基础工程箱形基础课程设计

基础工程箱形基础课程设计姓名：xx学号：xx班级：xx指导老师：xx基础工程箱形基础课程设计一、概述（构成特点内容设计原则）（一）构造：箱基是由顶板，底板，外墙和内墙组成的。详见图示底板箱型基础空间整体结构示意图一般由钢筋混凝土建造，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，因为箱型基础埋深较大，使得基底自重应力与基底接触压力相 近，因此大大减小了基底附加应力，使得基础不会产生较大的沉降，同时承载力也 满足要求，从而有效的发挥了箱基的补偿作用。（三）箱基设计包括以下内容1. 确定箱基的埋置深度；2. 进行箱基的平面布置及构造设计；3. 根据箱基的平面尺寸验算地基承载力；4. 箱基的沉降和整体倾斜验算；5. 箱形基础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基，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. 具体应用时，应注意由于箱形基础埋置深度较大，通常置于地下水位以下，此 时计算基底平均附加压力时应扣除水浮力。当箱基埋置地下水位以下时，要重 视施工阶段中的抗浮稳定性。箱基施工中一般采用井点降水法，使地下水位维持在基底以下以利施工。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，否则应另拟抗浮措施。此外，底板及外墙 要采取可靠的防渗措施。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，蛮深较浅 时，有必要作水平抗滑稳定性和整体倾覆稳定性验算，其验算方法可参与有关 文献二、构造要求1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布等条件确定。 在均匀地基条件下，箱形基础的基底平面形心宜与上部结构竖向荷载重心相重合， 当偏心较大时，可使箱型基础底板四周伸出不等长的短悬臂以调整底面形心位置， 在永久荷载与楼9 （屋）面活荷载长期效应组合下，偏心距/宜符合下式要求： 0.1W / A式中W与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗矩，m3；A基础底面积，m2。根据设计经验，也可控制偏心距不大于偏心方向基础边长的1/60。2箱型基础的高度（底板底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1/81/12，也不宜小于箱型基础长度1/8。3基础的顶，底板厚度应按跨度，荷载，反力大小确定，并应行斜截面抗剪强度和 冲切验算。顶板厚度不一小于200mm,底板厚度不宜小于300mm。4箱型基础的墙体是保证箱型基础整体刚度和纵横方向抗剪强度的重要构件。外墙 沿建筑物四周布置，内墙一般沿上部结构柱网和剪力墙纵横均匀布置。墙体要有 足够的密度，要求平均每平方米基础面积上墙体长度不得小于400mm或墙体水平 截面积不得小于基础面积的1/10,其中纵墙配置不得小于墙体配置量的3/5,且有 不少于三道纵墙贯通全长。墙体的厚度应根据实际受力情况确定，外墙厚度不宜 小于250mm,内墙厚度不宜小于200mm。5. 箱型基础的墙体应尽量不开洞或少开洞，并应避免开偏洞和边洞、高度大于2m 的高洞、宽度大于1.2m的宽洞，一个柱距内不宜开洞两个以上，也不宜在内力最 大的端面上开两相邻洞口最小净间距不宜小于1m,否则洞间距不宜小于1m,否 则洞间墙体应按柱子计算并采取构造措施。开口系数丫应符合下式要求：Y =开口面积/墙面积6. 底板及内外墙的钢筋应按计算确定，墙体一般采用双面配筋，横、竖向钢筋不宜小于10200 ,除上部为剪力墙外，内、外墙的墙顶宜配置两根不小于20的钢筋。顶、底板钢筋不宜小于14200。7. 底层柱与箱基交接处，应验算墙体的承压强度，当承压强度不能满足时，应增 加墙体的承压面积，且墙边与柱边或柱角与八字角之间的净距不宜小于50mm。8. 层现浇柱主筋伸入箱型基础墙相连的内柱，除四角钢筋直通基底外，其余钢筋 伸入顶板底面以下的长度不小于其直径的40倍。外柱与剪力墙相连的柱及其他内 柱的主筋应直通到基础底板的底面。9. 箱在相距 40mm 左右处应设置一道施工缝，并应设在柱距三等分的中间范围内 施工缝构造要求如图所示。10. 箱型基础的混凝土强度等级不应低于=20并应采用密实混凝土刚性防水。11. 当高层建筑的地下室采用箱型基础，且地下室四周回填土分为分层实时，上部 结构的部位可按下列原则确定：a）单层地下室为箱基，上部结构为框架、剪力墙或框剪结构时，上部结构部位可 取箱基的顶部（图（a）b）采用箱基的多层地下室，对于上部结构为框架、剪力墙或框剪结构的多层地下 室，当地下室的层间侧移刚度大于等于上部结构层间侧移的倍时，地下一层结 构顶部可作为上部结构的部位（图（kN/m3）,否则认为上部结构在箱基顶部。 上部结构为框架或框架剪结构，其地下室墙的间距尚应符合表的要求；表地下室墙的间距非抗震设计抗震设防烈度6度，7度8度9度 4KN/M3 且 60m 4B 且 50m 3B 且 50m 2 B 且 30m注：KN/M3为地下一层结构顶板宽度。c）对于上部为框筒或筒中筒结构的地下室，当地下一层结构顶板整体性较好，平 面刚度较大且无大洞口，地下室的外墙能承受上部结构通过地下一层顶板传来 的水平力或地震作用时，地下一层结构顶部可作为上部结构的部位12. 