柱下独立基础课程设计

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：染填土，层厚约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fak=130KPa。 ③ 号土层：黏土，层厚1.5m，可塑，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：强风化砂纸泥岩，厚度为揭露，承载力特征值fak=300KPa。 3、岩土设计技术参数

地基岩土物理力学参数如表1.1所示。 表1.1地基岩土物理力学参数 土层土的重度γ编号 名称 (KN/M3) ① 杂填18 土 ② ③ ④ ⑤ 粉质20 黏土 黏土 19.4 细砂 21 强风22 化砂纸泥岩 4、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。

0.58 0.62 0.78 25 23 30 8.2 11.6 18 11 16 22 180 240 300 0.65 0.84 34 13 7.5 6 130 比孔液性黏聚力内摩压缩模标准灌承载力隙比指数（ckpa擦角量e Il ） （χ）Es(MP(0) a) 入锤击特征值数N fak(kpa) 5、上部结构材料

拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mm×500mm。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置如图所示。

6、上部结构作用

上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如表1.2所示，上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值如表1.3所示。

表1.2柱底荷载效应标准组合值 题号 FK(KN) A轴 B轴 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 题号 FK(KN) A轴 B轴 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1268 2012 1342 2100 1418 2250 1496 2360 1584 2435 1667 2448 1741 2562 1823 2674 1995 2783 MK(KN.M) 1544 183 2627 214 1706 248 1782 274 1863 306 1945 334 2028 369 2104 391 2181 425 130 163 195 228 251 284 315 346 375 258 288 315 353 386 423 462 491 523 VK(KN) C轴 58 67 74 88 96 108 116 128 138 60 72 81 93 104 112 125 133 142 62 78 86 95 108 117 124 136 147 975 1548 1032 1615 1090 1730 1150 1815 1218 1873 1282 1883 1339 1970 1402 2057 1534 2140 1598 2205 MK(KN.M) C轴 A轴 1187 140 1252 164 1312 190 1370 210 1433 235 1496 257 1560 284 1618 231 1677 335 1727 365 B轴 100 125 150 1750 193 218 242 266 288 309 198 221 242 271 297 325 355 377 42 428 VK(KN) C轴 A轴 46 55 62 71 80 86 96 102 109 120 B轴 48 60 66 73 83 90 95 104 113 117 C轴 44 57 57 67 74 83 89 98 106 114 表1.3柱底荷载效应基本组合值

C轴 A轴 B轴 C轴 A轴 B轴 10 7、材料

2078 2866 2245 455 402 557 156 153 149 混凝土强度等级为C25~C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。

二、基础埋置深度，基础底面尺寸的确定

1、确定基础的埋置深度

基础的最小埋深dmin=Zd-hmax，Zd=Z0ΨZsΨZwΨZe。查表2-11，表2-12及表2-13得dmin=Zd-hmax<0。

故基础的埋置深度不受地基冻结条件所控制而有其他因素确定。

基础埋深不易浅于0.5m，因为表土一般都松软，易受雨水及外界影响，不宜作为基础的持力层。另外，基础顶面应低于设计地面100mm以上，避免基础外露，遭受外界的破坏。持力层为③层。

2、确定基础底面的尺寸

根据粘土e=0.58，Il=0.78,查表2-15，深度修正系数ηd=1.6、ηb=0.3，按式（2-35），预计基础宽度不大于3.0，可以不做宽度修正，取基础埋深为2m。 基底以上土的加权平均重度为：

rm=[18×0.5+20×1+（20-9.8）×0.2+(19.4-9.8) ×0.3]/2=16.96 KN/m3

修正后地基承载力特征值为

Fa=fak+ηdrm(d-0.5)=180+1.6×16.96×（2.0-0.5）=220.70Kpa 计算基础和回填土重GK时的基础埋置深度为

d=(2+2.45)/2=2.225m

按中心荷载初估基础底面积 A轴： A1?F??1090220.7?20?2.225?6.19m

2fa?rd考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大1.3倍，即：A=1.3×A1=8.047m2，采用3m×3m基础

基础及回填土重G?rdA?20?2.225?3?3?400.5KN 基础的总垂直荷载F+G=1090+400.5=1490.5KN 基底的总力矩M=190+62×2.225=327.95KN.M

总荷载的偏心e?327.951490.5?0.22?a6?0.5

?按式（2-41）计算基底边缘最大应力：

pmax?F?GA?MW?1490.53?3?327.95?63?32

2

2

=165.61+72.88=238.49KN/m<1.2fa=264.84KN/m 基地平均应力 p=165.61 KN/m<220.7 KN/m 满足地基承载力要求。

2

2

B轴：

A1?F??1730220.7?20?2.225?9.82m.

