柱下独立基础设计算例

柱下独立基础设计第一节、设计资料本设计为一10层框架结构的基础，楼层建筑高度为37.35m,则柱采用C30的混凝土，基础采用C30的混凝土，做100mmC15素混凝土垫层。抗震设防烈度为6度，抗震等级为三级，基础设计为阶梯型基础一、地基承载力特征值和基础材料（一）本工程地质情况如下：粘性土，γ=18KN/m3，akf=200KN/m2。综合考虑建筑物的用途、基础的型式、荷载大小、工程地质及水文地质条件等，持力层考虑为一般土层，akf=200KN/m2，基础的埋置深度取d=37.35/15=2.5m。基础采用C30混凝土，cf=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2钢筋采用HPB335，yf=300N/mm2，钢筋的混凝土保护层厚度为35mm；垫层采用C15混凝土，厚100mm。（二）、确定地基承载力特征值：假设基础宽度小于3米或埋深大于0.5米，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）式5.2.4修正af=akf+ηbγ(b－3)+ηdγm(d－0.5)=200+1.0×18×(2.5－0.5)=236KN/2m第二节、基础顶面内力组合一、标准组合由PK计算结果查得柱1柱底标准组合，分别取三组内力组合：弯矩KN·m轴力KN剪力KN（1）轴力最大maxN-118.642686.98-39.62（2）弯矩最大maxM-185.252643.05-58.94（3）弯矩、剪力都较大-185.012671.09-58.71二、基本组合（1.35×标准组合）弯矩KN·m轴力KN剪力KN（1）轴力最大maxN-160.163627.42-53.49（2）弯矩最大maxM-250.093568.12-79.57（3）弯矩、剪力都较大-249.763605.97-79.26第三节、取第一组轴力最大maxN来确定柱1基础底面尺寸bXL：一、考虑偏心作用，取0A=1.2×aGNfd=1.2×2686.98/（227－18×2）=16.92m。又由n=L/b=1.5≤2得，b=16.91.5≈3.5m，则L=1.5b=5.3m.所以柱1基础的底面尺寸为b×L=3.5×5.32m图6-1二、持力层承载力验算：（用标准组合）KG=GrAd=18×3.5×5.3×2.5=834.75KNkF=2686.98KNKM=－118.64KN·me=KMFG=118.642686.98834.75=0.035L/6=0.88则maxkp=2686.98834.753.55.3×（1+60.0555.3）=191.70KN/m21.2af=272.4KN/m22686.98834.753.55.3KKkFGPbl=180.85KN/m2af=236KN/m2所以基础底面尺寸符合要求。第四节、基础高度确定及底面配筋计算：一、基础高度验算基础底面尺寸为b×L=3.5m×5.3m，柱1截面尺寸为cbca=500mm×500mm。假定基础高度为h=1000mm,则设置2阶阶梯，每阶高度为500mm,所以：0h=h-50=1000-50=950mm.。cb+20h=0.5+2×0.95=2.4mb=3.5m图6-2抗冲切破坏强度验算（用基本组合）：M=-160.16KN·mF=3627.42KNQ=-53.49KN基底净反力设计值：jp=Fbl=3627.423.55.3=195.5KN/2m净偏心距0e=/MF=160.16/3627.42=0.044m基底最大净反力设计值maxjp=6(1)Febll=3627.4260.044(1)3.55.35.3=205.29KN/2m由公式应满足LF0.70hptmfbhLF=jAp=2006(1)[()()]2222ccabFelbhbhLbl=3627.425.33.5×260.0445.30.53.50.5(1)[(0.95)3.5(0.95)]5.32222=979.75KN0.70hptmfbh=0.7×0.988×1430×(0.5+0.95)×0.95=1362.33KN＞979.75KN.基础分两级，下阶1h=500mm，01h=450mm，取1l=2.5m，1b=1.5m变截面处，1b+201h=2.4m＜3.5m冲切力：1LF=21101016(1)[()()]2222FellbbhbhLbl=23627.4260.0445.32.53.51.5(1)[(0.45)3.5(0.45)3.55.35.32222=620.49KN抗冲切力：0.7101hptmfbh=0.7×0.988×1430×（1.5+0.45）×0.45=867.84KN＞620.49KN所以基础底面尺寸符合要求。二、基础配筋计算1、计算基础长边方向的弯矩设计值jp=Fbl=3627.423.55.3=195.5KN/2mmaxjp=6(1)Febll=205.29KN/2m取—截面IM=2maxmax1[()(2)()]()48JjcJjcPpbbPpbla=21[(205.29195.5)(23.50.5)(205.29195.5)3.5](5.30.5)48=1459.29KN·msIA=00.9IyMfh=1459.290.93000000.95=0.0056892m=56892mm取III--III截面IIIM=2max1max11[()(2)()]()48JjJjPpbbPpbll=21[(205.29195.5)(23.51.5)(205.3195.5)3.5](5.32.5)48=562.0KN·mSIIIA=010.9IIIyMfh=562.00.93000000.45=0.0046262m=46262mm＜sIA所以由sIA配筋，在3.5米宽度内配27φ16@120，SA=58662mm计算短边方向的弯矩取II－II截面IIM=21()(2)24jccPbbla=21195.5(3.50.5)(25.30.5)24=813.77KN·mIIA=00.9IIyMfh=813.770.93000000.95=0.0031732m=31732mm取IV－IV截面IVM=2111()(2)24jPbbll=21195.5(3.51.5)(25.32.5)24=426.8KN·mIVA=010.9IVyMfh=426.80.93000000.45=0.0035132m=35132mm＞IIA由IVA配筋得在5.3m宽度内配26φ14@200，SA=40812mm.