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高层建筑地基基础课程设计

35
2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。

高层建筑地基基础
课程设计

年学期： ~ 年 第二学期
院 别： 土木工程学院
专 业： 勘查技术与工程
专业方向： 岩土方向
班 级： 勘查1201
学 生： 王志鹏
学 号：
指导教师： 陈国周

《高层建筑地基基础课程设计》成绩评定表
班级 勘查1201 姓名 王志鹏 学号
评价指标
教师评语
百分制成绩（分）
1
学习态度
（10分）
□满勤 □缺勤 次（一次扣 分）
□积极参加讨论
□认真查阅规范及计算手册

2
进度
（10分）
□与任务书要求基本一致（9.0-10.0分）
□稍落后于任务书要求（6.0-8.9分）
□严重落后于任务书要求（<6.0分）

3
计算书
（40分）
□正确（≥36.0分）
□大部分正确（32.0-35.9分）
□基本正确（28.0-31.9分）
□错误较多（24.0-27.9分）
□多处严重错误（<24分）

4
图纸
（40分）
□正确（≥36.0分）
□大部分正确（32.0-35.9分）
□基本正确（28.0-31.9分）
□错误较多（24.0-27.9分）
□多处严重错误（<24分）

总 评 成 绩 （分）

备 注

教师签名： 日期： 年 月 日

目录

已知参数： 1
(1) 上部荷载 1
(2)土层信息 2
一、基础选型 3
二、 基础埋深 3
三、 确定筏板地面尺寸 3
四、 地基承载力验算 4
五、沉降验算 5
六、 确定筏板基础厚度 7
6.1局部受压承载力验算 7
6.2冲切承载力验算 8
6.3抗剪切承载力验算 9
七、 梁板内力计算 10
7.1基础底板计算 10
7.1.1弯矩计算 10
7.1.2、基础底板支座弯矩调整 11
7.2基础梁的计算 12
7.2.1、边缘横梁JL1 12
7.2.2中间横梁JL2 13
7.2.3边缘纵梁JL3 15
7.2.4中间纵梁JL4 17
八、 梁板配筋计算 19
8.1底板配筋 19
8.1.1板顶部（跨中最大弯矩）： 19
8.1.2板底部（取支座最大弯矩）： 20
8.2基梁配筋 22
8.2.1边缘横梁JL1配筋 22
8.2.2中间横梁JL2配筋： 25
8.2.3边缘纵梁JL3 27
8.2.4、中间纵梁JL4 29
九、心得体会 32
十、参考文献 33

已知参数：
(1) 上部荷载
某办公楼建在地震设防六度地区，上部为框架结构8层，每层高3.6m。地下一层，不设内隔墙，层高4.5m。地下室外墙厚300mm。柱截面400400，柱网及轴线如图1-1所示。室内外高差0.4m。不考虑冻土。上部结构及基础混凝土均采用C40。
柱低（筏基顶部）荷载见表1-1所示。
表1-1 柱底荷载
基本组合
纵1
纵2
纵3
纵4
纵5
纵6
合计
横1
1700
2200
2680
2800
2550
1650
13580
横2
2380
2940
3170
3150
2970
2300
16910
横3
1650
2490
2730
2750
2500
1650
13770
合计
5730
7630
8580
8700
8020
5600
44260
标准组合
纵1
纵2
纵3
纵4
纵5
纵6
合计
横1
1259
1630
1985
2074
1889
1222
10059
横2
1763
2178
2348
2333
2200
1704
12526
横3
1222
1844
2022
2037
1852
1222
10200
合计
4244
5652
6356
6444
5941
4148
32785
准永久
纵1
纵2
纵3
纵4
纵5
纵6
合计
横1
1133
1467
1787
1867
1700
1100
9053
横2
1587
1960
2113
2100
1980
1533
11273
横3
1100
1660
1820
1833
1667
1100
9180
合计
3820
5087
5720
5800
5347
3733
29507

