基礎(chǔ)工程箱形基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、 基礎(chǔ)工程箱形基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 姓名：xx 學(xué)號：xx 班級：xx 指導(dǎo)老師：xx 基礎(chǔ)工程箱形基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)一、概述（構(gòu)成 特點(diǎn) 內(nèi)容 設(shè)計(jì)原則）(一) 構(gòu)造：箱基是由頂板，底板，外墻和內(nèi)墻組成的。詳見圖示 箱型基礎(chǔ)空間整體結(jié)構(gòu)示意圖一般由鋼筋混凝土建造，空間部分可設(shè)計(jì)成地下室，作地下商城，停車場等，是多層和高層建筑中廣泛采用的一種基礎(chǔ)形式。(二) 箱基具有的特點(diǎn)1.具有很大的剛度和整體性，可以有效的調(diào)整基礎(chǔ)的不均勻沉降；2.抗震性能好；3.有較好的補(bǔ)償性，因?yàn)橄湫突A(chǔ)埋深較大，使得基底自重應(yīng)力與基底接觸壓力相近，因此大大減小了基底附加應(yīng)力，使得基礎(chǔ)不會產(chǎn)生較大的沉降，同時(shí)承載力也滿足要求，從而有

2、效的發(fā)揮了箱基的補(bǔ)償作用。(三) 箱基設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容1. 確定箱基的埋置深度；2. 進(jìn)行箱基的平面布置及構(gòu)造設(shè)計(jì)；3. 根據(jù)箱基的平面尺寸驗(yàn)算地基承載力；4. 箱基的沉降和整體傾斜驗(yàn)算；5. 箱形基礎(chǔ)內(nèi)力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(四) 箱基的設(shè)計(jì)原則1. 對于天然地基上的箱基，箱基設(shè)計(jì)包括地基承載力驗(yàn)算，地基變形計(jì)算，整體傾斜驗(yàn)算等，驗(yàn)算方法與筏形基礎(chǔ)相同。2. 具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)注意由于箱形基礎(chǔ)埋置深度較大，通常置于地下水位以下，此時(shí)計(jì)算基底平均附加壓力時(shí)應(yīng)扣除水浮力。當(dāng)箱基埋置地下水位以下時(shí)，要重視施工階段中的抗浮穩(wěn)定性。箱基施工中一般采用井點(diǎn)降水法，使地下水位維持在基底以下以利施工。在箱基封完底讓地

3、下水位回升前，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的重量，保證抗浮穩(wěn)定系數(shù)不小于1.2，否則應(yīng)另擬抗浮措施。此外，底板及外墻要采取可靠的防滲措施。3. 在強(qiáng)震，強(qiáng)臺風(fēng)地區(qū)，當(dāng)建筑物比較軟弱，建筑物高聳，偏心較大，蠻深較淺時(shí)，有必要作水平抗滑穩(wěn)定性和整體傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算，其驗(yàn)算方法可參與有關(guān)文獻(xiàn)二、構(gòu)造要求1箱型基礎(chǔ)的平面尺寸應(yīng)根據(jù)地基強(qiáng)度，上部結(jié)構(gòu)的布局和荷載分布等條件確定。在均勻地基條件下，箱形基礎(chǔ)的基底平面形心宜與上部結(jié)構(gòu)豎向荷載重心相重合，當(dāng)偏心較大時(shí)，可使箱型基礎(chǔ)底板四周伸出不等長的短懸臂以調(diào)整底面形心位置，在永久荷載與樓9（屋）面活荷載長期效應(yīng)組合下，偏心距宜符合下式要求： 式中W與偏心距方向一致的基礎(chǔ)底

4、面邊緣抵抗矩，m3； A基礎(chǔ)底面積，m2。 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，也可控制偏心距不大于偏心方向基礎(chǔ)邊長的1/60。2箱型基礎(chǔ)的高度（底板底面到頂面的外包尺寸）應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)剛度和使用要求，一般取建筑物高度1/81/12，也不宜小于箱型基礎(chǔ)長度1/8。3.基礎(chǔ)的頂，底板厚度應(yīng)按跨度，荷載，反力大小確定，并應(yīng)行斜截面抗剪強(qiáng)度和沖切驗(yàn)算。頂板厚度不一小于200mm，底板厚度不宜小于300mm。4.箱型基礎(chǔ)的墻體是保證箱型基礎(chǔ)整體剛度和縱橫方向抗剪強(qiáng)度的重要構(gòu)件。外墻沿建筑物四周布置，內(nèi)墻一般沿上部結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)和剪力墻縱橫均勻布置。墻體要有足夠的密度，要求平均每平方米基礎(chǔ)面積上墻體長度不得小于400mm或墻