当考虑上部结构固在箱型基础的顶板上或地下一层结构顶部时，箱基或地下一 层结构顶板除满足正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力要求外，其厚度尚部 小于200mm。对框筒或筒中筒结构，箱基或地下一层结构顶板与外墙连接处 的截面，尚应符合下列条件：非抗震设计v 0.125 fb t/C f f抗震设计v 丄Clfbt ）e , f yc f fRE式中 f 混凝土轴心受压强设计值；Cb 沿水平力或地震力方向与外墙连接的箱基或地下一层结构 f顶板的宽度；t 箱基或地下一层结构顶板的厚度；f上部结构传下来的计算截面处得水平剪力设计值；V 地震效应组合时，上部结构传来的计算截面处得水平地震 E. f剪力设计值；尸一一承载力抗震调整系数，取。RE三、荷载计算某建筑物采用箱型基础，上部结构为12层框架结构，底层顶层层高为，标准层层高为结 构平面如图（a）所示，框架纵向梁截面为柱截面为。上部结构作用在基础上的荷载如图（b） 所示，每一竖向荷载为横向4个柱荷载之和，横荷载偏心距为。箱型基础咼4m,埋深，室内外咼差，箱基顶板厚，底板厚，底板挑出,内墙厚，外墙厚。 地基土层分布如图所示，属非地震区。箱基混凝土强度等级C20，采用II级钢筋。5TO-*汎、/小、粘土r=lHb：T-4/m3fnk-14CkN/ni2y /公、y /於、仪-6. 00基底N VEs=6000KN/m2粉质粘土r=1B.S-：N/m3_fnk=1MkN/rn2OsEs=12000KN/m2UJn粉土r=1 B.7KN/m3f.d-;=2C(-;M/m2纵向e=0,1 m875tEs=15000KN/m2粉质粘土横向图 工程地质剖面1 纵向：工 P = (80750X9+9500X2+9800X2+6200X2)KN=KNY M =(9500-8750)xl2+(9800-8750)xl6+(9800-8750)x20+(9500-8750)x24=64800 kN/m q=(35+xl5 kN= kN(箱基底板、内外墙等重35kN/m3,底板重m3)横向：取一个开间计算。P=8750kNM=*m=875kN*mq=(35+x4kN=190kN2地基承载力验算地基承载力设计值：f = f + 耳 丫 - 3)+耳 r (d - 0.5)P24 公式a ak bd 0= 140+0+P30 公式500KNIP = 129750KN旳*山q=712.5KN/mZM=64800KN/m,I IIIII IIJ IIT 11 II1 II11 11II 11 1横向纵向图荷载计算结果基底平均反力:129750+2x500亠p=+(35+kN/m2=m2faP94 公式57 x15纵向:Pmac = 64800X6 kN2min15 x5720Pm axP30公式横向:Pmac =min土 64800X6 kN/m3=8)kN/m3=m315x5720P30公式4.基础沉降计算（不考虑回弹影响），按规范沉降计算公式:S二*厶s Ei =1sia -Z ai ii-1i-1）P33公式式中沉降计算经验系数，取屮=。按标准荷载估算得基底平均反力p=175kN/m3,则基底附加压力P 二 PM 二(175 -18x5.5)KN/m2 二 76KN/m20基底沉降计算深度Z 二 b(2.5 - 0.4lnb)二(2.5 - 0.41n15)二 21.25mnZ = 22mP35 公式n基础沉降计算见表。基础沉降计算表L/B=Z / mi051222Z / Bi0ai4* =14*二4*二4*二Z ai i04. 88Z a -Z ai ii1i1Ei60001200015000/ kN * m -2AS / miYAS / mi基础最终沉降量屮 YAS = 0.7 *0.7 * 0.121m = 0.0847msi4.基础横向倾斜计算计算简图如图所示，计算a、b两点的沉降差，然后技术基础的横向倾斜。e=0,ln hiii图 基础横向倾斜计算简图由标准荷载估算的基地的附加压力分布如图所示，a、b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a、b两点的沉降差为：AS 二 0.7*0.0314m 二 0.022m故横向倾斜二晋=0-00147而yi许横向倾斜为15一 = 0.00378100 H 100 x 39.6 故 a = B-满足要求。100 H5.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/B57/15=，近试取L/B=4,查表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:a 二 1.14641a 二 0.97202a 3 二 0-9458a = 0.93604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P = Pa1i故各区段的基底反力为:P = 200.4 x 1.1464 x 15kN / m = 3446kN / miP = 200.4 x 0.9720 x 15kN / m = 3446kN / m2P二 200.4 x 0.9458 x 15kN / m 二 3446kN / m3P = 200.4 x 0.9360 x 15kN / m = 3446kN / m4其余4区格反力系数与以上基底反力对称，如图(a)所示。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： a.