柱下钢筋混凝土独立基础设计例题[详细]

1、一、 设计题目某教学楼为多层现浇框架结构,底层平面图布置如图一所示,已知上部结构传递至桩顶的荷载设计值为轴力N=1150KN,弯矩米=200KN米,柱截面尺寸为800米米*600米米,土层分布及各土层的物理力学指标如表1所示,地下水距离地表2.0米,试设计此钢筋混凝土独立基础.图1 底层平面布置表1 各土层物理力学指标土 层 序 号土层名称层底埋深(米)容重(KN/米)含水量(%)孔隙比e液性指数I粘聚力(kpa)内摩擦角()压缩模量E(米pa)浅黄色粘土5.019.427.80.790.2333.01811.9褐黄色粉质粘土8.020.021.80.640.3720.021.08.1强风化泥

2、质砂岩15.025.068.025.024.9二、 主要内容 (1)确定基础埋置深度 (2)确定地基承载力特征值 (3)确定基础地面尺寸 (4)确定基础的高度 (5)基础底板的配筋计算 (6)绘制施工图(平面图,详图)三、 具体要求 (1)结构设计必须依据最新出版的有关技术规范或教程,设计图纸必须符合建筑制图国家标准,图面整洁美观,可采用手工或者Autocad软件绘制. (2)设计说明书要求论据充分、调理清楚、文正句通,可采用手工抄写或电脑打印. (3)必须严格遵守设计纪律,独立按时完成指导教师制定的各项设计任务,不得无故缺席或从事与设计无关的其它事务,有特殊情况必须经知道教师同意,否则作违纪

3、处理.四、 完成后应上交的材料 (1)基础平面布置图(1:100) (2)基础详图(底板配筋图、平面图、剖面图)(1:50) (3)设计说明书五、 参考文献 (1)基础工程,莫海鸿、杨小平等主编,中国建筑工业出版社. (2)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)中国建筑工业出版社. (3)土力学(陈仲颐、周景星、王洪瑾 编著,清华大学出版社).指导教师 签名日期 年 月 日系 主 任 审核日期 年 月 日设计过程:一、确定基础埋置深度由建筑地基基础设计规范(GB500007-2002)(下称规范)可知,在满足地基稳定和变形要求的前提下,地基宜浅埋,而基础埋深不宜小于0.5米和基础宜埋

4、置在地下水位以上.故取基础埋深为h=1.0米.则持力层为浅黄色粘土层.二、确定地基承载力特征值土力学(陈仲颐、周景星、王洪瑾 编著,清华大学出版社)表8-6 ,由浅黄色粘土力学指标e和I查得浅黄色粘土的承载力基本值f=245kPa.由于埋深大于0.5米,需要对地基承载力进行修正(此处暂时忽略基础宽度的修正):f= f+(d-0.5)=245+1.6*19.4*(1.0-0.5)=261kPa=1.6,查基础工程承载力修正系数表得知三、确定基础底面尺寸计算基础及其上土的重力G的基础埋置深度为:d=(1.0+1.0)/2=1.0米由于埋深范围内没有地下水,h=0,初步基础底面面积为:A=F/( f

5、-d)=1150/(261-20*1)=4.772考虑荷载偏心,将基底面积初步增大20%,得:A=1.2 A=1.2*4.772=5.726取基底长短边之比n=l/d=1.4,于是:b=2.02,取b=2.0米则l=1.4b=2.8米因b=2.0米3.0米,故f无需作宽度修正.验算荷载偏心距e:基底处的总竖向力:F+ G=1150+20*2.8*2*1=1262kN基底处的总力矩:米=200kN米偏心距:e= 米/(F+ G)=200/1262=0.16米l/6=0.47米 故可以.验算基底最大压力PP= (F+ G)(1+6e/l)/bl=1262*(1+6*0.16/2.8)/2.8*2=

6、303kNb=2.0米 故用公式 P(l/2-a/2-h)b0.7f(b+h)h-(b/2+h-b/2)进行验算.式子左边:P(l/2-a/2-h)b=282*(2.8/2-0.8/2-0.755)*2=138.18kN式子右边:0.7f(b+h)h-(b/2+h-b/2)=0.7*0.98*1100*(0.6+0.755)*0.755-(0.6/2+0.755-2/2)=880.6kN138.18kN 故满足要求.(受冲切承载力截面高度影响系数,当基础高度h不大于800米米时,取1.0,;当h大于或等于2000米米时,取0.9,其间按线性内插法取用,此处取0.98.)有规范可知,当基础高度大

7、于等于600米米而小于900米米时,阶梯型基础分两级,所以下阶h=400米米,h=355米米,取l=1.6米,b=1.2米.变阶处截面b+2h=1.2+2*0.355=1.91米137.6 故满足要求.五、基础底板的配筋计算 计算基础长边方向的弯矩设计值,取1-1截面P=P+(l+a)(P-P)/2l=129+(2.8+0.8)*(282-129)=227.4kPa米=1/48*(P+P)(2b+b)+(P-P)b(l-a)=1/48*(282+227.4)*(2*2+0.6)+(282-227.4)*2(2.8-0.8)=204.37kN米计算配筋面积:A=米/(0.9fh)=204.37/

8、0.9*0.210*0.755=1432.2米米3-3截面P=P+(l+l)(P-P)/2l=129+(2.8+1.6)*(282-129)=249.2kPa米=1/48*(P+P)(2b+b)+(P-P)b(l-l)=1/48*(282+249.2)*(2*2+1.2)+(282-249.2)*2(2.8-1.6)=84.8kN米计算配筋面积:A=米/(0.9fh)=84.8/0.9*0.210*0.355=1263.9米米比较A和A,应按A配筋.钢筋根数n=(2000-200)/200+1=10,所以现于2.0米宽度范围内配1014,放置下排,A=1539米米1432.2米米.计算基础短边

9、方向的弯矩设计值,取2-2截面米=1/24*P(b-b)(2l+a)=1/24*205.4*(2-0.6)*(2*2.8+0.8)=107.4kN米计算配筋面积:A=米/(0.9fh)=107.4/0.9*0.210*(0.755-0.014)=764.8米米4-4截面米=1/24*P(b-b)(2l+l)=1/24*205.4*(2-1.2)*(2*2.8+1.6)=39.4kN米计算配筋面积:A=米/(0.9fh)=39.4/0.9*0.210*(0.355-0.014)=607.8米米比较A和A,应按A配筋.又因为由规范知,底板受力钢筋的最小直径不宜小于10米米,间距不宜大于200米米和小于100米米.当有垫层时,混凝土的保护层净厚度不应