(2)土层信息

一、基础选型
由于荷载较大且地基较为软弱，不能采用交叉条形基础，采用钢筋混凝土做成连续整片基础，既筏形基础。筏形基础由于基地面积大，故能够减小基底压力，并能比较有效增强基础的整体性。筏形基础在构造上仿佛倒置的钢筋混凝土楼盖，分为平板式和梁式。
基础梁截面尺寸初步估算：基础梁的高跨比不小于1/6，截面宽高比在1/2~1/3。
二、 基础埋深
地下室的高4.5m，室内外高差0.4m,应该选择持力层为粘土层，该粘土层承载力标准值为。《地基基础设计规范》GB5007- 中5.3.2规定，梁板式筏形基础的板厚应满足受冲切承载力的要求，梁板式筏型基础的板厚不应小于300mm，且连续板板厚与板格的最小跨度之比不宜小于，故取板厚500mm。因此基础埋深为d=4.5-0.4+0.5=4.6 m。
三、 确定筏板地面尺寸
根据《建筑地基基础设计规范GB50007- 》筏形基础底板挑出宽度取1.0m。则筏形基础底板尺寸为
底面面积
除悬臂扳外底板面积
检验偏心（荷载效应准永久组合）

故基础底面尺寸满足要求。
四、 地基承载力验算
在柱网中心点建立直角坐标系，柱的总荷载为=32785KN(标准组合值）即：，基底处为粘土，又孔隙比，因此查得《建筑地基基础设计规范GB50007- 》表5.2.4得地基承载力修正系数.
基底以上土的加权平均重度为：

修正后的地基承载力特征值:

筏形基础自重及其上土自重：
基底平均压力：

惯性矩： \
竖向荷载（标准组合）对形心的力矩：

基底边缘压力最大值和最小值：

因为 ，故地基承载力满足要求。
五、沉降验算
荷载效应准永久组合值对应的基底附加应力

且由于，因此需要打抗浮桩。
计算深度
因为粉质粘土层下为基岩，基岩表面距基底（2+5+12-4.6）=14.4m<
故计算深度取至基岩表面，即，
取b=16.4/2=8.2m ,l/b=2.04 得下表：
表5基底附加应力系数及计算参数
距基底底面距离z
Z/b

压缩模量

2.4
0.293
0.2491
5.6
14.4
1.756
0.2065
7.2
地基附加应力系数见表5，则
每层土附加应力系数沿土层厚度的积分值为：

地基变形计算深度范围内压缩模量的当量值为：

故查表得，沉降计算经验系数为：

地基最终变形量

其中，[s]为建筑物地基变形允许值，参照《建筑地基基础设计规范GB50007- 》表5.3.4
六、 确定筏板基础厚度
筏板基础板厚h=500mm，柱截面尺寸400400，混凝土强度等级C40，荷载效应基本组合值的最大荷载柱的轴力F=3170kN。基础梁混凝土强度等级C40，基础梁的宽度b=500，梁高H=1200mm。柱网尺寸6.3m7.2m。
荷载效应基本组合地基净反力
6.1局部受压承载力验算
根据《混凝土结构设计规范》（GB50001- ）,局部受压面积与计算底面积同心、对称原则，以500mm×500mm的方形面积为局部受压计算面积，其中a为柱边至梁边的距离，a=50mm。
局部受压计面积为：

局部受压计算面积为：

混凝土局部受压时的强度提高系数为：

C40混凝土轴心抗压强度设计值
混凝土强度影响系数
受压面上的局部压力设计值
基础顶面局部受压承载力为：

故满足局部受压承载力要求。
6.2冲切承载力验算
板格的短边净长度
，长边净长度
底板厚0.5m，布置双排钢筋，上下保护层厚总计70mm，底板有效高度为0.43m，受冲切承载力截面高度影响系数，C40混凝土轴心抗拉强度设计值为

底板受冲切所需的厚度为：

---计算板格的短边和长边的净长度；
---相应于荷载效应基本组合的地基土平均净反力设计值。
故底板厚度符合受冲切承载力要求。
6.3抗剪切承载力验算
验算距基础梁边缘处底板斜截
面受剪承载力,阴影部分面积上的地基平均净反力设计值为

受剪时截面高度影响系数

故满足受剪承载力要求。

七、 梁板内力计算
荷载效应基本组合的地基平均净反已知
7.1基础底板计算
由于，底板按双列双向板计算。
7.1.1弯矩计算

查表4-4~表4-5的弯矩系数
弯矩系数

边缘区格3

中间区格4

支座弯矩

7.1.2、基础底板支座弯矩调整
基础梁宽b=0.5m，根据教材式（4-12）进行调整：
7.1.3、悬臂板弯矩
本方案基础板长边从基础梁轴线向外悬挑1m，短边从基础梁轴线向外悬挑1.0m，减去1/2基础梁宽，即为悬臂板的宽度。