5、體水平截面積不得小于基礎(chǔ)面積的1/10，其中縱墻配置不得小于墻體配置量的3/5，且有不少于三道縱墻貫通全長。墻體的厚度應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力情況確定，外墻厚度不宜小于250mm，內(nèi)墻厚度不宜小于200mm。5.箱型基礎(chǔ)的墻體應(yīng)盡量不開洞或少開洞，并應(yīng)避免開偏洞和邊洞、高度大于2m的高洞、寬度大于1.2m的寬洞，一個(gè)柱距內(nèi)不宜開洞兩個(gè)以上，也不宜在內(nèi)力最大的端面上開兩相鄰洞口最小凈間距不宜小于1m，否則洞間距不宜小于1m，否則洞間墻體應(yīng)按柱子計(jì)算并采取構(gòu)造措施。開口系數(shù)應(yīng)符合下式要求： =開口面積/墻面積0.46. 底板及內(nèi)外墻的鋼筋應(yīng)按計(jì)算確定，墻體一般采用雙面配筋，橫、豎向鋼筋不宜小于，除上部為剪力

6、墻外，內(nèi)、外墻的墻頂宜配置兩根不小于的鋼筋。頂、底板鋼筋不宜小于。7. 底層柱與箱基交接處，應(yīng)驗(yàn)算墻體的承壓強(qiáng)度，當(dāng)承壓強(qiáng)度不能滿足時(shí)，應(yīng)增加墻體的承壓面積，且墻邊與柱邊或柱角與八字角之間的凈距不宜小于50mm。8. 層現(xiàn)澆柱主筋伸入箱型基礎(chǔ)墻相連的內(nèi)柱，除四角鋼筋直通基底外，其余鋼筋伸入頂板底面以下的長度不小于其直徑的40倍。外柱與剪力墻相連的柱及其他內(nèi)柱的主筋應(yīng)直通到基礎(chǔ)底板的底面。9. 箱在相距40mm左右處應(yīng)設(shè)置一道施工縫，并應(yīng)設(shè)在柱距三等分的中間范圍內(nèi)，施工縫構(gòu)造要求如圖2.71所示。10. 箱型基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于=20 ,并應(yīng)采用密實(shí)混凝土剛性防水。11. 當(dāng)高層建筑的地

7、下室采用箱型基礎(chǔ)，且地下室四周回填土分為分層實(shí)時(shí)，上部結(jié)構(gòu)的部位可按下列原則確定：a) 單層地下室為箱基，上部結(jié)構(gòu)為框架、剪力墻或框剪結(jié)構(gòu)時(shí)，上部結(jié)構(gòu)部位可取箱基的頂部（圖2.72（a）b) 采用箱基的多層地下室，對于上部結(jié)構(gòu)為框架、剪力墻或框剪結(jié)構(gòu)的多層地下室，當(dāng)?shù)叵率业膶娱g側(cè)移剛度大于等于上部結(jié)構(gòu)層間側(cè)移的1.5倍時(shí)，地下一層結(jié)構(gòu)頂部可作為上部結(jié)構(gòu)的部位（圖2.72（kN/m3），否則認(rèn)為上部結(jié)構(gòu)在箱基頂部。上部結(jié)構(gòu)為框架或框架剪結(jié)構(gòu)，其地下室墻的間距尚應(yīng)符合表2.72的要求； 表2.72地下室墻的間距 非抗震設(shè)計(jì) 抗震設(shè)防烈度 6度，7度 8度 9度4KN/M3且60m 且且且 注：KN

