土力学独立基础条形基础

1柱下独立基础课程设计一、设计资料1、地形拟建建筑场地平整。2、工程地质条件自上而下土层依次如下：①号土层，杂填土，层厚0.5m，含部分建筑垃圾。②号土层，粉质黏土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值kPafak130。③号土层，黏土，层厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值kPafak180。④号土层，细砂，层厚2.7m，中密，承载力特征值kPafak240。⑤号土层，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值kPafak300。3、岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如下表所示。地基岩土物理力学参数土层编号土的名称重度)/(3mkN孔隙比e液性指数LI粘聚力c)(kPa内摩擦角)(压缩模量SE)(MPa标准贯入锤击数N承载力特征值akf)(kPa①杂填土18②粉质黏土200.650.8434137.56130③黏土19.40.580.7825238.211180④细砂210.623011.616240⑤强风化砂质泥岩2218223004、水文地质条件（1）拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。（2）地下水位深度：位于地表下1.5m。5、上部结构资料拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为mmmm500500。室外地坪标高同自然地面，室内外高差mm450。柱网布置如下图所示。2柱网平面图6、上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值：FK=1873KN，MK=193KN·m，VK=83KN，上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值：F=2435KN，M=251KN·m，V=108KN7、混凝土的强度等级C25~C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。8、设计分组第10组，共12人，选择题号1~12，基础持力层选用④号土层，设计○B轴柱下独立基础。9、设计要求每人根据所在组号和题号，完成指定轴线的独立基础设计。对于另外两根轴线的基础，只要根据所给荷载确定基础底面尺寸，以便画出基础平面图。要求分析过程详细，计算步骤完整，设计说明书的编写应具有条理性，图纸整洁清晰。10、设计内容1、确定基础埋深；2、按持力层承载力特征值确定基础底面尺寸；3、计算地基变形值，验算地基变形特征值；4、基础结构设计：拟定基础剖面尺寸，进行地基梁正截面和斜截面设计及底板抗剪验算和配筋设计，并满足构造设计要求。5、绘制基础施工图，包括基础平面布置图、独立基础大样图，并提出必要的技术说明。参考资料1．《土力学》（第2版）东南大学等四校合编.中国建筑工业出版社，2009。2．《基础工程》（第2版）华南理工大学等三校合编.中国建筑工业出版社，2009。3.《土力学与基础工程》赵明华主编.武汉工业大学出版社，2003。4.《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001），中国建筑工业出版社，2002。5.《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2008），中国建筑工业出版社，2008。6．《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002），中国建筑工业出版社，2002。3二、独立基础设计1.选择基础材料基础采用C30混凝土，HPB335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2.7m，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。取基础地面高时最好至持力层下0.5m，本设计取○4号土层为持力层，所以考虑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。4基础剖面简图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7.35.0115.14.92.010-201205.018）（m=13.683mKN持力层承载力特征值fa（先不考虑对基础宽度修正）为akaff+mηd（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=1873KN，MK=193KN·m，VK=83KN。计算基础和回填土GK时的基础埋置深度为d=)15.47.3(21=3.925m基础底面积为A0=296.520725.1102.233.3711873mdfFGak5由于偏心不大，基础底面积按30%增大，即A=1.3A0=1.3×5.96=7.7m2初步选定基础地面面积25.95.28.3mlbA，且b=2.5m3m不需要再对fa进行修正。5.验算持力层地基承载力基础和回填土重为KNdArGGK75.5365.920725.1102.2偏心距为mGFMekkkk106.075.24094.25975.53618738.083193ml6.06因此minkp0，满足要求基地最大压力：kPaleAGFPkkkk61.255)8.3106.061(5.925.5361873)61(max1.2fa=445.60kPa22minmax/33.371/66.23427.21361.2552MKNfMKNpppakkk满足要求因此最后确定基础底面长3.8m，宽2.5m。