《框架结构设计中的地基设计案例综述》

框架结构设计中的地基设计案例综述

目录

框架结构设计中的地基设计案例综述..................................................1

1.1地质勘察资料(Geologicalsurveydata)...........................................................................................1

1.2A轴线柱基础设计(A-axiscolumnfoundationdesign)..................................................................1

1.2.1荷载统计...............................................................1

1.2.2荷载组合..............................................................3

1.2.3基础尺寸计算...........................................................4

1.2.4地基承载力验算.........................................................5

1.2.5基础承载力验算.........................................................6

1.1地质勘察资料(Geologicalsurveydata)

表10-1地质条件

Table10-1Geologicalconditions

直剪(q)三轴剪(UU)

重度

液粘粘压缩承载

Y孔内摩内摩

土层名称性指数聚力C聚力C模量Ex力特征值

(kN/隙比e擦角擦角

(((Mpa)狐(Kpa)

mm3)©(度)取度)

Kpa)Kpa)

②粉质粘土18.30.730.9414.85.317.06.73.890

③粘土19.10.160.8460.212.661.012.91.0200

④风强化页

400

石LU

本工程选择第③粘土层作为持力层，fak=200kPa.

1.2A轴线柱基础设计(A・axiscolumnfoundationdesign)

混凝土强度等级采用C40,基础底板设计采用钢筋HRB400,室内外高差为

0.45m,基础高度初步定为0.65m,上柱断面550mmx550mm,基础部分柱断

面保护层加大，两边各增加50mm,地下部分柱尺寸650mmx650mm。

1.2.1荷载统计

I.上层柱传至基础顶面的各类荷载如下：

表10-2基础顶面荷载作用标准值

Table10-2Standardvalueofloadactiononthetopsurfaceoffoundation

荷载类别恒荷载活荷载左风荷载右风荷载

M(kN­m)9.684.56-23.9223.92

N(kN)1265.58311.87-17.9417.94

V(kN)-6.83-3.228.04-8.04

2.基础梁传至基础顶面的荷载

(1)A轴线处横向基础梁尺寸设计：

h=[—~—]/=-~-=360~480mm,取回=450mm：

L2015J2015

b=—­―I=—=205~288mm，取b=250mm。

L3525J3525

基础梁设置时，其底面标高与基础顶面标高一致，梁与柱中心中心重合。不

存在偏心弯矩。

基础梁顶的机制砖墙砌到室内地面标高+0.300m处，基础顶面标高为-0.950m,

机制石专墙高为4=0.95+0.3-0.45=0.8m,其上内墙高电=33-0.6-0.3=2.4m。

(2)A轴线处纵向基础梁尺寸设计：

h=[―~—1/=^222〜^222=300~400mm,取h=400mm；

L2015J2015

口,〜八

一1~1—,I=-6-0-0--0----6--0-0-0=1a7r1a.4A3C~240mm.4ZTZT?=240mm。

[3525J3525

基础梁设置时，其底面标高与基础顶面标高一致，外墙与基础梁上下对齐布

置。偏心弯矩=0.125m。

基础梁顶的机制横墙砌到室内地面标高+0.300m处，基础顶面标高为-0.950m,

机制砖墙高为％=0.95+0.3-0.45=0.8m,其上外墙高h2=33-0.6-0.3=2.4mo

