柱下独立基础课程设计
目 录 一、设计资料 二、独立基础设计
1、 选择基础材料 2、 选择基础埋置深度 3、 计算地基承载力特征值 4、 初步选择基底尺寸 5、 验算持力层的地基承载力 6、 计算基底净反力 7、 验算基础高度
8、 基础高度(采用阶梯形基础) 9、 变阶处抗冲切验算 10、 配筋计算 11、 基础配筋大详图
12、 确定A、B两轴柱子基础底面尺寸 13、 设计图纸(附图纸) 三、设计技术说明及主要参考文献
柱下独立基础课程设计
一、设计资料
3号题○B轴柱底荷载:
○1柱底荷载效应标准组合值:FK=1720(1677)KN,MK=150(402)KN·m,VK=66(106)KN。
○2柱底荷载效应基本组合值:F=2250KN,M=195KN·m,V=86KN。 持力层选用○4号土层,承载力特征值fak=240kPa,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。
二、独立基础设计
1.选择基础材料
基础采用C25混凝土,HPB235级钢筋,预估基础高度0.8m。 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。 ① 号土层:杂填土,层厚约0.5m,含部分建筑垃圾。
② 号土层:粉质粘土,层厚1.2m,软塑,潮湿,承载力特征值fak=130kPa。 ③ 号土层:粘土,层厚1.5m,稍湿,承载力特征值fak=180kPa。 ④ 号土层:细砂,层厚3.0m,中密,承载力特征值fak=240kPa。 ⑤ 号土层:强风化砂质泥岩,很厚,中密,承载力特征值fak=300kPa。 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性,地下水位深度:位于地表下1.5m。
4号土层为持力层,所以考虑取基础地面高时最好至持力层下0.5m,本设计取○
取室外地坪到基础地面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m。由此得到基础剖面示意图如下图所示。
3.求地基承载力特征值fa
根据细沙e=0.62,查表得b=2.0,d=3.0。 基地以上土的加权平均重度为
m
180.5201(20-10)0.29.41.5110.5
3.7
=13.68KNm
3
持力层承载力特征值fa(先不考虑对基础宽度修正)为
fafak+mηd(d-0.5)=240+3.0×13.68×(3.7-0.5)=371.33KPa
上式d按室外地面算起。 4.初步选择基础尺寸
取柱底荷载标准值:FK=1720(1677)KN,MK=150(402)KN·m,VK=66(106)KN。 计算基础和回填土GK 时的基础埋置深度为
1
d=(3.74.15)=3.925m 2
基础底面积为
A0=
Fk1720
5.46m2
faGd371.332.2101.72520
由于偏心不大,基础底面积按20%增大,即
A=1.2A0=1.2×5.46=6.56m2
初步选定基础地面面积Alb2.82.46.72m2,且b=2.4m
5.验算持力层地基承载力 基础和回填土重为
GkGdA(2.5101.72520)6.56390.32KN
偏心距为
ek
Mk150660.8202.8l
0.096m
FkGk1720390.322110.326
pkmin>0,满足要求。
基地最大压力:
Pkmax
FkGk6e1720390.3260.096
(1k)(1)387.95kPa
Al6.562.8
(=445.60kPa)
所以,最后确定基础底面长2.8m,宽2.4m。 6.计算基地净反力
取柱底荷载效应基本组合值:F=2250KN,M=195KN·m,V=86KN。 净偏心距为
en0
M195860.8
=0.12m N2250
基础边缘处的最大和最小净反力为
max
Pnnmin
6eF225060.12421.82kPa
(1n0)(1)247.77kPa lbl2.82.8
7.基础高度(采用阶梯型基础)
柱边基础截面抗冲切验算(如下图)
冲切验算简图(柱下冲切)
冲切验算简图(变阶处冲切)
l=2.8m,b=2.4m,atbc0.5m,ac0.5m。初步选定基础高度h=800mm,分两个台阶,每个台阶均为400mm。h0=800-(40+10)=750mm(有垫层),则
abat2h00.51.52m
取ab2m.因此,可得am
atab5002000
1250mm 22
因偏心受压,pn取pnmax=421.87kPa,所以冲切力为
labb
FlPnmax[(ch0)b(ch0)2]
22222.80.52.40.5
421.87[(0.75)2.4(0.75)2]
2222
388.12KN
抗冲切力为
1×1.25×103×1.25×0.75=820.31KN>323.44KN 0.7hpftamh00.7×
