柱下独立基础课程设计

目 录 1 选择基础材料 1 2 确定基础埋置深度 2 3 计算地基承载力特征值 3 4 初步选择基底尺寸 4 5 验算持力层的地基承载力 5 6 软弱下卧层的验算 6 7 地基变形验算 7 8 计算基底净反力 8 9 验算基础高度 9 10 基础高度 采用阶梯形基础 10 11 变阶处抗冲切验算 11 12 配筋计算 12 13 确定 A B 两轴柱子基础底面尺寸 13 15 B C 两轴持力层地基承载力验算 14 16 设计图纸 15 柱下独立基础设计柱下独立基础设计 1 工程地质条件 3 岩土设计技术参数 地基岩土物理力学参数如表 1 所示 表 1 250250250250250250250250250250250250 250 250 250 250 250 250 60006000600060006000 30000 54006600 12000 123456 A B C 土 层 编 号 土的名称 重度 kN m 3 孔 隙 比 e 液性 指数 Il 粘聚 力 c kPa 内摩 擦角 压缩 模量 Es MPa 标准贯入 锤击数 N 承载力 特征值 fak kPa 杂填土18 粉质粘土200 650 8434137 56130 粘土19 40 580 7825238 211180 细砂210 623011 616240 强风化砂质 泥岩 221822300 4 水文地质条件 1 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性 2 地下水位深度 位于地表下 1 5m 5 上部结构荷载资料 拟建建筑物是多层全现浇框架结构 框架柱截面尺寸为 500mm 500mm 室外地坪 标高同自然地面 室内外高差 450mm 柱网布置如图 1 所示 图 1 柱网平面布置图 6 上部结构作用 上部结构作用在柱底的荷载效用标准组合值如表 2 所示 上部结构作用在柱底的荷 载效用基本组合如表 3 表 2 柱底荷载效用标准组合值 FkMkVk 题号 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 197515481187140100198464844 2103216151252164125221556052 3109017201312190150242626657 4115018151370210175271717367 5121818731433235193297808374 6128218831496257218325869083 7133919701560284242355969589 814022057161830126637710210498 9150021001650330295395112109110 10159822051727365309428120117114 111360203015902502523601009892 12146020981635280275390105108102 表 3 柱底荷载效用基本组合 FkMkVk 题号 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 1126820121544183130258606258 2134221001627214163288727867 3141822501706248195315818674 4149623601782274228353939588 515842435186330625138610410896 6166724481945334284423112117108 7174125622028369315462125124116 8182326742104391346491133136128 9195027302145429384514146142143 10207828662245455402557156153149 11176826392067325328468130127120 12189827272126364358507137140133 7 材料 基础梁混凝土强度为 C30 受力筋为 HRB400 箍筋采用 HRB335 级钢筋 8 地基基础等级 丙级 2 2 独立基础设计独立基础设计 1 选择基础材料 基础梁混凝土强度为 C30 受力筋为 HRB400 箍筋采用 HRB335 级钢筋 预估基础高度 0 75m 2 选择基础埋置深度 根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取 号土层 杂填土 层厚约 0 5m 含部分建筑垃圾 号土层 粉质粘土 层厚 1 2m 软塑 潮湿 承载力特征值fak 130kPa 号土层 粘土 层厚 1 5m 稍湿 承载力特征值fak 180kPa 号土层 细砂 层厚 3 0m 中密 承载力特征值fak 240kPa 号土层 强风化砂质泥岩 很厚 中密 承载力特征值fak 300kPa 1 1 确定基础的埋置深度 确定基础的埋置深度 号土层 染填土 层厚约 0 5m 含部分建筑垃圾 号土层 粉质黏土 层厚 1 2m 软塑 潮湿 承载力特征值 fak 130KPa 号土层 黏土 层厚 1 5m 可塑 稍湿 承载力特征值 fak 180KPa 号土层 细砂 层厚 2 7m 中密 承载力特征值 fak 240KPa 根据设计规范和经验可知 和 号土层均不宜做为持力层 故考 虑 号土层作 