(3)荷载标准值计算

横向：

内横墙重传到基础上0.5x2.12x(720.55)x2.4=16.92kN

内横墙机制破墙传到基础0.5x3.8x(7.2-0.55)x0.8=10.12kN

横向基础梁重传递0.5x25x0.45x0.25x(7.2-0.55)=9.35kN

2=36.39kN

纵向：

纵墙重传到基础334x[(6.0-0.55)x2.4-1.8xl.8x2]=22.04kN

窗户自重0.40x1.8x1.8x2=2.59kN

纵墙机制砖墙重传到基础3.8x0.8x(7.2-055)=20.21kN

纵向基础梁自重25x0.4x0.24x(7.2-0.55)=15.96kN

£=60.80kN

纵向基础梁传给基础顶面弯矩标准值60.80x0.125=7.60kN-m

(4)基础顶面荷载标准值

表10-3基础顶面荷载标准值

Table10-3Standardvalueofloadonthetopsurfaceoffoundation

荷载类别恒荷载活荷载左风荷载右风荷载

M(kN­m)17.284.56-23.9223.92

N(kN)1353.77311.87-17.9417.94

V(kN)-6.83-3.228.04-8.04

1.2.2荷载组合

本设计为建筑高度为20.7m的框架结构教学褛，按抗震规范知，只需要进行

天然地基及基础的非抗震设计。

1.非抗震设计时的荷载效应标准组合

(1)组合一,：S=SGK+SQK

NK=1353.77+311.87=1665.64kN

MK=17.28+4.56=21.84kN-m

VK=-6.83-3.22=-10.05kN

(2)组合—«：S—SGK+SQK+0.6SWK

左风组合：

NK=1353.77+311.87+0.6x(-17.94)=1654.88kN

MK=17.28+4.56+0.6x(-23.92)=7.49kN-m

VK=-6.83-3.22+0.6x(8.04)=-5.23kN

右风组合：

NK=1353.77+311.87+0.6x(17.94)=1676.40kN

MK=17.28+4.56+0.6x(23.92)=36.19kN-m

VK=-6.83-3.22+0.6x(-8.04)=-14.87kN

(组合三：

3)S=SGK+SWK+0.7SQK

左风组合：

NK=1353.77+0.7x311.87+(-17.94)=1554.14kN

MK=17.28+0.7x4,56+(-23.92)=-3.45kN-m

VK=-6.83-0.7x3.22+(8.04)=-1.03kN

右风组合：

NK=1353.77+0.7x311.87+(17.94)=1590.02kN

MK=17.28+0.7x4.56+(23.92)=4439kN-m

VK=-6.83-0.7x3.22+(-8.04)=-17.12kN

表10-4柱传递至基础顶面最不利荷载效应标准值

Table10-4Standardvalueofthemostunfavorableloadeffecttransmittedfromthecolumn

tothetopsurfaceofthefoundation

组合MmaxNmax

M(kN'm)44.3936.19

N(kN)1590.021676.40

V(kN)-17.12-14.87

2.非抗震设计时的荷载效应基本组合

从内力组合表中选出一组最不利内力设计值组合：

M=54.26kN・m,N=2129.21kN,V=-24.95kN

基础梁传至基础顶面的荷载设计值：

M=1.3X7.60=9.88kN-m；

$=13x60.80=79.04kN；

Ni=1.3x36.39=47.31kNo

则基础顶面处的荷载效应设计值为：

M=54.26+9.88=64.14kN-m,

N=2129.21+79.04+47.31=2255.56kN,

V=-24.95kNo

1.2.3基础尺寸计算

按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)中规定，当采用独立基础时,

基础埋深一般自室内设计地面标高算起。

本设计中基础高度：h=0.65m,基础埋深：d=0.65+0.95=1.60m«

(1)地基承载力特征值修正

根据地质资料选择粉质黏土层为持力层，地基承载力特征值按下式修正：

fa=fak+DbY(b-3)4-r)dym(d-0.5)

