基础工程课程设计柱下独立基础
柱下独立基础课程设计
姓 名: 班 级: 学 号:
指导老师:罗 晓 辉
目录
一、设计任务书 ................................................................................... - 2 - 二、不考虑地基处理和角边柱影响中柱的沉降验算 ....................... - 2 - 三、地基处理后边柱J-1基础设计 ................................................... - 4 - 四、地基处理后边柱J-2的设计 ....................................................... - 7 - 五、地基处理后角柱J-3的设计 ..................................................... - 10 - 六、地基处理后中柱J-4的设计 ..................................................... - 12 - 七、地基处理后中柱J-5的设计 ..................................................... - 14 - 八、基础结构布置平面图 ................................................................. - 16 -
一、设计任务书
采用柱下独立基础方案。
材料采用C25,基底设置C15、厚度100mm的混凝土垫层;配筋采用Ⅱ级普通圆钢筋。承受轴心荷载的基础底板一般采用正方形,若偏心荷载则采用矩形底板,其长宽比采用1.2。设计计算内容:
(1)在不考虑地基处理和角、边柱的影响时,中柱按地基承载力确定的基础底面积是否满足沉降要求?
(2)若通过地基处理(地基处理深度从基础底面以下5.5m内),使得地基承载力设计值达到160kPa,进行如下设计计算:
1)根据地基强度确定中柱、角与边柱的(角与边柱需考虑100kN·m 的力矩荷载。力矩作用方向根据右手螺旋法则确定,且指向柱网平面惯性轴)柱下基础底面尺寸;
2)基础配筋、冲切验算;
3)完成有关计算部分的计算简图、基础配筋图等。
二、不考虑地基处理和角边柱影响中柱的沉降验算
不考虑地基处理和角、边柱的影响时,中柱按地基承载力确定的基底面积是否满足沉降要求?
(1)按承载力确定基础尺寸
由勘察报告可知,基础的埋深为2.4m,持力层为粘土层。地基承载力fk100kPa。 对埋深进行修正:
设杂填土的重度为18kN/m
基础底面以上土的重度:m(182240.4)2.419kN/m3
3
fafakdm(d0.5)1001.419(2.40.5)150.54kPa
中柱承受轴心荷载,基础底板采用正方形。
Ab2
Fk1807
,b4.198m,取b=4.2m,
faGd150.54202.4
(2)基底压力的计算
FG1807184.24.22.4
145.64kPa A4.24.2
2180.424
19kN/m3 基础以上土的平均重度:m
2.4
基底压力:p
基底平均附加应力:p0pch145.64192.4100.04kPa
znb(2.50.4lnb)4.2(2.50.4ln4.2)9.89m,取10m。
(3)基础的最终沉降量:
ssi216mm
i1
n
由《规范》,体型简单的高层建筑基础的平均沉降量为200mm, 不满足要求。
三、边柱J-1基础设计
给各个柱按荷载的不同编号如下图:
(1)地基承载力的修正
假设b
采用矩形截面。基础有偏心,初定面积增大10%。l/b=1.2
b
1.1Fk1.11207
2.61m
(fa20d)1.2(210.54202.4)1.2
取b=2.6m,l1.22.63.12m,取l3.2m,b
e
Mk100
0.062m
FkGk12072.63.2202.4
FkGk1207202.42.63.2
193.07kPafa210.54kPa A2.63.2FkGk6e60.062
(1)193.07(1)215.51kPa1.2fa252.65kPa Al3.2FGk6ek(1)170.63kPa0 满足要求。
Al
pk
pkmaxpkmin
基底净反力:
pj
1207
145.07kPa
2.63.2
pjmaxpj(1
6e60.062)145.07(1)161.93kPa l3.26e60.062
pjminpj(1)145.07(1)128.21kPa
l3.2
(3)确定基础高度:
基础选用C25混凝土,ft1.27MPa,II级普通钢筋,fy300N/mm
2
,h0560mm, 初选h600mm
h800mm,所以hp1,bc2h0(5002560)mm1620mmb2600mm,
冲切力为:
23.20.62.60.5
F1161.930.562.60.56272.67kN
2222
抗冲切力:
0.711270(0.50.56)0.56527kN272.67kN满足。
基础分二阶,下阶h1350mm,h2250mm,h01310mm,取b11.3m,l11.6m。 (4)计算变阶截面
因 b12h011.320.311.92mb2.6m 冲切力为
2
3.21.62.61.3
161.930.312.60.31190.61kN
2222
抗冲切力为
0.71270(1.30.31)0.31kN443.70kN190.61kN满足要求。
(5)基础底板配筋
1)pj1pjmin
(llc)(pjmaxpjmin)
2l
128.21
(3.20.6)(161.93128.21)
148.23kPa
23.2
1
pjmaxpj1(lcl)2(2bbc) 481
(161.93148.23)(3.20.6)2(23.20.5)301.40kN.m 48M1
在II-II截面处,
pj2pjminM2
(ll1)(pjmaxpjmin)
2l
128.21
(3.21.6)(161.93128.21)
153.50kPa
23.2
1
pjmaxpj2(ll1)2(2bb1) 48
1
(161.93153.5)(3.21.6)2(22.61.3)109.35kN.m 48
2)在短边III-III截面处
M3
1
pjmaxpjmin(bbc)2(2llc) 48
1
(161.93128.21)(2.60.5)2(23.20.6)186.60kN.m 48
1
pjmaxpjmin(bb1)2(2ll1) 48
在IV-IV变截面处 M4
1
(161.93128.21)(2.61.3)2(23.21.6)81.72kN.m 48
3)底板配筋
M1301.4106
在长边:As11994mm2
0.9fyh00.9300560M2109.35106
As21307mm2As1
0.9fyh00.9300310M3186.6106
在短边:As31235mm2
0.9fyh00.9300560M481.72106
As4976mm2As3
0.9fyh00.9300310
在长边:1812,As2036mm 在短边:1610,As1257mm
22
(6)施工图如图:
四、地基处理后边柱J-2的设计
(1)地基承载力的修正
假设b
采用矩形截面。基础有偏心,初定面积增大10%,l1.2
b
1.1Fk1.11407
2.81m
(fa20d)1.2(210.54202.4)1.2
取b=2.8m,l1.22.83.36m,取l3.4m,b
e
Mk100
0.054m
FkGk14072.83.4202.4
FkGk1407202.83.42.4
195.8kPafa210.54kPa A2.83.4FGk6e60.054pkk(1)195.8(1)214.5kPa1.2fa252.65kPa
Al3.4FGk6e60.054pkk(1)195.8(1)177.1kPa0 满足要求。
Al3.4pk
基底净反力:
1407
147.8kPa
2.83.4
6e60.054
pjmaxpj(1)147.8(1)161.9kPa
l3.4pj
pjminpj(1
6e60.054)147.8(1)133.7kPa l3.4
2
(3)确定基础高度:
基础选用C25混凝土,ft1.27MPa,II级普通钢筋,fy300N/mm 初选hw600mm,h0560mm,
h800mm,所以hp1,bc2h0(5002560)mm1620mmb2800mm,
冲切力为:
23.40.62.80.5
F1161.90.562.80.56324.4kN
2222
抗冲切力:
0.711270(0.50.56)0.56527kN324.4kN满足。
基础二阶,下阶h1350mm,h2250mm,h01310mm,取b11.4m,l11.7m。 (4)计算变阶截面
因 b12h011.420.312.02mb2.6m 冲切力为
2
3.41.72.81.4
161.90.312.80.31220.2kN
2222
抗冲切力为
0.71270(1.40.31)0.31kN471.3kN220.2kN满足要求。
(5)基础底板配筋 1)pj1pjmin
(llc)(pjmaxpjmin)
2l
133.7
(3.40.6)(161.9133.7)
