj l / 2 �见图8 �这样在支座处弯矩的调整值为 l bpblpM jj 412121 ���� 在x 、y 方向上弯矩的调整值为 blpxblpM xjixxixix 4141 ��� � � blpxblpM yjixyiyiy ���� 14141 式中i =1 、2 、3 、4 、5 调整后的支座处弯矩为 Mix= Mi�� Mix Mjy= Mj�� Miy 式中i = a 、b 、c 、d �j = c 、d 、e 、f �三�底板的配筋计算 底板配筋按下面的简化公式计算 09.0 hfMAys � 式中M —— 计算截面的设计弯矩�N� mm fy —— 钢筋的抗拉强度设计值�N/ mm2 h0 ——底板的有效计算高度�mm 五 、 纵 横 基 础 梁 内 力 分 析 与 配 筋 四周支承于基础梁上的板�按三角形及梯形面积将荷载传给基础梁�如图 9 所示�因此基础梁承受三角形及梯形两种形式的荷载。

当ly �lx 时�传给lx 方向上的梁的荷载为三角形荷载�传给ly 方向上的梁的荷载为梯形荷载 基础梁的内力可按倒置的连续梁进行计算�当用连续梁系数法求杆端弯矩时�可将三角形或梯形荷载化成等效荷载 jp 图8 支座弯矩调整图 图9 纵横梁荷载分布图 5 图10 三角形等效荷载 MA MB AMA BMA 1 �等效荷载 jp 求等效荷载主要的根据是�保证梁在等效荷载作用下固端弯矩分别与三角形荷载或梯形荷载作用下梁的固端弯矩相等 设梁在三角形荷载作用下�图 10 �固端弯矩为MA、MB �由结构力学可知 29 65 xjBA lpMM �� 在等效荷载 jp 作用下�梁的固端弯矩为 21 21 xjBA lpMM �� 令 AA MM � �则有 jjj ppp 6 2 5.085 �� 设在梯形荷载作用下�图11 �等效荷载为 jp �此时梁的固端弯矩为 21 21 yjBA lpMM �� 而在梯形荷载作用下�梁的固端弯矩为 � �322 211 21 �� ���� yjBA lpMM yla /�� 令 AA MM � �则有 � �3221 �� ��� jj pp 2 �梁的跨内弯矩 用连续梁系数法或弯矩分配法求出杆端弯矩之后�求梁任一点的内力�仍然要用作用于梁上的实际荷载�即三角形荷载或梯形荷载。

在三角形荷载作用下�由图 1 2 ( a ) 可知 � � xqRxV xA 21��� � � xnnxjA lMMlpR /81 12 ��� � xplqxq jxx �� /2 2/xj lpq � � � 1261 ����� nxA MxqxRxM Mmax 发生在 � � 0�xV 处由此而得 图11 梯形等效荷载 AMA BMA MA MB 图12 梁跨内弯矩计算图 6 � �lpMMlxjnnx ��� �120 241 将x0 代入M( x ) 方程可得 1200max 61 ����� nxA MxqxRM 在工程技术中�常用下面近似公式计算跨中最大弯矩 边跨 Bxj MlpM 4.02 41 3max ��� 中间跨 22 41 13max ����� nnxj MMlpM 式中MB —— 第二支座的设计弯矩�N� mm 在梯形荷载作用下�由图1 2 �b �可知 � � � � ynnxyA lMMqllR /241 1 ���� � 2/xj lpq � � � � 。