为持力层 并且下挖持力层 0 5m 处作为基础的底面 取室外地坪到基础底面为 d 0 5 1 2 1 5 0 5 3 7m 由于室内外的高差为 450mm 所以基础的平均埋深为 3 7 4 15 2 3 925m avg d 具体细节如上图 基础剖面图所示 2 2 计算修正后的地基承载力特征值 计算修正后的地基承载力特征值 kpadf mKN aka 33 371 5 07 3 68 130 3240 5 0 f 68 13 7 3 5 0 1021 5 1 104 19 2 0 1020 0 1205 018 0 39 7 62 0e 14 md 3 m d 即有 重度 地基以上土的加权平均 可知础工程 表查找教材 土力学与基 知层为细沙持力层 查表根据设计资料可知 第 3 3 确定基础地面尺寸 确定基础地面尺寸 A A 轴 轴 满足要求 荷载偏心距根据设计资料可求得总取 故其面积为 Kpak Kpak KK k k KK K GK wwGa K b e bl GF p m L GF M F M e mlm KNAdG m hd F A 96 438max 838 118min max min agv 2 agv p 3 2 22 0 6 1 6 23 2 5 3281339 6 1 43 0 6 m22 0 5 3281339 75 096284 6 2 3 2b 5 328425 210 205 12032 000 6 653 4 425 2 10 20 5 120 33 371 1339 4 1 1 1 f 4 1 1 1 4 4 验算持力层承载力 验算持力层承载力 3 2 6 2 60 44533 3712 12 196 438 max mbml kpafkpaF ak 宽底面尺寸为 所以最后确定基础的由 5 5 验算软弱下卧层承载力 验算软弱下卧层承载力 由于持力层下面的土层为第 5 号土层 为强风化砂质泥岩 很厚 中密 且承载力特征 值为fak 300kPa 大于第 4 号为持力层的土层 4 号土层的承载力特征值为fak 240kPa 的 土层 故不存在软弱下卧层 也不需要进行软弱下卧层的验算 6 6 地基变形验算 地基变形验算 根据 地基规范 规定 对于设计等级为甲级 乙级的建筑均匀按地基变形设计 对于 荷载较大 土层不均匀 地基承载力不高 设计等级我丙级的建筑物需要进行地基变形 验算 根据课程设计任务书所给定的资料 可以知道第 5 号土层为为强风化砂质泥岩 很厚 中密 均匀 且压缩模量 Es 18Mpa 和地基承载力特征值fak 300kPa 均比较大 可知该 地基属于高强度抵抗力地基所以该建筑物的地基不需要进行地基变形验算 7 7 基础高度的确定 基础高度的确定 1 计算基底净反力 80 1 933 494 1270 0 17 01 5 03 2 7 01 27 1 300 20 40030 5 0 3 2b 933 494 3 2 27 06 1 6 23 2 1741 6 1 43 0 6 m27 0 1741 8 0125369 e 125 m 369 1741 2222 22 0 0 s t h t ty t s p f bb C mmNfmmNfC HRBCmbm kpa b e bl F p l N M KNVKMMKNF 的混凝土 可得垫层采用 级的钢筋的混凝土采用有题意可知 净偏心距 合值 取柱底荷载有效基本组 2 计算基础的有效高度 7104075040h mm350 mm700 5064046640h 466466 0 80 1 5 05 0 2 1 2 1 0 22 0 mmh h mmh mmmCbbh o tt 为 则基础的实际有效高度 取两级台阶 个厚厚度为设计时采用基础的底板 有垫层 所以基础底板的厚度为 8 8 对基础进行冲切承载力验算 对基础进行冲切承载力验算 1 柱边基础截面冲切验算 满足要求 抗冲切力为 即有 生了偏心受压偏心力的作用 从而产由于该独立基础受到了 因此 可得 取 上述计算结果可得 由本设计的设计资料和 293988 788 71 025 11027 1 0 17 07 0 293 71 0 2 5 0 2 3 2 3 2 71 0 2 5 0 2 6 2 933 494 22 22 p 125025 1 2 25 0 2 a 0 2a 3 292 1 71 025 02 5 0 3 2 6 2 3 0hp 2 2 00 0 KNKN hafF KN h bb bh al pAF mmm aa mmbmhaa mbambml mt tt slsl bt m btb ct 2 变阶处抗冲切验算 满足要求 抗冲切力为 冲切力为 因此可得 取 即有 由上述资料可知 392 35236 402 31 046 11027 10 17 07 0 392 352 31 0 2 15 1 2 3 2 3 2 31 0 2 3 1 2 6 2 933 494 22 22 46 1 2 8 115 1 2 a a m8 1a 3 277 1 31 0 215 1 2a 31040350 3 1 15 1 3 0hp 2 2 0101 01 01 KNKN hafF KN h bb bh al pApF m a mbmha mmhmamba mt tt sssl bt mb tb ttl 9 9 计算基础底板配筋 计算基础底板配筋 向配筋 的钢筋 沿基础底面双根附表表得 实际采用 查钢筋混凝土配筋面积 基础底板每 