基础设计例题

钢筋混凝土墙下条形基础设计 某办公楼为砖混承重结构 拟采用钢筋混凝土墙下条形 基础 外墙厚为 370mm 上部结构传至 000 0 处的荷载标准值为 K F 220kN m K 45kN m m 荷载基本值为 F 250kN m M 63kN m m 基础埋深 1 92m 从室内 地面算起 室外地面比室内地面低 0 45m 地基持力层承载力修正特征值 a f 158kPa 混凝土强度等级为 C20 c f 9 6N mmZ 钢筋采用 HPB235 级钢筋 2 210mmfy 试设计该外墙基础 解 1 求基础底面宽度 b 基础平均埋深 d 1 92 2 一 0 45 2 1 7m 基础底面宽度 b m df F G K 77 1 初选 b 1 3 1 77 2 3m 地基承载力验算 0 51 7 129 6 2 max b M b GF P KKK k 180 7kPa l 2 a f 189 6kPa 满足要求 2 地基净反力计算 aj aj b M b F P b M b F P 2 37 5 71 7 108 6 2 180 5 71 7 108 6 2 min 2 max 3 底板配筋计算 初选基础高度 h 350mm 边缘厚取 200mm 采用 100mmC10 的混凝土垫层 基 础保护层厚度取 40mm 则基础有效高度 ho 310mm 计算截面选在墙边缘 则 1 a 2 3 0 37 2 0 97m 该截面处的地基净反力 j p 180 2 180 2 37 2 0 97 2 3 119 9kPa 计算底板最大弯距 2 2 1maxmax 97 0 9 119 2 1802 6 1 2 6 1 apPM jj mm 3 75 计算底板配筋 mm fh M y 1285 2103109 0 10 3 75 9 0 6 max 选用 14 110 2 1399mmAs 根据构造要求纵向钢筋选取 8 250 2 0 201 mmAs 基础剖面如图所示 用静力平衡条件求柱下条形基础的内力 条件 下图所示条形基础 底板宽 b 2 5m 其余数据见图 要求 1 当 5 0 1 x 时 确定基础的总长度 L 要求基底反力是均匀 分布的 2 按静力平衡条件求 AB 跨的内力 解 1 确定基础底面尺寸 各柱竖向力的合力 距图中 A 点的距离 x 为 mx85 7 55417401754960 2 41740 2 101754 7 14960 基础伸出 A 点外 1 x 0 5m 如果要求竖向力合力与基底形心重合 则基础必须伸出图中 D 点之外 2 x 2 x 2 7 85 0 5 14 7 0 5 1 5m 等于边距的3 1 基础总长度 L 14 7 0 5 1 5 16 7m 2 确定基础底面的反力 m L F p 300 7 16 55417401754960 3 按静力平衡条件计算内力 下图 mMA 385 0300 2 1 2 404554150V 1500 5300 A 右 左A V AB 跨内最大负弯矩的截面至 A 点的距离 300 554 1 a 0 5 1 35m 则 8841740856V 8565542 45 0300 9872 45542 45 0300 2 1 23435 1 55435 15 0300 2 1 B 2 2 右 左B B V mM mM 筏形基础底面尺寸的确定 条件 有一箱形基础 已知沿长度方向 荷载效应准永久组合与基础平面形心重宽度 方向竖向准永久组合与基底形心之间有偏心 现取一个柱距 上部结构传到地下室顶板的 荷载大小和位置 以及地下室自重的大小和位置见下图 要求 当 1 a 0 时 确定 2 a 的取值范围 箱形基础受力图 解 取地下室总宽为 h 长度方向为单位长度 则 A l h h 2 2 6 1 6 1 h h w 根据 规范 式 8 4 2 要求偏心距 h h h A w e0167 0 6 1 01 0 2 上部结构和地下室荷载的合力 R i N G 7100 13500 9000 3200 32800kN 合力 R 到左边 1 N 作用点的距离为 