土力学柱下独立基础课程设计

1独立基础课程设计实例取任务书中题号9A轴荷载作为实例，说明独立基础的设计方法。一、设计资料9号题A轴柱底荷载：①柱底荷载效应标准组合值：1534kFkN=，335kMkNm=⋅，109kVkN=；②柱底荷载效应基本组合值：1995FkN=，425MkNm=⋅，142VkN=。持力层选用③号黏土层，承载力特征值fak=180kPa，框架柱截面尺寸为500×500mm，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：C25混凝土，HPB300级钢筋，预估基础高度0.8m。2.基础埋深选择：根据任务书要求和工程地质资料，第一层土：杂填土，层厚0.5m，含部分建筑垃圾。第二层土：粉质黏土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130kPa。第三层土：黏土，层厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180kPa。第四层土：细砂，层厚2.7m，承载力特征值fak=280kPa。第五层土：淤泥质黏土，承载力特征值fak=80kPa。取基础底面高时最好取至持力层下0.5m，本设计取第三层土为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为0.5+1.2+0.5=2.2m。由此得基础剖面示意图如下：图1基础剖面示意图3.求地基承载力特征值fa根据粘土58.0=e，78.0=LI，查表3得3.0=bη，6.1=dη基底以上土的加权平均重度3/23.162.25.04.92.0)1020(1205.018mKNrm=×+×−+×+×=持力层承载力特征值fa（先不考虑对基础宽度修正）)5.02.2(23.166.1180)5.0(−××+=−+=dffmdakaγη224.15akP=2（上式d按室外地面算起）4.初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：KNFk1534=，mKNMk⋅=335，KNVk109=计算基础和回填土重kG时的基础埋深()md425.265.22.221=+=基础底面积2040.820725.1107.015.2241534mdfFAGak=×−×−=⋅−=γ由于偏心不大，基础底面积按20％增大，即：2008.1040.82.12.1mAA=×==初步选定基础底面面积208.108.26.3mblA=×=⋅=，且mmb38.2=不需要再对fa进行修正。5.验算持力层地基承载力回填土和基础重：08.10)20725.1107.0(××+×=⋅⋅=AdGGkγKN32.418=偏心距：mlmGFMekkkk6.06216.032.41815348.0109335==+×+=+=，0minkP，满足。基底最大压力：maxmin61534418.3260.2161110.083.6kkkkkFGePAl++×=±=×±263.41123.94aakPkP=maxmaxmin263.411.21.2224.15268.97263.41123.94193.68224.1522kaaakkkaaapkPfkPpppkPfkP==×=++====所以，最后确定基础底面面积长m6.3，宽m8.2。6.计算基础中心点最终沉降量（规范法）7.计算基底净反力取柱底荷载效应基本组合设计值：KNF1995=，mKNM⋅=425，KNV142=。3净偏心距mNMen27.019958.01424250,=×+==基础边缘处的最大和最小净反力)6.327.061(8.26.31995)61(0,max,min,×±××=±=lelbFnnnpaakPkP98.28685.108=8.基础高度(采用阶梯形基础)柱边基础截面抗冲切验算（见图2）图2冲切验算简图(a)柱下冲切；（b）变阶处冲切ml6.3=，mb8.2=，mbact5.0==，mac5.0=。初步选定基础高度mmh800=，分两个台阶，每阶高度均为400mm的。mmh750)1040(8000=+−=（有垫层）。mbmhaatb8.2275.025.020==×+=+=，取mab2=mmaaabtm1250220005002=+=+=因偏心受压，np取KPapn98.286max,=冲切力：−−−−−=200max,2222hbbbhalPFccnl−−−×−−×=275.025.028.28.275.025.026.398.2864596.92=kN抗冲切力：75.025.11027.10.17.07.030×××××=hafmthpβKNKN92.59644.833=，满足9.变阶处抗冲切验算mbat5.11==，ma9.11=，mmh3505040001=−=mbmhaatb8.22.235.025.1201==×+=+=，取mab2.2=maaabtm85.122.25.12=+=+=冲切力：−−−−−=2011011max,2222hbbbhalPFnl=−−−×−−×235.025.128.28.235.029.126.398.286KN9.375=抗冲切力：35.085.11027.10.17.07.0301×××××=hafmthpβ575.6375.9KNKN=，满足10.