1、箱形基礎設計摘要：基礎的設計不僅要考慮上部結構的具體情況和要求，還要注意地層的具體條件。通過完成基礎的設計，進一步了解基礎設計的原理和計算方法，更多的認識相關的設計規范，有助于我們對基礎設計的初步掌握。一、箱形基礎課程設計任務書1、工程概況 某12層建筑上部采用鋼筋混凝土框架剪力墻結構，±0.00以上高度39.0m，標準層高3.2m，頂層高3.8m（±0.00相當于箱形基礎頂面標高，室內外高差0.5m）,框架結構，縱向梁截面為0.35m×0.45m，柱截面為0.7m×0.7m。地下一層，采用箱形基礎，上部結構及箱形基礎條件如圖所示。2、設計資料（1）抗震

2、設防：8度近震。（2）工程地質條件：如圖所示。（3）上部結構荷載：見表所示。（4）土壓力計算指標：填土的黏聚力c=0，內摩擦角=20°()，天然重度，地表均布活荷載q=10KN/m2。(5)材料：混凝土±0.00以上C30，以下C20，抗滲強度等級>S。表一 ±0.00處豎向集中荷載標準值（KN）軸線號ABCD恒載活載恒載活載恒載活載恒載活載11166.3190.11418.8258.11418.9258.11676.6190.122009.6381.22424.5570.22692.2570.22288.1381.232002.6381.22393.457

3、0.22692.8570.22340.9381.242023.8381.22379.2570.23117.3570.22542.1381.251892.3381.22430.9570.22688.6570.22530.3381.262013.7381.22430.3570.22430.3570.22013.8381.272060.6381.22209.1570.22509.1570.22060.3381.282301.9381.22470.5570.22532.7570.22269.1381.292003.8381.22390.1570.22680.7570.22241.8381.210201

4、0.3381.22435.5570.22650.5570.22280.1381.2111174.2190.11425.1258.11420.1258.11659.6190.1表二 各層水平地震力（橫向）（KN）層號123456789101112水平地震力F100.2190.5295.3400.2495.2550.1650.2680.3750.3800.2810.3860.23、設計任務（1）驗算箱形基礎的尺寸及構造（2）驗算地基的強度及變形（3）箱形基礎結構設計1）確定基底反力分布，計算上部結構物的折算剛度，箱形基礎的剛度。2）箱形基礎的頂板、底板計算（內力、配筋及抗剪強度驗算），頂板和底板橫

5、向只考慮局部彎曲作用，底板縱向考慮整體彎曲和局部彎曲的共同作用。3)箱形基礎的內、外墻體計算（內力、配筋及抗剪強度驗算）。4）繪制箱形基礎的底板配筋圖。二、箱形基礎地基計算1、 驗算箱形基礎的尺寸及構造(1) 箱形基礎的尺寸及構造如下墻體厚度：外墻 300mm 內墻 250mm板厚：頂板 350mm 底板 500mm(2) 箱形基礎水平截面積驗算縱墻水平截面積：（0.3×10×6.0+0.25×10×6.0）×2=66 m2橫墻水平截面積：0.3×（4.8+2.4+4.8）×2+0.25×4.8×18=2

6、8.8 m2墻體總面積：66+28.8=94.8m2基礎面積：（10×6.0+0.5×2）×（4.8+2.4+4.8+0.5×2）=793m2=0.119>1/10 (滿足要求)=0.70>3/5 （滿足要求）（3）基礎高度驗算：箱形基礎高度（總高）h=0.5+3.5+0.35=4.35m>3m且>1/20L=1/20×60=3m=4.35/39=1/8.97,在1/81/12之間，滿足要求。=1/13.79>1/18, 滿足要求。（4）基礎埋深及驗算d=4.35-0.5=3.85m<1/10×39