x x R 32800 x 13500 8000 9000 14000 3200 7330 得 mmx7849 基底宽 21 14000ammah 因 0 1 a 故 2 14000ammh 第一种情况 合力在形心左侧 则 mmh he h 16240 0167 0 78497849 2 2 a 14000 h 16240 一 14000 2240mm 第二种情况 合力在形心右侧 则 he h 0167 078497849 2 mmh15190 14000 2 ha 15190 14000 1190mm 当 2 a 在 1 19m 2 24m 范围内 可以满足 A w e1 0 的规定 如下图所示 某厂房作用在某柱下桩基承台顶面的荷载设计值 F 2000kN mM y 300 地基表层为杂填土 厚 1 8m 第二层为软粘土 厚为 7 5m s q 14kPa 第三层为粉质粘土 厚度为 5m 多 s q 30kPa p q 800kPa 若选取承台埋深 d 1 8m 承台厚度 1 5m 承台底面积取 2 4m 3 0m 选用截面为 300mm 300mm 的钢筋混凝土预制桩 试确定桩长 L 及桩数 n 并进行桩位布置和群桩中单 桩 受力验算 解 1 确定桩长 Z 根据地质资料 将第三层粉质粘土层作为桩端持力层较好 设桩打人 第三 层的深 度为 5 倍的桩径 即 5 0 3 1 5m 则桩的长度 L 为 L 0 05 7 5 1 5 9 05m 取 L 10m 包括桩尖长度 2 确定单桩竖向承载力设计值R 由经验公式 n i isipppa lquAqR 1 进行计算 a R 800 2 3 0 4 0 3 14 7 5 30 1 5 259 2kN 预估该桩基基桩的根数 n 3 故单桩竖向承载力值为 R 1 2 a R 1 2 252 302 4kN 3 确定桩数 n 承台及其以上土的平均重量为 G Ad G 20 2 4 3 0 l 8 259 2kN 桩数 n 为 n 1 1 1 2 A GF 8 22 8 96 根 取 n 8 根 4 桩在承台底面上的布置 桩的中心距 S 3 4 d 3 4 0 3 0 9 1 2mo 桩位的布置见下图 5 群桩中单桩的受力验算 单桩所受的平均竖向力为 4 302 4 282 8 2 2592000 R n GF 满足 群桩中单桩所受的最大 最小竖向力为 55 4 282 2 max max min i Y x xM n GF N 0 8 226 88 362 4 3022 12 1338 min max N RN 由以上计算可知 单桩受力能够满足要求 2 某框架结构办公楼柱下采用预制钢筋混凝土桩基 建筑物安全等级为二级 桩的截面为 300mm 300mm 桩的截面尺寸为 500mm 500mm 承台底标高 1 7Om 作用于室内地面标高 0 000 处的竖向力设计值 F 1800kN 作用于承台顶标高的水平剪力设计值 V 40kN 弯矩设 计值 M 200kN m 见下图 基桩承载力设计值 R 23OkN 2 10mmfc 2 1 1mmft 承台配筋采用 级钢筋 2 210mmfy 试设计该桩基 解 1 桩数的确定和布置 按试算法 偏心受压时所需的桩数 n 可按中心受压计算 并乘以增大系数 1 2 1 4 即 39 9 2 1 230 1800 R F n 取 9 根 设桩的中心距 S 3d 3 300 900mm 根据布桩原则 采用图示的布桩形式 2 基桩承载力验算 取 0 1 0 则 0 N n GF 0 1 9 2 1207 14 24 21800 230226R 2 max0 0max0 i x xM n GF N 269 70 3 承台计算 1 冲切承载力验算 a 受柱冲切验算 设承台高度 h 900mm 则承台有效高度 Ho 900 75 825mm 9 1800 1800 1 i QFF 1600kN 2 300 2 500 900 oyox aa 500mm 0 2ho 33 且 0 h 825mm 606 0 825 500 00 h a h a