式中：心--修正后地基承载力特征值；

7a右一地基承载力特征值；

加，生--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，取0.3和0.6；

b——基础底面宽度；

%•一基础地面以上土的加权平均重度，取20kN/m3；

Y——基础底面以下土的重度，取19.5kN/?n3：

按b=3m计算

%=200+0.3x19.5x(3-3)+1.6x20x(1.60-0.5)=235.2kPa

(2)基础尺寸估算

基础底面积：

N1676.4,

A>-------k------=-------------------=8.25m2

/ak-Ymd235.2-20x1.60

考虑到偏心荷载作用下应力分布不均匀，将A增加10%〜40%,

A=(l.l~1.4)x8.25=9.075m2~11.55m2

初选截面：

A=bx1=3.5mx3.5m=12.25m2

由于b=3.5m,修正。：

fa=200+0.3x19.5x(3.5-3)+1.6x20x(1.60-0.5)=238.125kPa

故W=-bl2=-x3.5x3.52=7.15m3；

66

Gk=ymdA=20x1.60x12.25=392.0kN

基础立面示意图如下：

Figure10-1Schematicdiagramoffoundationelevation

1.2.4地基承载力验算

I.选取验算的标准组合

表10-3基础顶面荷载标准值

Table10-3Standardvalueofloadonthetopsurfaceoffoundation

组合^maxNmax

M(kN-m)44.3936.19

N(kN)1590.021676.40

V(kN)-17.12-14.87

2.地基承载力计算

第一组：

Mk=44.39kN-m,Nk=1590.02kN,Vk=-17.12kN

N+G1590.02+392.0

p=k,k=---------------------=161.80kPa<238.125kPa

kA3.5x3.5

Nk+Gk弧+V〉1590.02+392.044.39+0.65x17.12

=169.56<Pa

Pkmax=~~A--W--3.5x3.5—+7?15

<1.2/a

Nk+GkMk+4九1590.02+392.044.39+0.65x17.12

Pkmax==154.03kPa

-AW-=3.5x3.57.15

>0

满足规范。

第二组：

Mk=36.19kN-m,Nk=1676.40kN,Vk=-14.87kN

Nk+Gk1676.40+392.0

Pk=-------------------=168.85kPa<238.125kPa

A3.5x3.5

Nk+GkMk+Vkh1676.40+392.036.19+0.65x14.87

Pkmax=；•7773.5x3.5+715=175.26<Pa

V1.24

Nk+GkMk+%h—1676.40+392.036.19+0.65x14.87

Pkmax==162.44kPa

W一3.5x3.57.15

>0

满足规范。

1.2.5基础承载力验算

M

Figure10-2Thecalculationdiagramofthefoundationslab

最不利荷载效应设计值：

M=64.14kN•m,N=2255.56kN,V=-24.95kN<>

M■=64.14+24.95x0.65=80.36kN-m

NM2255.5680.36

Pg=1+W=HT+-=195.37kPa

NM2255.5680.36

p^=7"w=^^-5^=17289kpa

i.抗冲切承载力验算

基础混凝土等级C4(),基础底面下有C15混凝土垫层，厚度为基

础所处环境类别为二(a)类，基础最外层纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度为

50mme

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图10-3抗冲切验算示意图

Figure10-3Schematicdiagramofanti-punchingcheckcalculation

冲切锥体有效高度：h0=650-50=600mm

at=650mm；ab=650+2x600=1850mm

dr+CLi)650+1850

a=「=--------=1250mm

m22

阴影面积：Ai=j[3.5x3.5-(2x0.6+0.65)2]=2.21m2

冲切力:Fi=195.37x2.21=431.77kN

抗冲切力：

0・邛hp/iamho=0.7xl.0xl.71xl250x600xl03=897.75kN>431.77kN

满足要求。

2.底板配筋计算

基础底板的配筋应按抗弯计算确定。

（1）基础受弯方向（1截面）

RJmI“aax八=195.37kPa,11P11i11m1in=172.89kPa

P=172.89+更上经(195.37-172.89)=185.90kPa

35CX)

Ml=.a孔⑵+2(Pjmax+P)+(Pjmax-P川

=—(^^)2X[(2X3.5+0.65)X(195.37+185.90)+(195.37-185.90)X3.5]

=499.17kN-m

Mi499.17xl06)

4=E；=0,9X360X600=2567.75mm

根据《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2011),扩展基础受力钢筋最小配

筋率不应小于0.15%,底板受力钢筋最小直径不宜小于10mm,间距不宜大于

200mmo