150.3kPa
23.4
1
pjmaxpj1(lcl)2(2bbc) 481
(161.9150.3)(3.40.6)2(22.80.5)311.1kN.m 48M1
在II-II截面处,
pj2pjminM2
(ll1)(pjmaxpjmin)
2l
133.7
(3.41.7)(161.9133.7)
156.2kPa
23.2
1
pjmaxpj2(ll1)2(2bb1) 48
1
(161.9156.2)(3.41.7)2(22.81.4)134.1kN.m 48
2)在短边III-III截面处
M3
1
pjmaxpjmin(bbc)2(2llc) 48
1
(161.9133.7)(2.80.5)2(23.40.6)241.1kN.m 48
在变截面IV-IV处
M4
1
pjmaxpjmin(bb1)2(2ll1) 48
1
(161.9133.7)(2.81.4)2(23.41.7)102.6kN.m 48
3)底板配筋
M1311.1106
在长边:As12057mm2
0.9fyh00.9300560M2134.1106
As21602mm2As1
0.9fyh00.9300310M3241.1106
在短边:As31594mm2
0.9fy(h0d)0.9300560M4102.6106
As41226mm2As3
0.9fyh00.9300310
在长边:1912,As2149mm2 在短边:1512,As1696mm2 (6)施工图如图:
五、地基处理后角柱J-3的设计
(1)地基承载力的修正
假设b
(2)确定基础底面积
采用矩形截面。基础有偏心,初定面积增大10%,l1.2
b1.1Fk1.110072.38m (fa20d)1.2(210.54202.4)1.2
取b=2.4m,l1.22.42.88m,取l2.9m,b
FkGk1007202.42.92.4192.7kPafa210.54kPa A2.42.9
FGk6e60.075pkmaxk(1)192.7(1)222.6kPa1.2fa252.65kPa Al2.9
FGk6e60.075pkmink(1)192.11(1)162.8kPa0 满足要求。 Al2.9pk基底净反力:
1007144.7kPa 2.42.9
6e60.075pjmaxpj(1)144.7(1)167.2kPa l2.9
6e60.075pjminpj(1)144.7(1)122.2kPa l2.9pj(3)确定基础高度:
基础选用C25混凝土,ft1.27MPa,II级普通钢筋,fy300N/mm 2
,h0560mm, 初选h600mm
h800mm,所以hp1,bc2h0(5002560)mm1620mmb2800mm, 冲切力为:
22.90.62.40.5F1167.20.562.40.56211.3kN 2222
抗冲切力:
0.711270(0.50.56)0.56527kN211.3kN满足。
基础二阶,下阶h1350mm,h2250mm,h01310mm,取b11.2m,l11.5m。
(4)计算变阶截面
因 b12h011.220.311.82mb2.6m
冲切力为
22.91.52.41.2167.20.312.40.31142.4kN 2222
抗冲切力为
0.71270(1.50.31)0.31kN498.82kN200.4kN满足要求。
(5)基础底板配筋
1)
pj1pjmin
(llc)(pjmaxpjmin)2l122.2(2.90.6)(167.2122.2)149.4kPa22.9
1pjmaxpj1(lcl)2(2bbc) 48
1(167.2149.4)(2.90.6)2(22.40.5)184.9kN.m 48M1
在II-II截面处,
pj2pjmin
M2(ll1)(pjmaxpjmin)2l122.2(2.91.5)(167.2122.2)156.3kPa 22.91pjmaxpj2(ll1)2(2bb1) 481(167.2156.3)(2.91.5)2(22.41.2)79.3kN.m 48
2)在短边III-III截面处
M31pjmaxpjmin(bbc)2(2llc) 481(167.2122.2)(2.40.5)2(22.90.6)139.3kN.m 48
1pjmaxpjmin(bb1)2(2ll1) 48在IV-IV变截面处 M41(167.2122.2)(2.41.2)2(22.91.5)63.4kN.m 48
3)底板配筋
M1184.9106
在长边:As11223mm2 0.9fyh00.9300560
M279.3106