7.2基础梁的计算
三角形或梯形面积内作用有向上的地基净反力，等效于在横、纵梁上分别作用有向上三角形或梯形分布的荷载，最大值为：

7.2.1、边缘横梁JL1
梁长，荷载由两部分组成：边缘悬臂板传来的均布荷载
梯形荷载，最大值为,转化为均布的当量荷载

两跨连续梁，受均布荷载作用。

支座弯矩：
跨中最大弯矩，跨中最大弯矩分别有均布荷载及梯形荷载q叠加求出，对均布荷载：

对梯形荷载（边跨，工2跨）

支座剪力。剪力由三部分荷载产生：均布荷载，梯形荷载和支座弯矩为：

剪力图和弯矩如图所示：

7.2.2中间横梁JL2
JL2承载两侧传来的梯形荷载，

均布当量荷载为：
支座弯矩

②跨中最大弯矩。跨中最大弯矩近似由下式求得（边跨）

③支座剪力
剪力由两部分荷载产生，梯形荷载和支座弯矩，即

内力如图：

7.2.3边缘纵梁JL3
梁长，荷载由两部分组成：
边缘悬臂板传来的均布荷载
三角形分布荷载，最大值为
转化为均布当量荷载为
均布荷载为：
①支座弯矩
利用5跨连续梁系数表，支座弯矩为

②跨中最大弯矩
边跨：

第二跨：

中间跨：

③支座剪力

内力如图四所示：
7.2.4中间纵梁JL4
作用在JL4上的是三角形荷载，梁的两边都有荷载，故
转化为均布的当量荷载
①支座弯矩：利用5跨连续梁系数表，支座弯矩为

②跨中最大弯矩
边跨：

第二跨：

中间跨：

③支座剪力

剪力图和弯矩如图所示：

八、 梁板配筋计算
8.1底板配筋
保护层厚度70mm，短边钢筋截面有效高度为：，长边钢筋界面有效高度
筏板采用C40混凝土： ，
受力纵筋钢采用HRB400钢筋：
箍筋选用HRB335()
配筋取横向1米为单位宽度，采用双层双向配筋。满足照构造要求的最小配筋面积：

8.1.1板顶部（跨中最大弯矩）：
横向配筋（短边X方向）：

截面抵抗矩系数

相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配置板底非贯通纵向筋，实配直径10mm，间距100mm的III级钢，。
纵向配筋（长边Y方向）：

截面抵抗矩系数

相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配置板底非贯通纵向筋，实配直径10mm，间距100mm的III级钢，。
8.1.2板底部（取支座最大弯矩）：
横向配筋（短边X方向）：

截面抵抗矩系数

相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配置板底非贯通纵向筋，实配直径14mm，间距110mm的III级钢，。伸出长度。
纵向配筋（长边Y方向）：

截面抵抗矩系数

相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配置板底非贯通纵向筋，实配直径14mm，间距130mm的III级钢，。伸出长度。

板底贯通受力筋按构造配置，实配直径10mm，间距100mm的III级钢，。
悬挑办四个板角配置放射状的附加钢筋各5根，直径10mm的HRB400钢筋，伸入支座长度为1000mm。
8.2基梁配筋
设计中基梁尺寸为500mm×1200mm。按双筋梁计算。基础梁采用C40混凝土，，
受力钢筋采用HRB400钢筋：
最小配筋率
受力筋最小钢筋面积：

混凝土构件的安全等级定为二级，
混凝土保护层厚度为，且下部配双排纵筋
因此，界面有效高度为

8.2.1边缘横梁JL1配筋
纵筋：
支座B
①界面抵抗拒系数：

②计算相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

④最小配筋率

因此按配置底部贯通纵筋与非贯通纵筋纵向钢筋。实配双排各4根III级钢，直径选用28mm，。
跨中负弯矩处：
①计算：

②计算相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按最小配筋率配筋，顶部贯通纵筋选配4根III级钢，直径选用28mm，，底部贯通纵筋选用4根III级钢,直径28mm的钢筋。选配纵筋如下图。
箍筋：
验算最小截面条件：

此值大于各截面中最大的剪力值,故截面尺寸都符合要求。
无腹筋梁收件承载力

支座B：,因此必须按照计算配置箍筋
最小配箍率

配筋率
，满足。
因此配置四肢箍II级钢，直径为14mm的箍筋，间距500mm。
实有，满足
支座A：,
仅需按构造配筋，选配四肢箍二级钢，直径8mm，间距400mm。
配箍筋如图：