8、/M3為地下一層結(jié)構(gòu)頂板寬度。c) 對于上部為框筒或筒中筒結(jié)構(gòu)的地下室，當(dāng)?shù)叵乱粚咏Y(jié)構(gòu)頂板整體性較好，平面剛度較大且無大洞口，地下室的外墻能承受上部結(jié)構(gòu)通過地下一層頂板傳來的水平力或地震作用時(shí)，地下一層結(jié)構(gòu)頂部可作為上部結(jié)構(gòu)的部位 12. 當(dāng)考慮上部結(jié)構(gòu)固在箱型基礎(chǔ)的頂板上或地下一層結(jié)構(gòu)頂部時(shí)，箱基或地下一層結(jié)構(gòu)頂板除滿足正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力要求外，其厚度尚部小于200mm。對框筒或筒中筒結(jié)構(gòu)，箱基或地下一層結(jié)構(gòu)頂板與外墻連接處的截面，尚應(yīng)符合下列條件： 非抗震設(shè)計(jì) 抗震設(shè)計(jì) 式中 混凝土軸心受壓強(qiáng)設(shè)計(jì)值； 沿水平力或地震力方向與外墻連接的箱基或地下一層結(jié)構(gòu)頂板的寬度； 箱基或地

9、下一層結(jié)構(gòu)頂板的厚度； 上部結(jié)構(gòu)傳下來的計(jì)算截面處得水平剪力設(shè)計(jì)值； 地震效應(yīng)組合時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳來的計(jì)算截面處得水平地震剪力設(shè)計(jì)值； 承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取0.85。三、荷載計(jì)算 某建筑物采用箱型基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)為12層框架結(jié)構(gòu)，底層頂層層高為3.8m，標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.2m結(jié)構(gòu)平面如圖2.78（a）所示，框架縱向梁截面為0.25mX0.45m,柱截面為0.5mX0.5m。上部結(jié)構(gòu)作用在基礎(chǔ)上的荷載如圖2.78（b）所示，每一豎向荷載為橫向4個(gè)柱荷載之和，橫荷載偏心距為0.1m。 箱型基礎(chǔ)高4m，埋深-6.0m，室內(nèi)外高差0.5m，箱基頂板厚0.35m，底板厚0.5m，底板挑出0.5m,內(nèi)墻厚0.

10、20m，外墻厚0.30m。 地基土層分布如圖2.79所示，屬非地震區(qū)。箱基混凝土強(qiáng)度等級C20，采用級鋼筋。圖2.78圖2.79 工程地質(zhì)剖面1縱向： 80750X9+9500X2+9800X2+6200X2)KN=129750KN =(9500-8750)x12+(9800-8750)x16+(9800-8750)x20+(9500-8750)x24=64800 kN/mq=(35+12.5)x15 kN=712.5 kN(箱基底板、內(nèi)外墻等重35kN/m3,底板重12.5kN/m3)橫向：取一個(gè)開間計(jì)算。P=8750kNM=8750x0.10kN*m=875kN*mq=(35+12.5)x

11、4kN=190kN2地基承載力驗(yàn)算地基承載力設(shè)計(jì)值：=+ P24公式2.9=140+0+1.1x18(5.5-0.5)kN/m²=239kN/m²1.2fa=1.2x239kN/m3=287kN/m² P30公式2.15圖2.80 荷載計(jì)算結(jié)果基底平均反力:p=+(35+12.5)kN/m²=200.4kN/m²<fa P94公式2.150縱向：=(200.4)kN/m²=(200.4±8)kN/m²=208.4/187.5kN/m²<1.2f,>0 P30公式2.16 2.17橫向：=

12、(200.4)kN/m3=(200.4±8)kN/m3=208.4/187.5kN/m3<1.2),>0 P30公式2.16 2.174. 基礎(chǔ)沉降計(jì)算(不考慮回彈影響),按規(guī)范沉降計(jì)算公式： P33公式2.25式中沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取=0.7。按標(biāo)準(zhǔn)荷載估算得基底平均反力p=175kN/m3,則基底附加壓力基底沉降計(jì)算深度 取 P35公式2.29 基礎(chǔ)沉降計(jì)算見表2.30。基礎(chǔ)沉降計(jì)算表2.30 L/B 28.5/7.5=3.8 0 5 1222 00.671.62.93 4*0.25=14*0.2439=0.97564*0.2147=0.85884*0.1731=0.