7、=3.9m, 3.853.9,基本滿足要求。（5）偏心距計算1）結構豎向長期荷載合力作用點位置為：長期荷載=1.0恒載+0.5活載在實際偏心距計算中，應計入箱形基礎自重的影響，對于本題，把箱形基礎自重視為均勻對稱分布，不產生偏心，只考慮上部荷載產生的偏心，不計基礎對偏心的影響。如圖所示，上部結構豎向長期荷載合力作用點位置為：,其中i表示1,2,3，11軸線，其中i表示A,B,C,D軸線式中 第i軸豎向長期荷載總和； 第i軸與x,y軸的距離。代入得： =（9126.3+0.5×1902.8）×6.0+（8396+0.5×1902.8）×12+（8403+0

8、.5×1902.8）×18+（8323.2+0.5×1902.8）×24+（8444+0.5×1902.8）×30+(8269.7+0.5×1902.8) ×36+（5674.2+0.5×1902.8）×42+(9516+0.5×1902.8) ×48+（9476.4+0.5×1902.8）×54+（5779+0.5×1902.8）×60=2894889 KNM =(23407.4+0.5×5648) ×48+(22

9、395.1+0.5×5648) ×7.2+(21718.2+0.5×3811) ×12=590972.6 KNM =87179.8+18918×0.5=96638.8 KN =29.95m =6.12m2）基礎底面形心位置x=30.0m，y=6.0m 。3）驗算偏心距縱向：=0.05m橫向：=0.12m=0.12<0.1,滿足要求。2、 驗算地基承載力及變形(1) 地基承載力驗算箱形基礎頂面積=（60+0.3）×（12+0.3）=741.69m2箱形基礎底面積=（60+0.5×2）×（12+0.5×

10、2）=793m21) 箱形基礎自重及其上活荷載的標準值與設計值 恒載標準值頂板：60.3×12.3×0.35×25=6489.8 KN底板：61×13×0.5×25=9912 KN縱墻：66.0×3.5×25=5775 KN橫墻：28.8×3.5×25=2520 KN合計=24697.3 KN活載標準值=1.5×741.69+1.5×793=2302 KN (頂板和底板)=+=24697.3+2302=26999.3 KNP=+=1.2恒載+1.4活載=1.2×24

11、679.3+1.4×2302=32859.56 KN2）上部豎向荷載標準值與設計值 =87179.8+18918=106097.8 KN N=1.2×87179.8+1.4×18918=131100.96 KN3）基礎底面荷載標準值與設計值+=26999.3+106097.8=133097.1 KNP+N=32859.56+131100.96=163960.52 KN4）豎向荷載偏心產生的力矩 =106097.8×0.12=12731.7 KN =106097.8×0.05=5304.89 KN5）水平地震力對基底的力矩(橫向) =860.2&

12、#215;43.35+810.3×39.55+800.2×36.35+750.3×33.15+680.3×29.95+650.2×26.75+550.1×23.55+495.2×20.35+400.2×17.15+295.3×13.95+190.5×10.75+100.2×7.55=197884.01KN6）基底反力式中 基底反力平均值； +基礎底面荷載標準值； 基底反力的最大值、最小值；，豎向荷載偏心產生的力矩；,基礎底面縱橫方向的抵抗矩。對于本題，有=m3=1718.17m3P=1

13、67.8- 167.8-7.41-0.66=159.73 kpa167.8+7.41+0.66=175.87kpa考慮水平地震力時， 式中 考慮水平地震作用時的地基最大壓力； 水平地震力對基底產生的力矩； 與地震力組合時，上部荷載在橫向偏心引起的力矩，取值為=1.2（恒載+0.5活載） =1.2×(87179.8+0.5×18918) ×0.12=13916 KN·m代入得： =167.8+=325.6 kPa（2）地基承載力特征值 根據場地地質條件，地基承載力特征值按建筑地基基礎設計規范（GB5007-2002）確定，其修正值為： 式中 修正地基承載力

14、特征值； 地基承載力特征值； ，地基承載力修正系數，基底以上土類按濕陷性黃土地區建筑地基基礎設計規范規定由表查得： 基礎以下土的重度，地下水位以下取浮重度； 基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位以下取浮重度； b基礎底面寬度，當b<3m時，按3m計；當b>6m時，按6m計； d基礎埋置深度，對于箱形基礎，從室外底面標高算起，當d<1.5m時，按1.5m計。表三 承載力修正系數土的類別淤泥和淤泥質土01.0人工填土e或I大于等于0.85的黏性土01.0紅粘土含水比>0.8含水比0.800.151.21.4大面積壓實填土壓實系數大于0.95、粘粒含量最大密度大于2.1t/