基础底板受力钢筋面积 的弯矩为 计算得柱与基础交界处基础台阶宽高比为 200 229 02 457 6 23 2 2733 bl m1 2733 7103009 0 10947 154 9 0 10947 154 947 154 6 23 2 35 1 2 80 203933 494 15 13 22 5 06 2 48 1 2 2 48 1 5 203 2 350 710 2 2 2 6 0 s 26 2 minmax 2 mm A A mm hf M A mmNmKN G A G ppbbalM S S y K tt 1010 验算正截面受弯承载力 验算正截面受弯承载力 2 3 0 2 max 2 max minmaxmin 2412 7103009 0 10816 460 9 0 816 460 933 49436 377 15 1 3 22 5 06 2 48 1 p 2 48 1 147 436 933 49436 377 2 1 p 2 1 360 377 80 203933 494 6 22 5 06 2 80 203 2 p 1 mm hf M A mKN pbbalM Kpa p Kpa pp l al p y S keztc kez kk c kez 则有弯矩为 为 悬臂部分净反力平均值 为 截面 柱边的净反力 对于柱边 2 验算变阶处正截面受弯承载力 进行配筋 为参考对象结构的安全应以的配筋大小 为了保证和比较 则有弯矩为 SSS y S ketl kk l k AAA mm hf M A mKN pbbalM Kpa pp l al p III 2 3 0 III 2 maxIII 2 III minmaxmineIII 1196 7103009 0 10257 229 9 0 257 229 933 494765 413 15 1 3 22 15 1 6 2 48 1 p 2 48 1 765 413 80 203933 494 6 22 15 1 6 2 80 203 2 p 2 按基础短边方向进行正截面受弯承载力验算 由于基础受单向偏心荷载作用 故在基础短边方向的基底反力可按均匀 分布计算 2 3 0 2 minmax 2 minmax 3 1402 7103009 0 10838 268 9 0 838 268 933 49480 203 5 06 22 5 03 2 48 1 2 b 48 1 1 367 349 80 203933 494 2 1 2 1 mm hf M A mKN PPalaM KpaPPP y S kkcc kkS 根据应知条件有弯矩为 力验算 进行正截面受弯承载 对柱边 截面 2 6 0 2 minmax 2 V 1495 3103009 0 10135 125 9 0 135 125 933 49480 203 3 16 22 15 1 3 2 48 1 2 bb 48 1 V V2 mm hf M A mKN PPalM y S kkll 根据应知条件有弯矩为 截面 弯承载力 短边变阶处正截面受 为准 的配筋为标准即以 全性应按较大的大小 考虑构建的安和比较 V V S SS A AA 11 确定确定 B B 轴和轴和 C C 轴柱子的基础底面尺寸 轴柱子的基础底面尺寸 由柱下独立基础课程设计任务书得知 7 号的 B 轴和 C 轴两柱子的基底荷 载分别如 下 B 轴 FK 1970KN MK 242KN m VK 95KN C 轴 FK 1560KN MK 355KN m VK 89KN 2 由前面的计算资料得知持力层承载力特征值 371 33 满足要求 荷载偏心距根据设计资料可求得总取 为 初步选定基础地面面积 层地基承载力的验算轴的基底底面积及持力 确定 平均基础埋深 和算得 计算基础和回填土时为 征值修正后的地基承载力特由前面的计算资料得知 Kpak Kpak KK k k KK K GK wwavgGa K avg Ka b e bl GF p m l GF M F M e mlm KNAdG mlm hf F A B m GKpa 70 417max 31 183min max min agv 2 p 2 13 06 1 42 4341970 6 1 67 0 6 m13 0 4341970 75 0 95242 4 2b 434 425 2 10 205 120 42 4 2b m6 8 8 6 425 210 20 5 12033 371 1970 4 1 1 1 d 4 1 1 1 1 925 3d 33 371f 2 4 60 44533 3712 12 170 417 max mbml kpafkpaF ak 宽底面尺寸为 所以最后确定基础的由 满足要求 荷载偏心距根据设计资料可求得总取 为 初步选定基础地面面积 平均基础埋深 和算得 计算基础和回填土时为 征值修正后的地基承载力特由前面的计算资料得知 层地基承载力的验算 轴的基底底面积及持力确定 Kpak Kpak KK k k KK K GK wwavgGa K avg Ka b e bl GF p m l GF M F M e mlm KNAdG mlm hf F A m GKpa C 08 531max 98 197min max min agv 2 p 2 23 06 1 32 5 3251560 6 1 5 0 6 m23 0 5 3251560 75 0 89355 3 2b 5 325 425 2 10 205