独立基础计算书例题

1、课程设计 :题一：有一框架结构，4个框架柱均为800x800,如下图所示。现已知 1 号柱，轴力 F=850kN,弯矩 Mx=10kN M, My=20kN M, 剪力 Vx=30kN,Vy=50kN 2 号柱，轴力 F=500kN,弯矩 Mx=3kN M, My=5kN - M,剪力 Vx=10kN,Vy=20kN 3 号柱，轴力 F=1100kN 弯矩 Mx=15kN - M, My=25kN M,剪力 Vx=2kN,Vy=3kN 4 号柱，轴力 F=1800kN 弯矩 Mx=20kN M , My=35kN M ,剪力 Vx=50kN,Vy=10kN ；地质报告如附图 1-1所示，基础持

2、力层为第 3层粘土层，地质参数如图所示。 要求为框架柱设计独立基础， 并绘制基础平面图和剖面配筋图。提示：1.基础进入第3 层 500mm ； 2.基础混凝土等级为C25，基础钢筋为 2 级钢；3.土容重均为18kN/M 2； 3.由于第4 层为软弱下卧层，需验算软弱下卧层承载力，合理取用地基承载力 ,地基压力扩散角为 5 度，深度修正系数为。题二：有一框架结构，4个框架柱均为800x800,如下图所示。 现已知 1 号柱，轴力 F=950kN,弯矩 Mx=100kN M, My=200kN M ,剪力 Vx=2kN,Vy=3kN 2 号柱，轴力 F=600kN,弯矩 Mx=3kN M, My

3、=5kN - M,剪力 Vx=150kN,Vy=120kN 3 号柱，轴力 F=2000kN,弯 矩 Mx=5kN M, My=2kN M ,剪力 Vx=210kN,Vy=35kN 4 号柱，轴 力 F=1500kN 弯矩 Mx=10kN W , My=32kN M,剪力 Vx=52kN,Vy=11kN ；地质报告如附图 2-2所示，基础持力层为第 3 层粘土层，地质参数 如图所示。 要求为框架柱设计独立基础， 并绘制基础平面图和剖面配筋图。提示：1.基础进入第3 层 600mm ； 2.基础混凝土等级为C25，基础钢筋为2级钢；3.土容重均为18kN/M2; 3.由于第4层为软弱下 卧层，需

4、验算软弱下卧层承载力，合理取用地基承载力，地基压力扩 散角为10度，深度修正系数为。工程地质剖面图1-3'标高(m)ZCK1631:9132.0030.0028.0026.0024.0022.0020.0018.0016.0014.0012.0020.00 (11.91)1.50 (30.41)素填土15.00 (16.91)Ls石灰岩fa=2500kPa frk=65.2MPa0 12.00 (19.91)粉质粘士 fak=450kPa Es=25.0MPa坡残积粘土0 fak=120kPa Eo=5.0MPa8.40 (23.51)0粘土fak=400kPa Es=15.0MPa标

5、高(m)32.00.素填士1.50 (30.41)30.001028.00026.00-U24.00-20.00-18.00-15.00 (16.91)8.40 (23.51)0-22.00ZCK163191粘士fak=400kPa Es=15.0MPa坡残积粘士0 fak=80kPa Eo=3.0MPa012.00 (19.91)0粉质粘土fak=450kPa Es=25.0MPa16.00；14.00-12.0。Ls石灰岩fa=2500kPa frk=65.2MPa20.00 (11.91)计算示例:1 .软弱下卧层验算:地面Fk+地下水位/ / / / / 彳 /Gk占软弱下卧层Es2基

6、本资料1.1.1 工程名称：工程一1.1.2 基础类型：矩形基础，底边宽度b = 2000mm,底边长度l =2000mm1.1.3 基础高度H = 400mm,基础混凝土容重 工c = m1.1.4 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的轴力值Fk =1300kN1.1.5 基础埋置深度d = 2500mm；第一层土（持力层上面）土层厚度d1 = 2000mm,土的重度 y 1 = 18kN/m ; 持力层土的重度 丫2 = 18kN/m1.1.6 地基压力扩散线与垂直线的夹角9 =30°1.1.7 软弱下卧层地基承载力特征值fak = 100kPa,地基承载力修正系数4