13、6924048810.3115.234.885.434.92600012000150000.0620.0340.025 0.121基礎(chǔ)最終沉降量 4.基礎(chǔ)橫向傾斜計(jì)算 計(jì)算簡圖如圖2.81所示，計(jì)算a、b兩點(diǎn)的沉降差，然后技術(shù)基礎(chǔ)的橫向傾斜。圖2.81 基礎(chǔ)橫向傾斜計(jì)算簡圖由標(biāo)準(zhǔn)荷載估算的基地的附加壓力分布如圖2.81所示，a、b兩點(diǎn)的沉降差分別按均布壓力和三角形分布應(yīng)力疊加而得，建設(shè)過程從略，由a、b兩點(diǎn)的沉降差為: 故橫向傾斜 而yi許橫向傾斜為 故 。5.基底反力計(jì)算根據(jù)實(shí)測基底反力系數(shù)法，將箱基底面劃分為40個(gè)區(qū)格(橫向5個(gè)區(qū)格，縱向8個(gè)區(qū)格)，L/B57/15=3.8,近試取L/B=

14、4，查表2.28可得區(qū)格的反力系數(shù)，為簡化進(jìn)試，認(rèn)為個(gè)橫向區(qū)格反力系數(shù)相等，故取其平均值，縱向各區(qū)格的平均反力系數(shù)為： 其余4區(qū)格反力系數(shù)與以上反力系數(shù)對稱。由于軸心荷載引起的基底反力 故各區(qū)段的基底反力為： 其余4區(qū)格反力系數(shù)與以上基底反力對稱，如圖2.82(a)所示。圖2.82 基地反力縱向彎矩引起基礎(chǔ)邊緣的最大反力為： 為簡化計(jì)算，縱向彎矩引起的反力按直線分布，如圖2.82(b)所示，取每一區(qū)段的平均值與軸心荷載作用下的基底反力疊加，得各區(qū)段的基底總反力，如圖2.82(c)所示?；變舴戳榛胤戳鄢浠灾?，即： 式中q為箱基自重，q=47.5x15=2.5kN,最后得各區(qū)段的凈反力

15、，如圖2.82（d）所示。6.箱基內(nèi)力計(jì)算本例上部結(jié)構(gòu)為框架體系，箱基內(nèi)力應(yīng)同時(shí)考慮整體彎曲和局部彎曲反力,分別計(jì)算如下：a.整體彎曲計(jì)算1.整體彎曲產(chǎn)生的彎曲M計(jì)算簡圖如圖2.83，在上部結(jié)構(gòu)和基底反力作用下，由靜力平衡條件得跨中最大彎矩：M=2838x7.5x24.75+2285x7x17.5+2178x7x10.5+2117x7x3.5-500x28.31-6200x28-9500x24-9800x16-9800x20-9500x12-8750x8-8750x4=3.1x104kN*m圖2.83 整體彎曲計(jì)算簡圖2.計(jì)算箱基剛度EgIg箱基橫向截面按工字型計(jì)算，如圖2.84所示。 圖2.

16、84箱機(jī)橫截面慣性矩計(jì)算簡圖 求中性軸的位置：Y=(14x0.35+3.15x1+15x0.5)=14x0.35(4-)+1x3.15(3.15/2+0.5)+0.5x15x得y=1.75mIg=3計(jì)算上部結(jié)構(gòu)總折算剛度梁慣性矩梁的線剛度：柱的線剛度:開間m=14，橫向4榀框架，現(xiàn)現(xiàn)澆樓面梁剛度增大系數(shù)1.2，總折算剛度為：計(jì)算箱基承擔(dān)的整體彎矩P97公式2.155以上計(jì)算中局部彎曲計(jì)算以縱向跨中底板為例?；變舴戳?yīng)扣除底板自重，即：取基底平均反力系數(shù) P95表2.28故實(shí)際基底凈反力為：支承條件為外墻簡支、內(nèi)墻固定，故按三邊固定一邊簡支板計(jì)算內(nèi)力，計(jì)算簡圖如圖2.85所示。 圖2.85局部彎曲計(jì)算簡圖跨中彎矩：支座彎矩：以上計(jì)算中0.8為局