2022年柱下钢筋混凝土独立基础设计 .pdf

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1、武汉理工大学土力学与基础工程课程设计说明书1 柱下钢筋混凝土独立基础设计1. 荷载及工程地质概况某工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础，柱底荷载设计值为：中心荷载N=2500 kn，弯矩 M=350 kn.m， 柱的截面尺寸 0.7 0.7 m2。 地基表层为素填土， 厚 1.0 米，r=18.5kn/m3，承载力特征值 fak=100 kpa；第二层为粉质粘土，厚5.5 米，e=0.63，Il=0.44 ，r=19kn/m3，rsat=19.6kn/m3，Es=9Mpa ，承载力特征值fak=360 kpa；第三层为淤泥质粘土，厚3.5 米，rsat=18.6kn/m3，w=55% ，Es=1

2、.8Mpa ，承载力特征值fak=80 kpa；其下为基岩。场地地下水为潜水，埋深约 1.4 米。工程地质概况图见图1.1 素填土 1.0m r=18.5kn/m3，fak=100 kpa d=1.4m 粉质粘土 e=0.63 ，Il=0.44 5.5m r=19kn/m3，rsat=19.6kn/m3 Es=9Mpa，fak=360 kpa 淤泥质粘土 rsat=18.6kn/m3，w=55% 3.5m Es=1.8Mpa ，fak=80 kpa 基岩图 1.1 工程地质概况图2. 基础材料及类型材料选用： C20混凝土， ft=1.1N/mm2;HPB335钢筋,fy=300N/mm2。基

3、础类型：钢筋混凝土独立基础3. 选择基础持力层和埋置深度选第二层粉质粘土层作为持力层，初步确定基础埋深d=1.4m 已知设计组合值： M=350KN.m,N=2500KN 4. 确定地基承载力特征值假设基地宽度 b0.5m对地基承载力特征值只需进行深度修正则粉质粘土层修正后地基承载力特征值精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页武汉理工大学土力学与基础工程课程设计说明书2 kPadffmdaka85.386)5.04. 1(4 .14 .01915.186. 1360)5.0(5. 按地基承载力确定基础的底面面积 5.1确

4、定基础底面尺寸2097.6)4. 12085.386(2500)(mdfFAGak考虑偏心荷载的影响，将0A 增大 30% 2006.997.63 .13 .1mAA取矩形基础长短边之比5 .1/bl，mAb46.25 .106.95.1取207.9,69.3,46.2mAmlmb5.2 持力层强度验算基础和回填土重NAdGFGkk96.27534.107.92025002500顶面弯矩mkNMMk350偏心距mlmGFMekkkk615.06127.096.2753350，即0minkp满足基底最大压力kPafkPaleAGFpakkk4642. 1366)69.3127.061 (07.

5、92754)61(max故持力层满足要求 5.3软弱下卧层验算软弱下卧层顶面处自重应力kPapcz06.751.5)106.19(4.01915 .18软弱下卧层顶面以上图的加权平均重度3/55.115 .50.106.75mkNm由淤泥质黏土， fak=60 kpa50kpa, 并查表可得kPadffmdakaz3.129)5.05.6(55.110.160)5.0(由58.1/9/21ssEE，以及5. 046.2/1. 5/bz，查表得地基压力扩散角25kPazbzldplbpmz33.4125tan1. 5246. 225tan1 . 5269. 34 . 14 . 14 . 0191

6、5 .1807. 996.275346. 269. 3)tan2)(tan2()(1验算：kPafppazzcz3 .12939.11633.4106.75故软弱下卧层满足要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页武汉理工大学土力学与基础工程课程设计说明书3 246. 2bkpadcz1.264.14 .14 .0190.15.186. 用规范法进行地基变形验算6.1 求基底压力和基底附加压力kpaAGFp4.30346.269.34 .146.269.3202500基础底面处土的自重应力：则基底附加压力：kpappc

7、z3.2771.264.3030=0.28MPa 6.2确定沉降计算深度zn因为不存在相邻荷载的影响，计算mbbzn3.5)46.2ln4 .05.2(46.2)ln4.05.2(由于软弱土层的存在，故将沉降量计算至基岩顶部，取Zn=8.6m。 6.3沉降计算见表 6.1 表 6.1 用规范方法计算基础最终沉降量点号Zi(m) l/b z/b ( ) iiiz (mm) iiz- 11zii(mm) sisiEEp28. 00si(mm) si(mm) 0 0 5 .1246. 2269. 3 0 1.000 0 1 5.1 4.2 0.4912 2505.12 2505.12 0.031 7