6.地基变形验算求基低压力和基底附加压力kpaAGFp16.2495.923678.35.22.28.35.2105.18.35.2201873基础底面处土的自重应力6kpadrcz6.50115.04.95.1102.0201185.0则基础附加压力mpakpappcz198.056.1986.5016.2490确定沉降计算深度因为不考虑相邻荷载的影响，故可以按式估算：mzn3.55.2ln4.05.25.2取nz=5.3m沉降量计算，点号(M)l/bz/b(mm)-(mm)(mm)001.5201.00012.21.521.760.7911740.21740.20.01729.5824.71.523.760.52662475.02734.820.0118.0835.31.524.240.4832559.984.880.0110.9338.60.024由计算可得取=5.3符合要求。确定沉降经验系数○1计算值mpaEAAEsiiiS1.1356.1959.255918/88.8418/82.7346.11/2.174088.8482.7342.1740/7○2值的确定假设,按表书本表4.4可得插值求得2.1s③最终沉降量为S=mmxSis4.476.382.1满足地基规范要求。7.计算基地净反力取柱底荷载效应基本组合值：F=2435KN，M=251KN·m，V=108KN。净偏心距为24358.01082510FMe=0.139mmL63.068.36基础边缘处的最大和最小净反力为kPakPannlelbFP58.31206.2000maxmin)8.3139.061(5.92435)61(8.基础高度（采用阶梯型基础）8冲切验算简图（柱下冲切）冲切验算简图（变阶处冲切）柱边基础截面抗冲切验算l=3.8m，b=2.5m，mambacct5.0,5.0。初步选定基础高度h=800mm，两个台阶，每个台阶均为400mm。0h=800-（40+10）=750mm（有垫层）则冲切力mhat275.025.020b=2.5m因此，可得mmaaabtm1250220005002因偏心受压，np取maxnp=312.89kPa，所以冲切力为KNhbbbhalPFlccn7.683])75.025.025.2(5.2)75.025.028.3[(89.312])22()22[(2200max抗冲切力为907.0hafmthp0.7×1×1.430×1.25×0.75=938.423KN683.7KN满足要求变阶处抗冲切验算由于有mbat25.11，ma9.11，mmh3505040001所以mhat95.135.0225.1201b=2.5m取mab9.1。因此，可得maaabtm6.1295.125.12冲切力为KNhbbbhalPFln11.445])35.0225.125.2(5.2)35.029.128.3[(58.312])22()22[(220101max抗冲切力为KNhafmthp56.56035.16.1143017.07.00445.11KN满足要求9.配筋计算10选用HPB335级钢筋，2300mmNfy。（1）基础长边方向（2）对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边），柱边净反力为kPapplalppnncnnI72.263)06.20058.312(6.75.08.306.200)(2minmaxmin悬臂部分净反力平均值kPappnIn15.288)72.26358.312(21)(21max弯矩为11mKNbbalPPMccnInI11.7195.53.32415.288)2())(2(24122max26018.35517503009.01011.7199.0mmhfMAyIsI对于截面Ⅲ-Ⅲ（变阶处），有kPapplalpnnn45.28452.112.1746.79.18.306.200)(2pminmax1minnIIImKNbbalPPMnIIInIII63.28025.69.1245.298)2())(2(2412121max260162.29693503009.01063.2809.0mmhfMAyIIIsI比较sIA和sIIIA,应按sIA配筋，实际配18φ16@180As=3619.8mm23551.1mm2（3）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12kPapppnnn32.256)06.20058.312(21)(21minmax对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边）弯矩为mKNalbbpMccnII03.346)5.06.7()5.05.2(2432.256)2()(24222608.17087503009.01003.3469.0mmhfMAyIIsII对于ⅠV-ⅠV截面（变阶处）弯矩为mKNalbbpMnIV53.158)9.16.7()25.15.2(2432.256)2()(242121260157.16773503009.01053.1589.0mmhfMAyIVsIV比较sIIA和sIVA,应按sIIA配筋，实际配16φ12@130As=1809.6mm21708.8mm210.基础配筋大样图13基础配筋大样图如下图所示141004004008002Ф8预留插筋同柱配筋图21C10混凝土垫层B-B-0.450±0.000-3.350-4.150335011.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：5号题○A、○C两柱子基底荷载分别如下。○A轴：FK=1218KN，MK=235KN·m，VK=80KN。○C轴：FK=1433KN，MK=297KN·m，VK=74KN。由前面计算得持力层承载力特征值kPafa33.371