15、m3的級配砂石001.52.0粉土粘粒含量粘粒含量0.30.51.52.0e或I大于等于0.85的黏性土粉砂、細砂（不包含很濕與飽和時的稍密狀態）中砂、粗砂、礫砂和碎石土0.32.03.01.63.04.4注：強風化和全風化的巖石，可參照風化成的相應土類取值，其他狀態下的巖石不修正； 地基承載力特征值按深層平板載荷試驗確定，取0。查表得： =230kPa , =0.3, =1.5, =18KN/m3 b=13m>6m 按6m計 d=4.35-0.3=4.05m =代入得： =230+0.3×18×(6-3)+1.5×17.88×(4.05-0.5)

16、 =341.1kPa（3）驗算：=16708kPa<=341.1kPa (滿足要求)=175.87kPa<1.2=409.68kPa(滿足要求)P=159.73kPa>0 (滿足要求)=325.6kPa<1.2=1.2×=1.2×1.3×341.4=532.6kPa (滿足要求)上式中為地基土抗震承載力設計值，為地基土抗震承載力調整系數。3、 地基變形驗算地基變形采用分層總和法計算，根據建筑地基基礎設計規范（GB 5007-2002），沉降計算公式為 式中 s地基最終沉降量，mm; 沉降計算經驗系數，根據地區沉降觀測資料及經驗確定，也可采用

17、表值； 對應于荷載效應準永久組合時的基底附加壓力，=P,其中P為荷載效應準永久組合時對應的基底附加壓力，、d意義同前，kPa；表四 沉降計算經驗系數基底附加壓力基底下圖的壓縮模量（MPa）（當量值）2.54.07.015.020.0>1.41.31.00.40.21.11.00.70.40.2注：為變形計算深度范圍內壓縮模量的當量值，=，為第i層土附加應力系數沿土層厚度的積分值?；A底面下第i層土的壓縮模量，MPa； 、基礎底面至第i層土、第i-1層底面的距離，m; 、基礎底面計算點至第i層土，第i-1層土底面范圍內的平均附加應力系數，可按地基基礎規范附錄K采用。n地基沉降計算深度范圍內

18、所劃分的土層數。對于本題，有 由于=95.4kPa<0.75=0.75×230=172.5kPa,故查表可得： 細砂層以下的土的密度較大，變形較小，忽略其引起的沉降，取受壓層厚度為7.05m 。計算下圖所示基礎o、a、b點的沉降。（1） o點的沉降將基礎分為4塊，按部分綜合角點法計算。1/b=30.5/6.5=4.69, z/b=7.05/6.5=1.08查表得 0.2338代入得: =0.4=16.77mm（2） a,b點的沉降如圖所示，a,b兩點由荷載效應準永久值組合產生的基底壓力P，為 =式中 意義同前； 上部豎向荷載偏心在基礎橫方向產生的力矩標準值； 基礎橫向抵抗矩。

19、=（87179.8+18918）×0.12=12731.7 KN·m代入得：=kPa基底附加壓力為 ×4.05=102.8kPa ×4.05=88.0kPa1） a點的沉降 =均布荷載引起的沉降+三角形分布的荷載引起的沉降將基礎分為兩塊，按分部結合角點法求。對于， 查表得 0.2463代入得 =0.4×（7.05×0.2463×2-0）=8.15mm對于， 查表得 0.2091 =0.4×（0.2091×7.05×2-0）=1.16mm =+=8.15+1.16=9.31mm2） b點的沉降 =

20、均布荷載引起的沉降+三角形分布荷載引起的沉降 =8.15mm對于 ， 查表得 0.0368 =0.4× =+=8.15+0.2=8.35mm（3） 箱形基礎橫向傾斜 =0.00007（4） 橫向傾斜驗算 =0.00330.0022>=0.00007 (滿足要求)三、箱形基礎結構設計根據高層建筑箱形基礎與筏形基礎技術規范（JGJ 699），當箱形基礎符合構造要求時，結構設計可不考慮風荷載及地震作用的影響。1、 頂板計算（1） 地下室房間頂板 局部彎曲產生的彎矩采用根據彈性薄板理論公式編制的實用表格進行計算，地下室底板可視為支承在箱形基礎墻體上的連續板，其內區格板邊界可視為固定，邊