配筋计算选用的HPB300级钢筋，2270/yfNmm=（1）基础长边方向І-І截面（柱边）柱边净反力：()min,max,min,2nncnⅠnPPlalPP−++=()85.10898.2866.325.06.385.108−××++=210.28akP=悬臂部分净反力平均值：()(),max,11286.98210.29248.6422nnaPPkP+=×+=Ⅰ弯矩：()()ccInnⅠbbalPPM+−+=222412,max,)5.08.22()5.06.3(64.2482412+××−××=607.3kNm=⋅62,0607.3103332.20.90.9270750sIyMAmmfh×===××ⅠⅢ-Ⅲ截面（变阶处）()min,max,1min,2nnnⅢnPPlalPP−++=()85.10898.2866.329.16.385.108−××++=5244.92akP=()()121,max,22241bbalPPMⅢnnⅢ+−+=)5.18.22()9.16.3(292.24498.2862412+××−×+×=227.4kNm=⋅62,01227.4102673.70.90.9270350syMAmmfh×===××ⅢⅢ比较1,SA和ⅢSA,，应按1,SA配筋，实际配1716@180Φ，2201.1173418.7sAmm=×=3418.7-3332.2=2.6%3332.2%（计算配筋与实际配筋相差不超过5）（2）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：()().max.min11286.98108.85197.9222nnnaPPPkP=+=×+=Ⅱ-Ⅱ截面（柱边）()()2212241=197.92(2.80.5)(23.60.5)24=335.9nccMPbblakNm=−+××−××+⋅Ⅱ62,0335.9101843.10.90.9270750syMAmmfh×===××ⅡⅡⅣ-Ⅳ截面（变阶处）()()211212241=197.92(2.81.5)(23.61.9)24=126.4nMPbblakNm=−+××−××+⋅Ⅳ62,01126.4101486.20.90.9270350syMAmmfh×===××ⅣⅣ比较,SAⅡ和,SAⅣ，应按,SAⅡ配筋，实际配2410@160Φ，278.5241884sAmm=×=1884-1843.1=2.2%1843.1%（计算配筋与实际配筋相差不超过5）11.基础配筋大样图：见施工图12.确定B、C两轴柱子基础底面尺寸由任务书得：9号题B、C两柱子基底荷载分别为：B轴：KNFk2140=，mKNMk⋅=288，KNVk113=；C轴：KNFk1677=，mKNMk⋅=402，KNVk106=；6由前面计算得持力层承载力特征值aaKPf15.224=计算基础和回填土重kG时的基础埋深md425.2=B轴基础底面积：2072.1120725.1107.015.2242140mdfFAGak=×−×−=⋅−=γ基础底面积按20％增大，即：2006.1472.112.12.1mAA=×==初步选定基础底面面积)06.14(4.140.38.422mmblA=×=⋅=，且mb3=，不需要再对af进行修正。C轴基础底面积：2018.920725.1107.015.2241677mdfFAGak=×−×−=⋅−=γ基础底面积按20％增大，即：2002.1118.92.12.1mAA=×==初步选定基础底面面积2202.114.110.38.3mmblA=×=⋅=，且mb3=，不需要再对af进行修正。13.B、C两轴持力层地基承载力验算B轴：回填土和基础重：(0.7101.72520)14.4kGGdAγ=⋅⋅=×+××597.6KN=偏心距：2881130.80.1380.82140597.66kkkkMlemmFG+×====++，0minkP，满足。maxmin222.9157.362140597.660.1381114.44.8=kkaakkkkPkPFGePAl++×=±=×±基底最大压力：maxmaxmin222.91.21.2224.15268.97222.9157.3190.1224.1522kaaakkkaaapkPfkPpppkPfkP==×=++====所以，最后确定基础底面面积长4.8m，宽3.0m。C轴(略)7根据以上计算，可以绘制出基础平面布置图和A轴柱子基础大样图。见基础平面布置图。图3基础平面图图4基础大样图设计说明：1.+0.000相当于绝对标高见建筑图；2.本工程持力层选用③号土层，地基承载力特征值180kakfPa=；3.基坑开挖后需通知甲方及勘查单位验槽，符合要求后方可施工垫层；4.材料：混凝土C25，钢筋HPB3005.保护层：40mm；6.垫层做法：混凝土C10，厚100mm，出基础边100mm。