柱下钢筋混凝土独立基础课程设计指导书

《基础工程》课程设计指导书柱下钢筋混凝土独立基础设计1）选择持力层因为下卧层有软弱层，故基础要浅埋，基础埋深d=2米。混凝土强度等级：C20,ft=9.60N/mm2钢筋级别：HRB335,fy=300N/mm2基础与覆土的平均容重：20.00kN/m3作用力位置标高：0.000m基础混凝土保护层厚度：45mm2）计算地基承载力特征值，并修正承载力特征值：标贯数为12，由此查表2-4计算可知：承载力fak=140)1012(1015140180=156kpa查表2-5有深度修正系数为2.0所以)5.0()3(dbffmdbaka=kpa6.216)5.02(2.2021563）计算基础所需底面尺寸有三种荷载设计值F1=735KNF2=1435KNF3=2035KN分项系数：1.35荷载标准值分别为FK1=544.44KNFK2=1062.96KNFK3=1507.41KN又有公式dfFbaK20方柱下基础底面选择方形，带入上面数据就有：对应的基础尺寸最小值为：1.7558m2.4534m2.9216m初选基础底面宽度b为：1.8m2.5m3m4）验算软弱层强度和沉降量基底处总竖向力Fk+Gk(KN)=dbFK220带入数据得总竖向力分别为：674.04KN1312.96KN1867.41KN基底平均压力Pk(kpa):2bGFPKKK带入数据得Pk分别为：208.038kpa210.074kpa207.490kpa可见：Pk均小于地基承载力特征值fa=216.6kpa，所以持力层承载力验算通过，后面由于调整沉降差改变了基础尺寸，再做验算。又有：43.16.5821ssEE，z/b分别为：67.18.132.15.23133查表2-7内插法计算θ=23+（25-23）/2*(1.43-3)=21.43tanθ=0.39247下卧层顶面的附加应力σz（kpa)为：22)tan2()(zbPbcdKz，带入数据计算分别为：31.464kpa44.993kpa52.445kpa下卧层自重应力σcz（kpa)：下卧层kpazdczm2.20kpacz101)32(2.20又有下卧层标贯数6.6，所以kpafak8.112)106.6(5140180140修正承载力：kpadbffmdbaka6.294)5.02(2.2028.112)5.0()3(而σz+σcz=132.464kpa，145.993kpa，153.445kpa,均小于faz=294.6kpa，所以下卧层承载力验算通过。持力层土的变形模量Eo=8，泊松比u=0.4，柔性基础平均影响系数Wm=0.95*由于F2的相邻基础情况有两种，故记作F2113，F2123F1=734.6KN,F21=1434.6KN,F3=2034.6KN,F23=1434.6KNP36页：mnnbE021带入四组数据分别得：0.05542，0.0399，0.03325，0.0399P38页：00557.0684.011202LEjk所以，各个基础的沉降量kjkjjjFFS，带入数据有：56.69174mm，76.7582mm，102.958mm，80.6575mm查表2-6得相邻基础沉降差允许值0.002L=0.0026000=12mm，调整基础尺寸，修正后基础尺寸b(m)b1=1.8m,b2113=3.2m,b3=5.4m,b2123=3.4m修正后δnn(mm/KN)分别为：mnnbE0210.055416667，0.031171875，0.018472222，0.029338235修正后δJK(mm/KN)=0.005570423所以修正基础尺寸后沉降：kjkjjjFFS56.6917413mm,64.23682034mm,72.89115313mm65.50557699mm,沉降差均小于限值，符合要求。*具体下卧层沉降量计算见计算表39行至51行。根据改变后的基础尺寸，再验算前面的指标：基底处总竖向力Fk+Gk(KN)=dbFK220：674.041472.562673.811525.36基底平均压力Pk(kpa):2bGFPKKK208.038409143.804976991.694356131.9518134前计算得知：kpafa6.216，可见akfP持力层承载力验算通过。软弱下卧层顶面的附加应力σz（kpa)为：22)tan2()(zbPbcdKz，带入数据计算分别为：31.463915634.3162965524.87212731.95658231进而求得：101zczz132.463916135.3162965125.87213132.9565823前面计算得知：kpafa6.294，可见aczzf下卧层承载力验算通过。5）设计基础剖面，并计算配筋地基净反力设计值Pj（kpa)，2bFPj带入数据可得结果分别为：226.85kpa，140.14kpa，69.79kpa，124.13kpa，综合考虑：5.2tan取h值分别为350mm，610mm，1050mm，650m，保护层厚度45mm，则ho=305mm，565mm，1005mm，605mm，002hb分别为1010mm，1530mm，2410mm，1610mm由此可见：b002hb求抗冲切面积A1，由公式：2001)24.02()24.02(hbbhbA得A1分别为0.5552m,1.9752m,5.8382m,2.2422m。所以ljlAPF，125.897KN,276.738KN,407.417KN,278.307KN而抗冲切力F（KN）：00)4.0(7.0hhfFthp带入数据有：165.5693KN,320.031KN,468.1793KN,320.031KN由此可见Fl均小于对应的F值，抗冲切验算通过。