21、角區格的外邊界根據墻對板的實際約束情況確定，本題近似按固定邊考慮，如圖所示。荷載：板自重0.35×25=8.8 KN/m2活荷載1.5 KN/m2荷載設計值 1.2×8.8+1.4×1.5=12.7 KN/m2 =0.8>0.5按四周邊固定的雙向板計算。有雙向板計算系數表得 =0.0271×12.7×4.82=7.9 KN·m =-0.06664×12.7×4.82=-18.8 KN·m =0.0144×12.7×4.82=4.2 KN·m =-0.0559×

22、12.7×4.82=-16.4 KN·m地下室頂板配筋見表五，表中板寬b=1000mm，板的有效高度=350-35=315mm，混凝土軸心抗壓強度設計值 ，鋼筋抗拉強度設計值。表五 地下室房間頂板配筋位置M（N）（N）（mm2）配筋實配面積7.9×1060.953×1090.00830.995883.9512200565-18.8×1060.953×1090.01970.99200.95122005654.2×1060.953×1090.00440.997844.5412200565-16.4×1060.

23、953×1090.01720.9913175.0712200565注：實際配筋按構造要求配置。（2） 走道頂板按兩端固定的單向板計算，取b=1000mm，、及荷載取值與房間頂板相同，計算簡圖如圖所示。=3.1 KN·m= -6.2 KN·m配筋：跨中、支座均選12200，A=565mm2,按構造配筋。（3）頂板斜截面抗剪承載力驗算對鋼筋混凝土板，一般不配置抗剪鋼筋，由混凝土抵抗剪力，因此頂板厚度要滿足下式要求。 式中 V板所受的剪力減去剛性角范圍內的荷載； 混凝土軸心抗拉強度設計值； b計算所需的板寬度； h板的有效高度。其中：=1.1 N/mm2 , b=480

24、0, h=350-35=315mm圖中陰影面積s= V=12.7×6.17=78.36 KN0.7=0.7×1.1×4800×315=1164240 N =1164.24 N >V=78.36 KN (滿足要求)2、 底板計算（1） 底板斜截面抗剪承載力驗算及抗沖切承載力驗算1） 斜截面抗剪承載力驗算 按下式驗算： =(800/)1/4, 800mm , 取=800mm荷載設計值 p=167.8kPa圖中的陰影面積為： S=1/2(1.2+4.795) ×2.4-0.59)=5.4m2 V=167.8×5.4=906.12 KN

25、 , =(800/)1/4=1.0 =0.7×1×1.1×(4550-2×465) ×465=1296141 N =1296.14 KN> V=906.12 KN (滿足要求)2） 抗沖切承載力驗算底板抗沖切承載力應滿足一下要求： 式中 墻體對底板45°剛性角以外陰影部分面積S上的地基土平均凈反力設計值，其中為扣除箱底板自重后的基底凈反力，S為圖中陰影部分圖形面積； 混凝土抗拉強度設計值； 距墻邊/2處的周長； 沖切破壞錐體的有效高度。 受沖切承載力截面高度影響系數，當h800時，取1.0；h200時，=0.9；其中，=p-底板

26、自重及活載設計值 =167.8-=150.7kPa S=4.795×3.62=17.4m2 =2×(4.8-0.25-0.465)+2×(6.0-0.125-0.15-0.465)=18.71m =1.1N/mm2 , =9.6 N/mm2 ，=500-35=465mm代入得 150.7×17.4=2622.18 KN =0.7×1.0×1.1×18710×465=6.7×106 N =6700 KN>2622.18 KN (滿足要求)（2） 局部彎曲計算 計算簡圖如圖所示，扣除底板自重及其上活載，

