柱下独立基础设计计算.pdf

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1、*目 录 柱下独立基础课程设计.2 1.1、设计资料.2 1.1.1、地形.2 1.1.2、工程地质条件.2 1.1.3、岩土设计参数.2 1.1.4 水文地质条件.3 1.1.5 上部结构资料.3 1.1.6 设计要求.3 1.1.7 设计内容.4 1.1.8 参考资料.4 1.2 独立基础设计.4 1.2.1 选择基础材料.4 1.2.2 选择基础埋置深度.5 1.2.3 求地基承载力特征值 fa.5 1.2.4 初步选择基底尺寸.5 1.2.5 验算持力层地基承载力.6 1.2.6 计算基底反力.6 1.2.7 柱边基础截面抗冲切验算.7 1.2.8 变阶处抗冲剪验验.8 1.2.9 配

2、筋计算.9 1.2.10 基础配筋大样图.10 1.2.11 计算基础沉降量.11 1.2.12 设计图纸.16*柱下独立基础课程设计 1.1、设计资料 1.1.1、地形 拟建建筑场地平整。1.1.2、工程地质条件 自上而下土层依次如下：号土层，杂填土，层厚 0.6m，含部分建筑垃圾。号土层，粉质黏土，层厚 1.5m，软塑，潮湿，承载力特征值kPafak150。号土层，黏土，层厚 1.8m，可塑，稍湿，承载力特征值kPafak190。号土层，细砂，层厚 2.0m，中密，承载力特征值kPafak240。号土层，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值kPafak310。1.1.3、岩土设计参数

3、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)(kPa 杂填土 17.8 粉质黏土 19.5 0.65 0.84 35 14 7.5 6 150 黏土 18.9 0.58 0.78 25 25 8.2 11 190 细砂 20.5 0.62 30 11.6 16 240 强风化 砂质泥岩 22 18 22 310*1.1.4 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

4、表下 1.5m。1.1.5 上部结构资料 拟建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为mmmm400400。室外地坪标高同自然地面，室内外高差mm350。柱网布置如图 1.1 所示。上部结构作用在柱底的荷载标准组合值如表 1.2 所示 表 1.2 柱底荷载效应标准组合值 题号 kF)(kN kM)(mkN)(kNVk A 轴 B 轴 C 轴 D 轴 A 轴 B 轴 C 轴 D 轴 A 轴 B 轴 C 轴 D 轴 1 920 1432 1082 1042 108 94 178 104 41 43 40 42 2 975 1548 1187 1200 140 100 198 130 46 48

5、44 47 3 1032 1615 1252 1362 164 125 221 160 55 60 52 56 近似取荷载效应基本组合值为标准组合值的 1.35 倍，荷载效应准永久组合值为标准组合值的 0.8 倍。1.1.6 设计要求 根据以上所给资料及学生人数，分组示意如下：*第 1 组，共 13 人，选择题号 2,础持力层选用号土层，设计 A 轴柱下独立基础。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 3 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。1.1.7 设计内容 1

6、、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。1.1.8 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（GB500092012），中国建筑工业出版社，200

7、2。5.建筑地基基础设计规范（GB500072008），中国建筑工业出版社，2008。6 混凝土结构设计规范（GB500102010），中国建筑工业出版社，2002。1.2 独立基础设计 1.2.1 选择基础材料 基础采用 C25 混凝土，HPB235 级钢筋，预估基础高度 0.8m。*1.2.2 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，地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位于地表下 1.5m。取基础底面高时取至持力层下 0.6m，本设计取号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为 0.6+1.5+0.6=2.7m。由此得基础剖面示意图，如图1.1 1.2.3

8、 求地基承载力特征值 fa 根据 e=0.58，查表得b=0.3，d=1.6。基底以上土的加权平均重度为：mKNm/544.147.26.0109.186.05.99.05.196.08.17 持力层承载力特征值af（先不考虑对基础宽度修正值）为 KPandmdakaff2.2415.07.2544.146.11905.0 上式 d 按室外地面算起。1.2.4 初步选择基底尺寸 取柱底荷载标准值KNVmKNMKNFkkk46,140,975计算基础和*回填土重KG时的基础埋置深度为 基础底面积为：由于偏心不大，基础底面积按50增大，即 205.755.15.1mAA 初步选定基础底面积28.7