As2948mm2As1 0.9fyh00.9300310
M3139.3106
在短边:As3921mm2 0.9fyh00.9300560
M463.4106
As4758mm2As3 0.9fyh00.9300310
在长边:1610,As1256mm2
在短边:1410,As1099mm2
(6)施工图如图:
六、地基处理后中柱J-4的设计
(1)地基承载力的修正
中柱④为轴心受压柱,Fk,1607kN,fa210.54kPa,中柱为轴心受压,采用正方形基础底板。
(2)确定基础底面积
bFk(fa20d)16073.14m (210.54202.4)
取b=3.2m,对地基承载力进行宽度修正
fafakb(b3),查表知对淤泥质土b0,fa210.54kPa pkFkGk1607202.43.23.2204.9kPafa210.54kPa A3.23.2
满足要求。
基底净反力:
pj1607156.9kPa 3.23.2
2(3)确定基础高度: 基础选用C25混凝土,ft1.27MPa,II级普通钢筋,fy300N/mm
,h0560mm, 初选h600mm
h800mm,所以hp1,bc2h0(5002560)mm1620mmb3200mm, 冲切力为:
23.20.63.20.5F1156.90.563.20.56273.6kN 2222
抗冲切力:
0.711270(0.50.56)0.56527kN273.6kN满足。 基础二阶,下阶h1350mm,h2250mm,h01310mm,取b11.6m,l11.6m。 计算变阶截面
因 b12h011.620.312.22mb3.2m 冲切力为
23.21.63.21.6156.90.313.20.31208.3kN 2222
抗冲切力为
0.71270(1.60.31)0.31kN526.4kN208.3kN 满足要求。
(4)基础底板配筋
1)计算弯矩
对轴心受压基础,基础底面验算处弯矩为
1156.9(3.20.5)2(23.20.6)2M1pj(bbc)(2llc)333.6kN.m 2424
(2)在变阶截面处
1156.9(3.20.6)2(23.20.5)2M2pj(llc)(2bbc)304.98kN.m 2424
2)底板配筋
M1333.6106
As12206mm2 0.9fyh00.9300560
M3304.98106
As22017mm2 0.9fy(h0d)0.9300560
在长边:2012,As2260mm2
在短边:1812,As2034mm2
(5)施工图如图:
七、地基处理后中柱J-5的设计
(1)地基承载力的修正
轴心压力为Fk1807kN, fa210.54kPa,中柱为轴心受压,采用正方形基础底板。
(2)确定基础底面积
bFk18073.33m (fa20d)(210.54202.4)
取b=l=3.4m
pkFkGk1807202.43.43.4204.3kPafa210.54kPa A3.43.4
满足要求。
基底净反力:
pj1807156.3kPa 3.43.4
2(3)确定基础高度: 基础选用C25混凝土,ft1.27MPa,II级普通钢筋,fy300N/mm
初选h600mm,h0560mm,
h800mm,所以hp1,bc2h0(5002560)mm1620mmb3400mm, 冲切力为:
23.40.63.40.5F1156.30.563.20.56322.6kN 2222
抗冲切力:
0.711270(0.50.56)0.56527kN322.6kN满足。 基础二阶,下阶h1350mm,h2250mm,h01310mm,取b11.7m,l11.7m。 计算变阶截面
因 b12h011.720.312.32mb3.4m 冲切力为
23.41.73.41.7156.30.313.40.31241.4kN 2222
抗冲切力为
0.71270(1.70.31)0.31kN553.9kN241.4kN 满足要求。
(4)基础底板配筋
1)计算弯矩
对轴心受压基础,基础底面验算处弯矩为
1156.3(3.20.5)2(23.20.6)2M1pj(bbc)(2llc)332.3kN.m 2424
2)在变阶截面处
1156.3(3.20.6)2(23.20.5)2M2pj(llc)(2bbc)308.2kN.m 2424
3)底板配筋 M1332.3106
在长边:As12197mm2 0.9fyh00.9300560
M3308.2106
在短边:As32038mm2 0.9fy(h0d)0.9300560在长边:2012,As2260mm2 在短边:1912,As2148mm2 :
八、基础结构布置平面图 另附A3图纸。