04.021tanhb，所以tan值分别为：2.295081972.4778761062.48756222.479338843满足条件：5.2tan值分别为66.5，68.0，68.1，68.0；4)4.0()4.0(1234bbA：带入修正后的不同的基础地面尺寸得：（2m）0.772.527.252.85计算梯形的形心至柱边的距离：)4.0(6)4.02()4.0(0bbbL，带入数据得：0.4242m，0.8815m，1.6092m，0.9474m于是：01234lApMj，带入数据分别为：74.1KN*m，311.3KN*m，814.2KN*m335.2KN*m计算配筋：钢筋为HRB335级，fy=300N/mm2，09.0hfMAys，带入数据得四种底面的钢筋面积分别为：899.92mm，2040.62mm，3000.52mm，2051.82mm。选择钢筋：12@120(As=943mm2)，20@150(As=2095mm2)24@150(As=3016mm2)，20@150(As=2095mm2)其中括号内为实配钢筋面积。6）计算列表入下。7）施工图见图纸。钢筋混凝土柱下独立基础设计F1F2(1)F3F2(2)由于计算沉降F2有区别，故区分开选择持力层基础埋深d(m)2222重要公式备注计算地基承载力特征值(kpa)标贯击数101512特征值fak(kpa)140180156深度修正系数2加权平均重度20.2承载力特征值fa(kpa)216.6216.6216.6216.6fa=fak+ηd*rm*(d-0.5)基础底面尺寸(m)荷载F(KN)735143520351435FK(KN)544.4441062.9631507.4071062.963基础计算尺寸(m)1.7562.4532.9222.453b=sqrt（Fk/（fa-20*d））基础底面宽度b(m)1.802.503.002.50修正后基础尺寸b(m)1.803.205.403.40持力层及下卧层强度及沉降量验算荷载值Fk(KN)544.4441062.9631507.4071062.963基底处总竖向力Fk+Gk(KN)674.041472.562673.811525.36基底平均压力Pk(kpa)208.038143.80591.694131.952Pk=（Fk+Gk）/power(b,2)持力层承载力结论通过通过通过通过压缩模量Es18压缩模量Es25.6Es1/Es21.43软弱层距离z(m)3z/b1.671.201.00Es1/Es23θ23Es1/Es25θ25θ21.43tanθ0.3924711下卧层附加应力σz（kpa)31.46434.31624.87231.957σz=b²*（Pk–σcd）/（b+2*z*tanθ）²下卧层自重应力σcz（kpa)101下卧层rm20.2rm=σcz/（d+z）下卧层标贯数6.6下卧层fak(kpa)112.8下卧层承载力特征值faz（kpa）294.6faz=fak+2.0*rm*（d-0.5）σz+σcz132.464135.316125.872132.957均小于faz=294.6下卧层承载力结论通过通过通过通过持力层土的变形模量Eo8泊松比u0.4柔性基础影响系数Wc\Wo\Wm0.561.120.95Fn734.61434.62034.61434.6δnn(mm/KN)0.05540.03990.03330.0399δnn=(1-power(u,2))/Eo/b*WmδJK(mm/KN)0.00560.00560.00560.0056Δjk=(1-power(u,2))/Eo/3.1415/6沉降量（mm）56.69276.758102.95880.657s=δjjFj+δjkFk修正后基础尺寸b(m)1.803.205.403.40修正后δnn(mm/KN)0.05540.03120.01850.0293δnn=(1-power(u,2))/Eo/b*Wm修正后δJK(mm/KN)0.00560.00560.00560.0056Δjk=(1-power(u,2))/Eo/3.1415/6修正基础尺寸后沉降（mm）56.691764.236872.891265.5056相邻基础沉降差小于12mm基地附加压力po（KN/m2)226.73140.1069.77124.10柔性基础角点沉降s（mm)24.0026.3622.15s=(1-power(u,2))*Wc*F/b/Eo柔性基础中点沉降s(mm)47.9952.7244.31s=(1-power(u,3))*Wo*F/b/Eo柔性基础平均沉降量s(mm)40.7144.7237.58s=(1-power(u,4))*Wm*F/b/Eo下卧层土的压缩系数a0.35下卧层土的压缩模量Eo5600000l/b1111z/b1.6670.9380.5560.882应力系数ac0.1070.1830.2270.190附加应力σz(kpa)97.274102.53563.28994.208σz=4acσoz/b4.4442.5001.4812.353应力系数ac0.02230.06040.12330.0663附加应力σz(kpa)20.23533.85734.40932.929软弱层沉降量s(mm)58.75568.19648.84963.569s3=（a/（1+e））*σz*hi设计基础剖面及配筋计算地基净反力设计值Pj（kpa)226.852140.13769.787124.135基础有效高度ho（mm)3055651005605保护层厚度45mmbc+2ho1010153024101610抗冲切面积A1（m）0.5551.97