基础工程箱型基础课程设计

基础工程箱型基础课程设计一、概述。.............................................................................................................................................1二、构造要求。.....................................................................................................................................2三、荷载计算。.....................................................................................................................................2四、地基承载力验算。.........................................................................................................................3五、基础沉降计算。.............................................................................................................................3六、基础横向倾斜计算.........................................................................................................................4七、基底反力计算.................................................................................................................................4八、箱基内力计算。.............................................................................................................................5九、底板配筋计算。.............................................................................................................................7十、底板强度计算.................................................................................................................................8一、概述。(一)构造：箱基是由于顶板、底板、外墙和内墙造成的。详见图示。一般有钢筋混泥土建造，空间部分可设计成地下室；作地下商城，停车场等，是多层和高层建筑中广泛采用的一种基础形式。(二)箱基具有的特点：1.具有很大的刚度和整体性，可以有效的调整基础的不均匀沉降；2.抗震性能好；3.有较好的补偿性：a)箱型基础埋深较大，使得基底自重应力与基底接触压力相近，减少了基底附加压应力；b)整体性能好使得基础不会产生较大的沉降；c)承载力也能满足要求，从而有效的发挥了箱基的补偿作用。(三)设计包括以下内容：1.确定箱基的埋置深度：应根据上部荷载大小，地基土情况合理确定箱基的埋置深度;2.进行箱基的平面布置及构造要求;3.根据箱基的平面尺寸验算地基承载力；4.箱基沉降和整体倾斜验算；5.箱基内力分析及结构设计。(四)箱基的设计原则：1.对于天然地基上的箱型基础，箱基设计包括地基承载力验算、地基变形计算、整体倾斜验算等，验算方法与筏形基础相同；2.包括以下四点：a)由于箱型基础埋置深度较大，通常置于地下水位以下，此时计算基底平均附加压力是应扣除水浮力。b)当箱基埋置于地下水位以下时，要重视施工阶段中的抗浮稳定性。c)箱基施工中一般采用井点降水法，是地下水位维持在基底以下以利于施工。d)在箱基封完底让地下水位回升前，上部结构应有足够的重量，保证抗浮稳定系数不小于1.2，否则应另有拟抗浮措施。1.2是保证了一定的安全储备，特别是偏心荷载下提高了20%，所以至少为1.2.。e)底板及外墙要采取可靠地防渗措施。3.在强震、强台风地区，当建筑物比较软弱；建筑物高耸，偏心较大，埋深较浅时，有必要作水平抗滑稳定性和整体倾覆稳定性验算，其验算方法参考国家有关规定进行。二、构造要求。(一)箱型基础的平面尺寸应根据地基强度、上部结构的布局和荷载分不等条件确定。(二)箱型基础的高度（地板地面到顶面的外包尺寸）应满足结构强度、结构刚度和使用要求，一般取建筑物高度1/8~1/12，也不宜小于箱型基础长度的1/8.。(三)箱型基础的顶、底板厚度应按跨度、荷载、反力大小确定，并应进行斜截面抗剪强度和冲切验算，顶板厚度不宜小于200mm，底板厚度不宜小于300mm.。(四)箱型基础的墙体要有足够的密度，要求平均每平方米接触面积上墙体长度不得小于400mm或墙体水平截面面积不得小于基础面积的1/10，其中纵墙配筋不得小于墙体配置量。三、荷载计算。