2fa?rd考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大1.3倍，即：A=1.3×A1=12.8m2，采用3m×5m基础

基础及回填土重G?rdA?20?2.225?3?5?667.5KN 基础的总垂直荷载F+G=1730+667.5=2397.5KN 基底的总力矩M=150+66×2.225=296.85KN.M

总荷载的偏心e?296.852397.5?0.124?a6?0.83

?按式（2-41）计算基底边缘最大应力： pmax?F?GA?MW?2397.53?5?296.85?65?32

2

2

=159.83+23.75=183.58KN/m<1.2fa=264.84KN/m

基地平均应力 p=159.83 KN/m2<220.7 KN/m2

满足地基承载力要求。

C轴：

A1?F??1312220.7?20?2.225?7.45m

2fa?rd考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大1.3倍，即：A=1.3×A1=9.685m2，采用3m×4m基础

基础及回填土重G?rdA?20?2.225?3?4?534KN 基础的总垂直荷载F+G=1312+534=1846KN 基底的总力矩M=242+57×2.225=368.8KN.M

总荷载的偏心e?368.31846?0.2?a6?0.67

?按式（2-41）计算基底边缘最大应力：

pmax?F?GA?MW?18463?4?368.8?64?32

=153.83+46.1=199.93KN/m2<1.2fa=264.84KN/m2

基地平均应力 p=153.83 KN/m2<220.7 KN/m2 满足地基承载力要求。

三、结构内力分析及强度计算

1、对基础进行抗冲切承载力验算 C轴 e?MF?315?74?2.2251706?0.28?a6?0.67

基底净反力 FM1706479.65?6emax202.13p?????142.17?59.96?KN/m282.21 emin2AW3?44?3

预计基础高度取为800 mm。 C面积上地基反力FL计算

?aa??bb?AF???c?h0?b???c?h0?

22?2??2?2 h0=600-50=550mm=0.55m AF?40.5??30.5?????0.55??3????0.55?

22?2??2?2

2 =2.75m

按C面积上作用着Pemax计，则

FL=Pemax×AF=202.13×2.75=555.86KN

?V??0.7?hft?bc?h0?h0

因为h0=550mm<800mm，故βh=1.0。基础用C30混凝土，其轴心抗拉强度

设计值为ft=1.43KN/mm2=1430N/m2。

故[V]=0.7×1.0×1430×(0.5+0.55) ×0.55=578.08KN

满足FL<[V]要求，基础不会发生冲切破坏。

四、确定基础高度，配筋计算并满足构造要求

1、基础高度的确定

初步选择基础高度h=800mm,基础从下到上为一个台阶，h0=750mm(有垫层)。 C轴 bc+2h0=0.5+2×0.75=2

基础选用HPB235钢筋，fy=210N/mm2 2.1、基础长边方向 Ⅰ-Ⅰ柱边净反力 C轴:

Pe.1?Pemin?a?ac2a?Pemax?Pemin??82.21?4?0.52?4?202.13 ?82.21??149.67KN/m2 C弯矩：

M1?1?Pemax?Pe1?2???a?ac??2b?bc?24?2??175.9??4?0.5???2?3?0.5??583.58KN?m2

?124

C配筋面积As1?M10.9fyh0?583.58?1060.9?210?750?4117mm

2C实际配筋As=4578.12mm2即18φ18@240。 2.2基础短边方向

因该基础受单向偏心荷载，所以在基础短边方向的基础反力可按平均分布计算，取

C:Pn=(Pemax+Pemin)/2=(202.13+82.21)/2=142.17kpa Ⅱ-Ⅱ截面（柱边）的计算

C：弯矩

M??Pn24?b?bc?2?2l?ac??142.1724??3?0.5???2?4?0.5??314.7KN?m2

C:配筋面积：

As??M?0.9fyh0?314.7?1060.9?210?750?2220.1mm

2C实际配筋As=2418mm2即12φ16@270。

五、绘制施工图

基础平面布置图和基础施工图见2#CAD图。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pqo2.html