8.2.2中间横梁JL2配筋：
纵筋：
支座B
①界面抵抗拒系数：

②计算相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配置底部贯通纵筋与非贯通纵筋纵向钢筋。实配上排2@18+2@36、下排4@36，III级钢，。顶部贯通钢筋按构造要求配置架立筋四根直径28mm的III级钢。
跨中负弯矩处：
①计算：

②计算相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配筋，配置顶部贯通纵筋与非贯通纵筋，实配上排4@28、下排2@28，III级钢，，底部贯通刚筋按要求配置四根III级钢,直径36mm的钢筋。选配纵筋如下图。
箍筋：
支座B：,因此必须按照计算配置箍筋
，满足。
因此配置四肢箍II级钢，直径为14mm的箍筋，间距300mm。
实有，满足
支座A：,
仅需按构造配筋，选配四肢箍二级钢，直径8mm，间距400mm。
配箍筋如图：

8.2.3边缘纵梁JL3
纵筋：
支座B
①界面抵抗拒系数：

②计算相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配置底部贯通纵筋与非贯通纵筋纵向钢筋。实配双排各4根III级钢，直径为18mm，。顶部贯通钢筋按构造要求配置架立筋直径22mm、25mm的III级钢各2根。
跨中最大负弯矩处：
①计算：

②计算相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配筋，配置顶部贯通纵筋，实配2@22+2@25，III级钢，，底部贯通刚筋按要求配置四根III级钢，直径18mm的钢筋。选配纵筋如下图。
箍筋：
支座A：,
仅需按构造配筋，选配四肢箍二级钢，直径8mm，间距400mm。
支座B：,因此必须按照计算配置箍筋
，满足。
因此配置四肢箍II级钢，直径为12mm的箍筋，间距400mm。
实有，满足
支座C：,
仅需按构造配筋，选配四肢箍二级钢，直径6mm，间距400mm。
配箍筋如图：

8.2.4、中间纵梁JL4
纵筋：
支座B
①界面抵抗拒系数：

②计算相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配置底部贯通纵筋与非贯通纵筋纵向钢筋。实配上排2@28、下排4@28，III级钢，。顶部贯通钢筋按构造要求配置架立筋四根直径28mm的III级钢。
跨中最大负弯矩处：
①计算：

②计算相对受压区度:
。满足
③受拉纵筋总截面积：

因此按配置顶部贯通纵筋，实配2@28+2@32，III级钢，，底部贯通刚筋按构造要求配置四根直径28mm的III级钢筋。选配纵筋如下图。
箍筋：
支座A：
仅需按构造配筋，选配四肢箍二级钢，直径8mm，间距400mm。
支座B：,因此必须按照计算配置箍筋
，满足。
因此配置四肢箍II级钢，直径为12mm的箍筋，间距400mm。
实有，满足
支座C：,因此必须按照计算配置箍筋
，满足。
因此配置四肢箍II级钢，直径为6mm的箍筋，间距500mm。
实有，满足
配箍筋如图：

基础梁构造纵筋：
在梁的两个侧面沿高度配置直径14mm、间距为200mm的纵向构造钢筋，以抑制垂直裂缝的开展。
九、心得体会
两周的课程设计即将结束，虽然时间有点短，可是学到的东西却很多，于此同时也有很多方面值得我们反思。这次的课程设计让我们知道自己平时的学习的不踏实，基础知识不牢固。还好在课程设计的同时，我们将之前的不足补充了起来。这次课程设计也让我明白理论知识同实际相联系的重要性，发现和补充了平时学习中的不足，梳理了知识网络。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。经过这次课程设计，我掌握了基础工程的设计内容和步骤；熟悉了土层的性质及其需要处理的方式；经过查询资料，也了解了基础梁的配筋原理。
在这学期的课程设计过程中，不但培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课设中，我们学会了很多学习的方法。而这才是日后最实用的东西。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助，对以后的路更有把握！

十、参考文献
【1】 《建筑地基基础设计规范》GB50007-
【2】 《建筑抗震设计规范》GB50011-
【3】 《混凝土结构设计规范》GB50010-
【4】 《混凝土结构设计原理》东南大学 年建筑工业出版社
【5】 《基础工程》闫富有 年中国电力出版社
【6】 《高层建筑基础工程》丁翠红 年建筑工业出版社