oy ox oyox 而 893 0 2 0 72 0 ox oyox 则 2 0 hfahab toxcoyoycox 3242kN 10F 1 1600kN 满足 b 受角桩冲切验算 7 243 7 43 9 1800 2 max0 1 i ma x xM N F NN yx aa 11 500mm 606 0 825 500 0 1 0 1 11 h a h a y x yx 而 60 0 2 0 48 0 1 11 x yx 所以对角桩的冲切验算为 2 01 1 12 1 1 22 hfc a c a t x y y x 762 3 3 10 N 762 3 kN 10N 1 243 7 243 7kN 满足 2 斜截面受剪承载力验算 V max 3N 3 243 7 731kN mmaa yx 500 606 0 825 500 00 h a h a y x yx 而 133 0 3 0 12 0 x 则截面计算宽度为 1 1 2 0 1 00 15 01 y y y y b b b h h bb 1782mm 验算斜截面受剪承载力 00h bfc 0 133 9 6 1782 825 1877 1 3 10 1877 1kN V 0 1 731 731kN 满足 1 某一砖混结构的建筑采用条形基础 作用在基础顶面的竖向荷载为 k F 135kN m 基 础埋深 0 80m 地基土的表层为素填土 1 17 8kN m3 层厚 1 h l 30m 表层素填土 以下是淤泥质土 2 18 2kN m 承载力特征值 ak f 75 层厚 1 h 6 80m 地下 水位埋深 l 30m 拟采用砂垫层地基处理方法 试设计此砂垫层的尺寸 应力扩散角 30 淤泥质土 d 1 0 解 1 采用粗砂垫层 其承载力特征值取 k f 150kPa 经深度修正后砂垫层的承载力特征值为 d ka ff d 0 5 150 1 O 17 8 0 8 0 5 155 3kPa 2 确定条形基础的宽度 b b 97 0 8 0203 155 135 20 df F 取 b 1 0m 3 砂垫层厚度 z 0 8m 4 砂垫层底面土的自重应力 cz p cz p 17 8 1 3 18 2 10 0 8 l 2 l 3 28 9kPa 5 砂垫层底面的附加应力 z p 因 z b 大于 0 5 取应力扩散角 30 基底压力 k p 135 0 8 1 0 20 1 0 151kPa 基底处土的自重应力 c p 17 8 0 8 14 2kPa 则 5 63 2 tgb ppb p ck z kPa 6 垫层底面淤泥质土的承载力 5 0 dff dkaz 75 1 0 17 8 1 6 0 5 94 6kPa 7 验算垫层底面下软弱下卧层的承载力 czz pp 63 5 28 9 92 4kPa az f 94 6kPa 满足要求 8 确定垫层宽度 b b b 2tg 1 0 2 tg 30 2 15m 2 一独立柱基 由上部结构传至基础顶面的竖向力 k F 1520kN 基础底面尺寸为 3 5m 3 5m 基础埋深 2 5m 如下图所示 天然地基承载力不能满足要求 拟采用水泥土搅拌桩处 理基础下淤泥质土 形成复合地基 使其承载力满足要求 有关指标和参数如下 水泥土搅拌 桩直径 D 0 6m 桩长 L 9m 桩身试块无侧限抗压强度 cu f 2000kPa 桩身强度折减系数 0 4 桩周土平均摩阻力特征值 s q 11kPa 桩端阻力 p q 185kPa 桩端天然地基土承载力折减 系数 0 5 桩间土承载力折减系数奸 0 3 计算此水泥土搅拌桩复合地基的面积置换率和 水泥土搅拌桩的桩数 解 1 求单桩承载力 a R 桩的截面积 222 283 06 0 44 mDAP 根据桩身材料 Pcua AfR 0 4 2000 0 283 226 4kN 根据桩周土和桩端土抗力 pppsa qAlqR 10 3 14 0 6 9 0 5 0 283 185 21 7kN 则取 a R 212 7kN 2 求满足设计要求的复合地基承载力特征值 spk f