KN/M纵向：P=（8750x9+9500x2+9800x2+6200x2）kN=129750kNM=[(9500-8750)x12+(9800-8750)x16+(9800-8750)x20+(9500-8750)x24]kN/mq=(35+12.5)x15kN/m=712.5kN/m(箱基底板、内外墙等重35kN/m2,底板重12.5kN/m2)KN/M2横向：取一个开间计算。P=8750kN/mM=8750x0.10kN．m=875kN．mQ=(35+12.5)x4kN/m=190kN/m四、地基承载力验算。(一)地基承载力设计值：fa=fak+ηr((-0.5)=[140+0+1.1x18(5.5-0.5)]kN/m2=239kN/m21.2fa=1.2x239kN/m2=287kN/m2(二)基底平均反力：1.纵向：p=[1557500x2129750x+(35+12.5)]kN/m2=200.4kN/m2famacPmin=(200.425715664800xx)kN/m2=(200.4±8)kN/m2=208.4/187.5kN/m2Pmax1.2),mimP02.横向：macPmin=(200.425715664800xx)kN/m2=(200.4±8)kN/m2=208.4/187.5kN/m2Pmax1.2),mimP0五、基础沉降计算。基础沉降计算(不考虑回弹影响),按《规范》沉降计算公式：)(s1110iiinisiszzEp式中沉降计算经验系数，取s0.7。按标准荷载估算得基底平均反力p=175kN/m2,则基底附加压力)50518175(0dppkN/m2地基沉降计算深度mbbZn25.21)15ln4.05.2(15)ln4.05.2(取Zn=22m基础沉降计算见表2.31。基础最终沉降量mmxsis0847.0121.07.0六、基础横向倾斜计算计算简图如图2.81所示，计算kN/m、kN/m2两点的沉降差，然后技术基础的横向倾斜。由标准荷载估算的基地的附加压力分布如图2.81所示，kN/m、kN/m2两点的沉降差分别按均布压力和三角形分布应力叠加而得，建设过程从略，由kN/m、kN/m2两点的沉降差为：00147.015022.0022.00314.07.0故横向倾斜mmxs而允许横向倾斜为满足要求。故Hx100B00378.06.3910015H100七、基底反力计算根据实测基底反力系数法，将箱基底面划分为40个区格(横向5个区格，纵向8个区格)，L/KN/M2=57/15=3.8,近试取L/KN/M2=4，查表2.2可得区格的反力系数，为简化进试，认为个横向区格反力系数相等，故取其平均值，纵向各区格的平均反力系数为：9360.09458.09720.01464.14321其余4区格反力系数与以上反力系数对称。由于轴心荷载引起的基底反力ipiP故各区段的基底反力为mkNmkNxxPmkNmkNxxPmkNmkNxxPmkNmkNxxP/2814/159360.04.200/2843/159458.04.200/2922/159720.04.200/3446/151464.14.2001121其余4区格反力系数与以上基底反力对称，如图2.82(kN/m)所示。纵向弯矩引起基础边缘的最大反力为：mkNmkNxxxWMBp/7.119/5715615648002max为简化计算，纵向弯矩引起的反力按直线分布，如图2.82(kN/m2)所示，取每一区段的平均值与轴心荷载作用下的基底反力叠加，得各区段的基底总反力Pi，如图2.82(=)所示。基底净反力扣除箱基自重，即：qpPiji式中q为箱基自重，q=47.5x15kN/m=712.5kN/m,最后得各区段的净反力，如图2.82（(）所示。八、箱基内力计算。本例上部结构为框架体系，箱基内力应同时考虑整体弯曲和局部弯曲反力,分别计算如下：整体弯曲计算3.整体弯曲产生的弯曲M计算简图如图2.83，在上部结构和基底反力作用下，由静力平衡条件得跨中最大弯矩：M=2838x7.5x24.75+2285x7x17.5+2178x7x10.5+2117x7x3.5-500x28.31-6200x28-9500x24-9800x16-9800x20-9500x12-8750x8-8750x4=3.1x104kN．m4.计算箱基刚度EgIg箱基横向截面按工字型计算，如图2.84所示。求中性轴的位置：Y(14x0.35+3.15x1+15x0.5)=14x0.35(4-235.0)+1x3.15(3.15/2+0.5)+0.5x15x25.0得y=1.75mIg=4232323m41)25.075.1(5.0155.015121]75.1)5.0215.3[(115.315.31121)235.075.14(35.01435.014121xxxxxxgEI41Egg5.计算上部结构总折算刚度梁惯性矩443001898.045.025.0121mmxIbi梁的线刚度：33000476.04001898.0mmKbi柱的线刚度:333li001627.02.3125.05.0KmmKui开间m=14，横向4榀框架，现现浇楼面梁刚度增大系数1.2，总折算刚度为：bbwwliuibiliuibinibEEIEKKKKKIE7.16)14001627.0001627.00004746.02001627.0001627.01(001898.02.1124)]m21([[IE221BB6.计算箱基承担的整体弯矩gMmN220007.164141101.34KIEEIEIEIEMMbggbbggggg以上计算中bgEE(三)局部弯曲计算以纵向跨中底板为例。基底净反力应扣除底板自重，即：2j/8.186355715129750PmKN取基底平均反力系数949.0)003.1895.0(21