满足要求。 8.变阶处抗冲切验算 由于有
atb11.2m,a11.4m,h0140050350mm
所以
abat2h011.220.351.9
取ab1.9m。因此,可得
am
atab1.21.9
1.55m 22
冲切力为
labb
FlPnmax1h0)b(1h0)2]
22222.81.42.41.2
421.87[(0.35)2.4(0.35)2]
2222
329.06KN
抗冲切力为
0.7hpftamh00.711.251031.551.35474.69KN>329.06KN
满足要求。 9.配筋计算
选用HPB235级钢筋,fy210Nmm2。
(1)基础长边方向。对于Ⅰ-Ⅰ截面(柱边),柱边净反力为
lac
(pnmaxpnmin)2l2.80.5
247.77(421.87247.77)
5.6
247.77102.59350.36kPapnIpnmin
11
悬臂部分净反力平均值为(pnmaxpnI)(421.87350.36)386.12kPa
22
弯矩为
1PnmaxPnI
()(lac)2(2bbc)242
386.122.325.3451.07KNm
24MI
MI451.07106
AsI3182.1mm2
0.9fyh00.9210750
对于截面Ⅲ-Ⅲ(变阶处),有
la1
(pnmaxpnmin)2l2.81.4
247.77174.1
5.6
448.66kPapnIIIpnmin
1PnmaxPnIII
()(la1)2(2bb1)242
448.66421.871.426.0223.08KNm
242MIII
MIII223.08106
AsI1573.8mm2
0.9fyh010.9210350
比较AsI和AsIII,应按AsI配筋,实际配16φ16@135
As=3217.6mm2>3182.1mm2
(2)按基础短边方向。因为该基础受单向偏心荷载作用,所以,在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算,取
pn
1
(pnmaxpnmin)2
1
(421.87247.77) 2
334.82kPa
对于Ⅰ-Ⅰ截面(柱边) 弯矩为
pn
(bbc)2(2lac)24334.82(2.41.5)2(5.60.5)
24
307.21KNmMII
MII307.21106
AsII2167.3mm2
0.9fyh00.9210750
对于ⅠV-ⅠV截面(变阶处) 弯矩为
pn
(bb1)2(2la1)24334.82(2.41.2)2(5.61.4)
24
140.62KNmMIV
AsIV
MIV140.621062125.8mm2 0.9fyh010.9210350
比较AsII和AsIV,应按AsII配筋,实际配11φ16@200
As=2212.1mm2>2167.3mm2
10.基础配筋大样图 基础配筋大样图如下图所示
11.确定○A、○C轴柱子基础底面尺寸
由柱下独立基础课程设计任务书得:3号题○A、○C两柱子基底荷载分别如下。 A轴:FK=1090KN,MK=190KN·m,VK=62KN。 ○
C轴:FK=1:312KN,MK=242KN·m,VK=57KN。 ○
由前面计算得持力层承载力特征值fa371.33kPa,计算基础和回填土重Gk时的基础埋深d=3.925m,○A轴基础底面积为
A0
FkfaGd1090
371.332.2101.72520
3.46m2
基础底面积按20%增大,即
A1.2A01.23.464.15m2
初步选定基础地面面积为Alb2.42.04.8m2(大于4.15m2),且b
C轴基础底面面积为 ○
A0
FkfaGd1312 371.332.2101.72520
4.17m2
基础底面积按20%增大,即
A1.2A01.24.175.00m2
初步选定基础地面面积为Alb2.62.25.72m2(大于5.00m2),且b
12.○A、○C两轴持力层地基承载力验算
A轴,基础和回填土重为
GkGdA(2.2101.17520)4.8271.2KN
偏心距为
eklMk190620.8239.60.18m
pkmin>0,满足要求。基础最大压力:
PkmaxFkGk6e1090271.260.18(1k)(1)422.54kPa
所以,最后确定基础地面长2.4m,宽2.0m。
C轴,基础和回填土重为 ○
GkGdA(2.2101.17520)5.72323.18KN
ekl2.6Mk242570.8287.60.43 0.17m
pkmin>0,满足要求。基础最大压力:
PkmaxFkGk6e1312323.1860.17(1k)(1)397.30kPa
所以,最后确定基础地面长2.6m,宽2.2m。
13.设计图纸
根据以上的计算,可以绘制出基础平面布置图和B轴柱子基础大样图,如下图所示。
基础平面图