如图：第五节、基础尺寸及配筋验算分别用第二组数据和第三组数据验算截面一、取第二组数据（一）持力层承载力验算：（用标准组合）M=-185.25KN·mN=2643.05KNQ=-58.94KNKG=GrAd=18×3.5×5.3×2.5=834.75KNkF=2643.05KNKM=－185.25KN·me=KMFG=185.252643.05834.75=0.056L/6=0.88kp=2643.05834.753.55.3×（1+60.0555.3）=199.16KN/m21.2af=283.2KN/m22643.05834.753.55.3KKkFGPbl=180.85KN/m2af=236KN/m2所以基础底面尺寸符合要求。（二）、抗冲切破坏强度验算（用基本组合）：M=-250.09KN·mN=3568.12KNQ=-79.57KN基底净反力设计值：jp=Fbl=3568.123.55.3=192.4KN/2m净偏心距0e=/MF=250.09/3568.12=0.070m基底最大净反力设计值maxjp=6(1)Febll=3568.1260.070(1)3.55.35.3=207.59KN/2m由公式应满足LF0.70hptmfbhLF=jAp=2006(1)[()()]2222ccabFelbhbhLbl=3568.125.33.5×260.0705.30.53.50.5(1)[(0.95)3.5(0.95)]5.32222=990.75KN0.70hptmfbh=0.7×0.988×1430×(0.5+0.95)×0.95=1362.33KN＞990.75KN.基础分两级，下阶1h=500mm，01h=450mm，取1l=2.5m，1b=1.5m变截面处，1b+201h=2.4m＜3.5m冲切力：1LF=21101016(1)[()()]2222FellbbhbhLbl=23568.1260.0705.32.53.51.5(1)[(0.45)3.5(0.45)3.55.35.32222]=627.44KN抗冲切力：0.7101hptmfbh=0.7×0.988×1430×（1.5+0.45）×0.45=867.84KN＞627.44KN所以基础底面尺寸符合要求。（三）、基础配筋计算1、计算基础长边方向的弯矩设计值jp=Fbl=3568.123.55.3=192.4KN/2mmaxjp=6(1)Febll=207.59KN/2m取—截面IM=2maxmax1[()(2)()]()48JjcJjcPpbbPpbla=21[(207.29192.4)(23.50.5)(207.59192.4)3.5](5.30.5)48=1464.40KN·msIA=00.9IyMfh=1464.400.93000000.95=0.0057092m=57092mm取III--III截面IIIM=2max1max11[()(2)()]()48JjJjPpbbPpbll=21[(207.59192.40)(23.51.5)(207.59192.40)3.5](5.32.5)48=564.0KN·mSIIIA=010.9IIIyMfh=564.00.93000000.45=0.0046422m=46422mm＜sIA所以由sIA配筋，在3.5米宽度内配27φ16@120，SA=58662mm计算短边方向的弯矩取II－II截面IIM=21()(2)24jccPbbla=21192.4(3.50.5)(25.30.5)24=826.88KN·mIIA=00.9IIyMfh=826.880.93000000.95=0.0032242m=32242mm取IV－IV截面IVM=2111()(2)24jPbbll=21192.4(3.51.5)(25.32.5)24=420.0KN·mIVA=010.9IVyMfh=420.00.93000000.45=0.0034572m=34572mm＞IIA由IVA配筋得在3.5m宽度内配26φ14@200，SA=40812mm.二、取第三组数据（一）、持力层承载力验算：（用标准组合）M=-185.01KN·mN=2671.09KNQ=-58.71KNKG=GrAd=18×3.5×5.3×2.5=834.75KNkF=2671.09KNKM=－185.01KN·me=KMFG=185.012671.09834.75=0.055L/6=0.88maxkp=2671.09834.753.55.3×（1+60.0555.3）=199.28KN/m21.2af=283.2KN/m22643.05834.753.55.3KKkFGPbl=191.28KN/m2af=236KN/m2所以基础底面尺寸符合要求。（二）、抗冲切破坏强度验算（用基本组合）：M=-249.76KN·mN=3605.97KNQ=-79.26KN基底净反力设计值：jp=Fbl=3605.973.55