8、7.66 2 8.6 7.0 0.3300 2838.00 332.88 0.156 51.93 129.59 应用角点法，将基础分为 4 块相同面积的小面积， 查出角点下平均附加应力系数乘以4，计算出基础中点下的沉降量。6.4 确定沉降经验系数s计算MPaEzzpzzpEAAEsiiiiiiiiisiii13.68.188.332912.250588.33212.2505/)()()/(1111s00假设akfp0，查表插值得1.1s。基础最终沉降量mmmmssis20055.14259.1291.1所以地基变形满足要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -

9、 - - - - -第 3 页，共 7 页武汉理工大学土力学与基础工程课程设计说明书4 7. 基础结构和构造设计 7.1基础结构设计初步设置基础为阶梯基础 7.2计算基地净反力偏心距mFMea14.025003500基础边缘处最大和最小净反力kPakPalelbFpnnn7.2121.33869.314. 06169.346.22500610,max,min, 7.3 基础高度确定 7.3.1柱边基础截面抗冲切验算基础底面尺寸为mmlb69. 346.2，柱截面尺寸为mmabcc7.07.0。假定基础高度 h=1000mm ，从下至上分 550mm 、450mm 两个台阶。mmhh950501

10、000500，mbmhat46.26.295.027.020取mab46.2mmaaabtm1580224607002因为偏心受压，np 取max, np冲切力：kNhbbbhalpFccnt6.45195.027.0246. 246.295.027.0269. 31.33822222200max,抗冲切力：kNkNhafmthp6 .451115695.058.11010.10.17.07 .030，满足7.3.2 变阶处抗冲切验算mbat23.11，ma85.11，mmh5005055001mbmhat46.223.250.0223.1201，取mab23.2maaabtm73.1223.

11、223. 12冲切力：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页武汉理工大学土力学与基础工程课程设计说明书5 kNhbbbhalpFnt9 .34450.0223.1246.246.250.0285.1269. 31 .338222222011011max,抗冲切力：kNkNhafmthp9.3441 .6665.073.11010.10. 17 .07.0301，满足偏心受压柱基础底板厚度计算图见图7.1 F M h0 h01 450 h Pn,min Pn,max 450 h0 b1 b b0 a1 ac h01 l 图

12、 7.1 偏心受压柱基础底板厚度计算简图7.4 配筋计算选用 HPB335钢筋， fy=300N/mm2。 7.4.1基础长边方向精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页武汉理工大学土力学与基础工程课程设计说明书6 I-I截面（柱边）柱边净反力：kPapplalppnncnIn3.2877.2121.33869.327. 069.37.2122min,max,min,悬臂部分净反力平均值：kPappInn7 .3123 .2871.3382121.max,弯矩：ccInnIbbalppM222412,max,mkN6.65

13、47.046.227.069.37.3122412260,25529503009 .0106.6549.0mmhfMAyIIs- 截面（变阶处）kPapplalppnnnIIIn8.3067 .2121.33869.3285.169. 37.2122min,max,1min,mkNbbllppMIIInnIII7.27923.146.2285.169.328.3061.338241222412121,max,2601,20725003009 .0107.2799 .0mmhfMAyIIIIIIs比较IsA,和IIIsA,，应按IsA,配筋，实际配 1118，2225522780mmmmAs7.

14、4.2 基础短边方向因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min,max,21nnnppp计算kPapn4.2757 .2121 .33821II-II截面（柱边）mkNbbalpMccnII5.5767.046.227. 069.3244.27522422260,22489503009.0105.5769.0mmhfMAyIIIIs精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页武汉理工大学土力学与基础工程课程设计说明书7 IV-IV 截面（变阶处）mkNbbalpMnIV9 .23823.146.2285.169.3244.27522421212601,17705003009.0109 .2389 .0mmhfMAyIVIVs比较IIsA,和IVsA,，应按IIsA,配筋， 1018，2222482545mmmmAs8. 绘制施工图，编写施工说明配筋图及施工说明参见附录1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页