9、2060.3mblA，且 b=3.0m3.0m 不需要再对af进行修正。1.2.5 验算持力层地基承载力 基础和回填土重为 KNdAGGk9.3548.72.110675.120 偏心距 基底最大压力：AGFPkkk)(（215.853+125.147）7.8=174.067KPa 所以3.0,2.6lm bm，满足设计要求。1.2.6 计算基底反力 取柱底荷载效应基本组合设计值：KNVmKNMKNF63,190,1317。静偏心距为 基础边缘处的最大和最小净反力为 md875.205.32.22120.52.110875.2202.241975mAGakfFmlmGFMekkkk5.0613

10、3.09.3549758.046140,max,min6975354.96 0.133215.853117.83125.147kkkkkFGeKPalblPmFMen183.013178.0631900,KPalelbFnnnP048.107644.2303183.0618.71317610,max,min,KPafKPaPak44.2892.1853.215max,*基础底板厚度的确定（采用阶梯形基础）因为b=3m，所以特征值不必进行宽度修正。1.2.7 柱边基础截面抗冲切验算 图 1.2 a 柱下冲切 mbmhaatb0.3100.275.024.020，取mab100.2 因偏心受压，K

11、PaPPnn644.230max,取。冲切力：12502tbmaaammKNhbbbhalPFccnl6.30175.024.026.26.275.024.023644.23022222200max,*抗冲切力 00.70.7 1.0 1270 1.250.75833.4301.6hptmf a hKNKN 满足要求。1.2.8 变阶处抗冲剪验验 图 1.3 冲切力：抗冲切力：KNKNhafmthp47.19508.6404.08.112700.17.07.001 因此满足要求。1101011.3,1.5,4505040021.32 0.42.13.0,2.11.52.11.822ttbtbm

12、abm am hmmahmbmamaaam 取KNhbbbhalPFnl47.1954.023.126.20.34.025.123877.281222222011011max,*1.2.9 配筋计算 选用 HPB235 钢筋，2/300mmNfy。基础长边方向。对于-截面，柱边净反力为 悬臂部分净反力平均值为 弯矩为 对于-截面（变阶处），有 弯矩为 比较,sA和,sA，应取,sA配筋，实际配180126 223.15881808mmmmAs 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 KPaPPlalPPnncnn1.177048.1076

13、44.2300.324.00.3048.1072min,max,min,KPaPPnn872.2031.177644.2302121,max,260,22,max,3.15887503009.010574.3219.0574.3214.06.224.00.3872.20324122241mmhfMAmKNbbalPPMysccnnKPaPPlalPPnnnn748.199048.107644.230325.13048.1072min,max,1min,2601,2121,max,3.10464003009.0101139.01134.06.225.132748.199644.230241222

14、41mmhfMAmKNbbalPPMysnnKPaPPPnnn846.168048.107644.2302121max,min,*与长边方向的配筋计算方法相同，对于-截面（柱边）的计算 对于-截面的计算 因此按,sA在短边方向配筋，实际配160106 2213151413mmmmAs 1.2.10 基础配筋大样图 260,22min,max,13157503009.0103.2669.03.2664.06.224.00.3864.16824122241mmhfMAmKNalbbPPMysccnn 2601,2121min,max,8.9524003009.0109.11029.09.1023.

15、16.225.10.3846.16824122241mmhfMAmKNalbbPPMysnn*1.2.11 计算基础沉降量 地基分层：每层厚度按bhi4.0=0.96m，但是地下水位处、土层分界面处单独划分。地基竖向自重应力czi的计算：0点（基地处）014.5442.739.27czkpa 1点 139.278.90.644.61czkpa 2点 244.618.90.649.95czkpa 3点 349.9510.5 160.45czkpa 4点 460.4510.5 170.95czkpa 地基竖向附加应力zi的计算：基地压力：max66 0.1331170.513kkkkFGePAl2

16、15.853kpa *min66 0.1331170.513kkkkFGePAl125.147kpa 基地附加应力：0maxmax0minmin215.85339.27176.583125.14739.2785.877pprdkpapprdkpa 利用角点法，根据值求取、查表和6.34.3/bzbl，则附加应力0pz。1点：（0.6zm）矩形：/0.6/1.30.46z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.233，0.2334 85.87780.04zkpa 矩形：/0.6/1.30.46z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.233，0.2332 45.35321

17、.13zkpa 三角形：/0.6/1.30.46z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.0623，0.0623245.3535.65zkpa 三角形：/0.6/1.30.46z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.0401，0.0401 2 45.3533.66zkpa 180.0421.135.653.66110.48zkpa 2点：（1.2zm）矩形：/1.2/1.30.92z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.1915，0.19154 85.87765.78zkpa 矩形：/1.2/1.30.92z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1