7、d =1.1.8 软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度m = 20kN/m ,软弱下卧层顶面埋置深度 dz = 8400mm计算结果1.2.1 软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值fazfaz = fak + 4 d * Tm * (d - = 100+*20* =1.2.2 基础自重、土重标准值 Gk基础自重 Gk1 = Tc * Vc = 25* =基础上的土重 Gk2 = T * (l * b * d - Vc) = 18* =Gk = Gk1 + Gk2 =1.2.3 相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处附加压力值pz基础底面至软弱下卧层顶面的距离z = dz - d =

8、5900mmpk = (Fk + Gk) / A = (1300+/4 =pc = T 1 * d1 + 丫 2 * (d - d1) = 36+9 =对于矩形基础的pz值，可按基础规范式 5.2.7-3简化计算：pz = l * b * (pk - pc) / (b + 2z * tan 0) * (l + 2z * tan 0)=2*2*/*1.2.4 软弱下卧层顶面处土的自重压力值pczYm' = (18*2+18*/ = mpcz = y m' * dz = 18* =1.2.5 当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算:pz + pcz < faz(基础规

9、范式 5.2.7-1)pz + pcz = + =< faz = , 满足要求。2.独立基础计算:一、示意图基础类型：阶梯柱基计算形式：验算截面尺寸平面：剖面：O1 .依据规范建筑地基基础设计规范(GB 50007 2002)混凝土结构设计规范(GB 50010 2002)简明高层钢筋混凝土结构设计手册(第二版)2 .几何参数：已知尺寸：B1 =1000 mm,A1 :=1000 mmH1 :=400 mm,H2 :=0 mmB=800 mm,A =800 mmB3 =1400 mm,A :=1400 mm无偏心：B2 =1000 mm,A2 :=1000 mm基础埋深d = 1.50

10、m钢筋合力重心到板底距离as = 50 mm3 .荷载值：(1)作用在基础顶部的标准值荷载Fgk =kNFqk ;=kNMgxk =kN mMqxk =kN mM gyk =kN mMqyk =kN mVgxk =kNVqxk =kNVgyk =kNVqyk =kN(2)作用在基础底部的弯矩标准值Mxk = Mgxk+ Mqxk = + =kN , mMyk = Mgyk+ Mqyk = + =kN - mVxk = Vgxk+ Vqxk = + =kN mVyk = Vgyk+ Vqyk = + =kN ' m绕 X 轴弯矩：M0xk = MxkVyk (Hi + H2)=-X=kN

11、 m绕 Y轴弯矩：M0yk = Myk+Vxk(H1+H2)=+X=kN m(3)作用在基础顶部的基本组合荷载不变荷载分项系数rg =活荷载分项系数rq =F = Ig Fgk+ rq Fqk =kNMx = rgMgxk+ rqMqxk =kN mMy = rg Mgyk+ rq Mqyk = kN mVx = rg Vgxk+ rq Vqxk = kNVy = rg Vgyk+ rq Vqyk = kN(4)作用在基础底部的弯矩设计值绕 X 轴弯矩：M0x = Mx- Vy(H1+H2) =-X=kN m绕 Y轴弯矩：M0y = My+Vx(Hi+H2)=+x=kN m4材料信息：混凝土：

12、 C25钢筋： HRB335(20MnSi)5基础几何特性：底面积：S = (A+A2)(Bi+B2)=X = 4.00 m绕 X 轴抵抗矩： Wx = (1/6)(Bi+B2)(Ai+A2)2 = (1/6) XX = 1.33 m绕 Y轴抵抗矩： Wy = (1/6)(Ai+A2)(Bi+B2)2 = (#6) x x = 1.33 m三、计算过程1修正地基承载力修正后的地基承载力特征值fa = kPa2轴心荷载作用下地基承载力验算计算公式：卜列公式验算:（5.2.2 1）卜列公式验算:按建筑地基基础设计规范 （ GB 50007 2002 ）：pk = （Fk Gk）/AFk = Fgk