整体弯曲计算1整体弯曲产生的弯曲M计算简图如图，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=U3Mmill | 张 | 加 | 4ri | 张 | 4n i 4n|111 工.L 1图整体弯曲计算简图2计算箱基刚度EgIg箱基横向截面按工字型计算，如图所示。箱型基础横截贡惯性矩计算简图图箱机横截面惯性矩计算简图求中性轴的位置:Y=+=(4- 0.35 )+2+ 052 2得 y=1.75mx 14 x 0.35 3 + 14 x 0.35 x (4 - 1 .75 - 0.35)2 + 丄 x 1 x 3 . 15 312 2 123.15 x 1 x ( 3 .15 + 0.5) - 1 .75 221丄 x 15 x 0 .5 3 + 15 x 0.5 x (1.75 -12E I 二41Eg g g3计算上部结构总折算刚度梁惯性矩Ibi =X X0.25 X 0.453 m 4 = 0.0O1898m 4梁的线刚度:K = 0.001898 m 3 = 0.000476m 3 bi4柱的线刚度:K = K = 0.5 X 0.53 m3 = 0.001627m3 加 ii 12 x 3.2开间m=14，横向4榀框架，现现浇楼面梁刚度增大系数，总折算刚度为:K + kE I = h E I (1 +ui a m2) + E IB Bb bi2 + + w wi=1biuili0.001627 + 0.001627=4 x 12 x 1.2 x E x 0.001898(1 +b2 x 0.0004746 + 0.001627 + 0.001627 X16.7计算箱基承担的整体弯矩MgE IM = Mg E I + E Ig g b b=3.1 X10441Eg= 22000KN - m41E +16.71gbP97公式以上计算中E =Egb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:P = 129750 + 35 = 186.8KN / m 2 j 15 x 57取基底平均反力系数-1a = - (0.895 +1.003) = 0.949P95 表故实际基底净反力为：P = 0.949 x 186.8KN /m- = 177.2 N /m-j支承条件为外墙简支、内墙固定，故按三边固定一边简支板计算内力，计算简图如图所/示Oy*心八M：LXxM：=4m图局部弯曲计算简图跨中弯矩：M = 4- kN - m = 81.7kN - mxM = 2 KkN - m = 18.6kN - my支座弯矩：M0 = 0.8x(-0.0787) x 177.2 x 42 kN - m = -178.5kN - mxM0 = 0.8x(-0.057) x 177.2 x 42 kN - m = -129.3kN - my以上计算中为局部弯曲内力计算折减系数。底板配筋计算按整体弯矩计算的配筋：gmm 2 / m = 1470mm 2 / m0.9 x 310 x 3575 x 15取A与按局部弯曲计算的支座弯矩所需的钢筋叠加，配置底板纵向通常钢筋。按局部s弯曲计算的配筋:取底板的有效高度h =460mm 0跨中：A MA =xsx 0.9 f hy 0MA =ysy 0.9 f hy 0 支座A M 0A0 =xsx 0.9 f hy 0M 0A0 =ysy0.9 f hy 081.7 x 1060.9 x 310 x 46018.6 x 1060.9 x 310 x 460178.5 x 1060.9 x 310 x 460129.3 x 1060.9 x 310 x 460mm 2mm 2mm 2mm 2=637mm 2=145mm 2=1391mm 2=1007mm 2跨中所需钢筋面积配置地板上层钢筋，支座所需钢筋的面积配置地板下层钢筋，故上层 纵横向钢筋均按构造要求14KN/m2200,下层纵向钢筋取20KN/m2140，下层横向钢筋 取16KN/m2200。底板强度计算抗冲切强度验算：计算图形见图，按式（）验算，即:底板图底板冲切计算示意ho/2冲切破坏锥体的 斜截頁基础梁F0.7 卩 fuhhp t m 0F = (5.8 -1.1)(3.8 -1.0) x 186.8kN = 2510.6kNif = 1.1N / mm 2th = 465 / mm0u = (5.8 - 0.5) + (3.8 - 0.5) x 2m = 17200mmm0.7f u h = 0.7 x 1.1 x 17200 x 465 = 3112.34kNt m 0F = 2510.6kN 0.7卩 f u h 满足要求。1hp t m 0顶板和墙体计算从略。抗剪强度验算(图2.86)：V 0.7 卩 f (l - 2h )hshs tn 20 02 0 + 4 8V = (-) x 1.4 x 1772kN / m2 = 889.2kNs2f = 10 N / m 2ch = 465mm0l = 5800mmn 2卩=(型)1/4 = 1(h 800时取h = 800mm)hsh0000.7卩 f (l - 2h )h = 0.7 x 1 x 1.1 x 0.5 x (5.8 x 2 x 0.5) = 1848kN hs tn 20 0V = 889.2kN 0.7卩 f (l - 2h )h 满足要求shp tn 200墙体和洞口计算从略。A同上同上A刊口LFi外飙靜三油M5W 蠻贾 I：=-7M僦槪挟高十级LZ施工糊瞞 ffi于施工单曲下尉W2地下相1WP帥下二尉+0.000TT1-Q.OOO