27、荷載設計值為150.7kPa 。=0.8>0.5, 按四周邊固定的雙向板計算。由表得 =0.0271×150.7×4.82=94.09 KN·m =-0.06664×150.7×4.82=-223.6 KN·m =0.0144×150.7×4.82=50 KN·m =-0.0559×150.7×4.82=-194.09 KN·m底板局部彎曲配筋計算見表 ，表中板寬b=1000mm，板的有效高度=500-35=465mm，。表六 底板局部彎曲配筋計算位置M（N）（N）（m

28、m2）配筋實配面積94.09×1062.076×1090.04530.977690.36181501700-223.6×1062.076×1090.1070.943200.9522150253340×1062.076×1090.0190.9944.54與整體彎曲一起考慮-155.27×1062.076×1090.0750.96175.07注：當考慮局部彎曲與整體彎曲疊加時，局部彎曲產生的彎矩，乘系數0.8（當僅考慮局部彎曲時，不乘折減系數）（3）整體彎曲計算1）基底反力箱形基礎底面的長寬比為： 表七 基底反力系數4

29、61.1460.9720.9460.9350.9350.9460.9721.146各區段的基底反力（沿縱向分布的線荷載），其中p=(p+N)/bl=170456.7/793=214.95N/mm2=pB=×214.95×13=2794.35各區段基底反力區段12345678基底反力（KN/m）3202.32716.12643.52612.72612.72643.52716.13202.3=-箱基自重的設計值=-32859.6/61=-538.7扣除箱形基礎自重后的基底反力見下表 扣除箱形基礎自重后的基底反力區段12345678（KN/m）2663.62177.42104.8

30、207420742104.82177.42663.6根據上述計算，得到整體彎曲內力計算簡圖如下圖所示，圖中各軸線荷載為橫向荷載設計值的疊加。2）整體彎曲產生的彎矩及剪力根據上圖，用靜力平衡法求彎矩和剪力。各軸線處的彎矩為： 軸線 =0;軸線 -1140.6軸線 =4198.4由此類推可得到各軸線處的M值。 各軸線處的剪力為：軸線號1234567891011左側07800.77513.26260.239842433.67568.36880.16533.76243.88189.8右側-8180.9-6280.5-6586.4-8898.6-10010.4-4875.7-5102.5-6312.9-

31、7549.97791.803、箱形基礎外墻計算（1）外縱墻計算1）內力計算土壓力計算由于箱形基礎頂、底板對外墻約束較強，因此土壓力按靜止土壓力計算。靜止土壓力系數用下式計算： =1-sin=1-sin20=0.66A.墻頂以上覆土產生的土壓力：=0B地面均布活荷載產生的土壓力： 10×0.66=6.6 kPa設計值=1.4×6.6=9.2 kPaC墻體高度范圍內填土的土壓力：墻頂=0， 墻底=， ,=0.66=19×3.6×0.66=54.17 kPa內力計算內力按彈性理論雙向板計算，將何在分為均勻荷載及三角形分布荷載。對于均布荷載： =0.0342&#

32、215;9.2×3.952=4.91KN·m =-0.075×9.2×3.952=-10.77KN·m =0.0099×9.2×3.952=1.42 KN·m -0.0570×9.2×3.952=-8.18 KN·m 對于三角形： =54.2kPa =0.66>0.5 疊加得 2）正截面承載力計算正截面計算見下表11，表中=300-25=265mm，考慮墻體的構造要求，將支座、跨中鋼筋全部拉通，形成雙面筋。側墻混凝土等級為C25，=1.1，=9.6，=1.0，受力筋為HRB335

33、級，=300。 表 外縱墻正截面配筋計算位置M(N·mm)(N·mm)（）配筋實際面積（） 6.740.02960.9852254.7614200769 6.740.07430.9610655.3714200 769 6.740.00900.994876.7414200769 6.740.04790.9753416.32142007693.4 箱型基礎內墻計算 （1）內縱墻計算 1）墻體剪力計算 分給內縱墻的剪力為（取©縱墻橫墻計算） =式中，內縱墻厚度； 第©縱墻第橫墻處柱子的豎向荷載； 其余符號同前。 對于本題： =0.25m =2688.61.2+570.21.4=4024.6kN = 修正后剪力值為 =-=（）(