13、 Fqk = = kNGk = 20Sd = 20 XX kNpk = （Fk+ Gk）/S = +/ = kPa < fa,满足要求。3偏心荷载作用下地基承载力验算计算公式：按建筑地基基础设计规范 （ GB 50007 2002 ）：2)3)4)当 eWb/6时，pkmax = (Fk+Gk)/A + Mk/W(5.2.2pkmin = (Fk Gk)/A M k/W(5.2.2当 e>b/6时，pkmax = 2(R+Gk)/31a(5.2.2X、 Y 方向同时受弯。偏心距 exk = M0yk/(Fk Gk) = = 0.05 m e = exk = 0.05 m &

14、 (Bi + B2)/6 = 6 = 0.33 m pkmaxX = (Fk Gk)/S M 0yk/W y= / = kPa偏心距 eyk = M 0xk/(Fk Gk) = = 0.01 m e = eyk = 0.01 mW (Ai + A2)/6 = 6 = 0.33 m pkmaxY = (Fk Gk)/S M0xk/Wx= / = kPapkmax = pkmaxX pkmaxY (Fk Gk)/S = = kPa< x fa = x = kPa,满足要求。 4基础抗冲切验算计算公式：按建筑地基基础设计规范 （ GB 50007 2002 ）下列公式验算：(8.2.7-1)(

15、8.2.7-3)(8.2.7-2)Fi w 3 hp ft am h0Fi = pj Aiam = (at + ab)/2pjmax,x = F/S+ M0y/Wy =+=kPapjmin,x = F/S- M 0y/Wy =一二kPapjmax,y = F/S+ M 0x/W x =+=kPapjmin,y = F/S- M0x/Wx =kPapj = pjmax,x+ pjmax,y F/S = + = kPa(1)柱对基础的冲切验算：H0 = H1+H2as = T=0.35 mX方向：Aix = 1/4 (A+ 2H0+ Ai + A2)(Bi + B2-B- 2H0)=(1/4) X

16、 + 2XH2 X=0.44 m2Fix = pj Aix = X =kNab = minA + 2H0, A1 + A2 = min +2X , = 1.50 mamx = (at + ab)/2 = (A+ ab)/2 = + /2 = 1.15 mFix w - 3 hp ft amx H0 = X X X X=kN,满足要求。Y方向：Aiy = 1/4 (B+ 2H0 + B1 + B2)(A1+ A2-A- 2H0)=(1/4) X + 2XH2 X=0.44 m2Fiy = pj Aiy = X =kNab = minB + 2H0, B1 + B2 = min + 2 x , =

17、 1.50 mamy = (at + ab)/2 = (B+ ab)/2 = + /2 = 1.15 mFiy <- 3 hp ft amy H0 = X X X X=kN,满足要求。(2)变阶处基础的冲切验算：5 .基础受压验算计算公式：混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)Fi < - 3 c -ifcAin(7.8.1-1)局部荷载设计值：Fi = kN混凝土局部受压面积：Ain = A = BXA = x= 0.64 m混凝土受压时计算底面积：Ab = minB + 2A, B1 + B2 x min3A,知 A2 = 4.00 m2混凝土受压时强度提高系数：3i

18、 = sq.(Ab/Ai) = sq.=伊, i fc Ain=X X X X=kN > Fi = kN,满足要求。6 .基础受弯计算计算公式：按简明高层钢筋混凝土结构设计手册(第二版) 中下列公式验算： M I = 3 /48 - (L- a)2(2B+ b)(pjmax+ pjnx) 7)Mn=3 /48 - (B- b)2(2L+ a)(pjmax+ pjny) 8)(1)柱根部受弯计算：G = = x =I -I截面处弯矩设计值：pjnx = pjmin,x + (pjmax,x pjmin,x)(Bl + B2 + B)(B 1 + B2)-X + /Z=kPaM i =倒8 , (0- B2 B)22(Al + A2)+ A(pjmax,x+ pjnx)= 48X- 2x (2X + X +=kN mn-n截面处弯矩设计值：pjny = pjmin,y + (pjmax,y pjmin,y )(Al + A2 + A)/Z(A1 + A2)-X + /Z=kPaM n =倒8 , (A- A2 A)22(B 1 + B2)+ B(pjmax,y + pjny)=48 X - 2 X (2 X + X +=kN mI -I截面受弯计算：相对受压区高度：Z =配筋率：p =计算面积：779.60 mm2/mn-n