18、=0.1915，0.1915245.35317.37zkpa 三角形：/1.2/1.30.92z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.1239，0.12392 45.35311.24zkpa 三角形：/1.2/1.30.92z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.07，0.072 45.3536.3zkpa 265.7817.3711.246.3100.69zkpa 3点：（2.2zm）矩形：/2.2/1.31.7z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.1131，0.1131 4 85.87738.85zkpa 矩形：/2.2/1.31.7z b，/1

19、.5/1.31.15l b 查表得1=0.1131，0.1131 245.35310.26zkpa *三角形：/2.2/1.31.7z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.063，0.063245.3535.71zkpa 三角形：/2.2/1.31.7z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.05，0.052 45.3534.54zkpa 338.8510.265.714.5459.36zkpa 4点：（3.2zm）矩形：/3.2/1.32.5z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.067，0.0674 85.87723zkpa 矩形：/3.2/1.32

20、.5z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.067，0.067245.3536.1zkpa 三角形：/3.2/1.32.5z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.0353，0.0353245.3533.2zkpa 三角形：/3.2/1.32.5z b，/1.5/1.31.15l b 查表得1=0.0316，0.0316245.3532.87zkpa 4236.12.873.235.17zkpa 地基分层自重应力平均值和附加应力平均值的计算：自重应力平均值：1点：（39.27+44.61）/2=41.94kpa 2点：（44.61+49.95）/2=47.28kpa

21、3点：（49.95+60.45）/2=55.2kpa 4点：（60.45+70.95）/2=65.7kpa 附加应力平均值：1点：（134.8+31.4）/2=83.1kpa 2点：（31.4+25.8）/2=28.6kpa 3点：(25.8+15.2）/2=20.5kpa 4点：（15.2+9.2）/2=12.2kpa 地基沉降计算深度nz的确定：mzn9.2 地基各分层沉降量的计算：31111/83.1 0.6/8.2 100.61szShEcm 32222/28.60.6/8.2 100.21szShEcm 33333/20.5 1/11.6 100.18szShEcm 34444/12

22、.2 1/11.6 100.11szShEcm 计算基础总沉降量：410.610.210.180.111.11siiscm 底尺寸 B.C.D 轴的计算*B 轴：取柱底荷载标准值KNVmKNMKNFkkk48,100,1548计算基础和回填土重KG时的基础埋置深度为 基础底面积为 由于偏心不大，基础底面积按40增大，即 2006.119.74.14.1mAA 初步选定基础底面积21.110.37.3mblA，且 b=3.0m3.0m 不需要再对af进行修正。验算持力层地基承载力 基础和回填土重为 KNdAGGk05.5051.112.110675.120 偏心距 基底最大压力：AGFPkkk)

23、(（205+165）11.1=185KPa 所以mbml0.3,7.3，满足设计要求。C轴 取柱底荷载标准值KNVmKNMKNFkkk44,198,1187计算基础和回填土重KG时的基础埋置深度为 md875.205.37.22129.75.452.2411548mAGakfFKPaleblGFkkkkkP1652057.3067.0611.1105.505154861max,min,KPaffKPaPaak44.2892.12.1512.260max,mlmGFMekkkk5.06067.005.50515488.048100md875.205.37.221*基础底面积为 由于偏心不大，基础

24、底面积按40增大，即 2054.81.64.14.1mAA 初步选定基础底面积23.90.31.3mblA，且 b=3.0m3.0m 不需要再对af进行修正。验算持力层地基承载力 基础和回填土重为 KNdAGGk15.4233.92.110675.120 偏心距 基底最大压力：AGFPkkk)(（1187+423.15）9.3=173.1KPa 所以mbml0.3,1.3，满足设计要求。D轴 取柱底荷载标准值KNVmKNMKNFkkk47,130,1200计算基础和回填土重KG时的基础埋置深度为 基础底面积为 由于偏心不大，基础底面积按40增大，即 20582.813.64.14.1mAA 初

25、步选定基础底面积2933mblA，且 b=3.0m3.0m 不需要再对af进21.65.452.2411187mAGakfFKPaleblGFkkkkkP1233.2231.3145.0613.915.423118761max,min,KPafKPaPak44.2892.13.223max,mlmGFMekkkk5.06145.015.42311878.044198md875.205.37.221213.65.452.2411200mAGakfF*行修正。验算持力层地基承载力 基础和回填土重为 KNdAGGk5.40992.110675.120 偏心距 基底最大压力：AGFPkkk)(（1200+409.5）9=178.83KPa 所以mbml3,3，满足设计要求。1.2.12 设计图纸 KPaleblGFkkkkkP6.1412163104.06195.409120061max,min,KPafKPaPak44.2892.1216max,mlmGFMekkkk5.06104.05.40912008.047130