独立基础计算书例题.pdf

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1、；.课程设计:题一：有一框架结构，4 个框架柱均为 800 x800，如下图所示。现已知 1 号柱，轴力 F=850kN，弯矩 Mx=10kNM，My=20kNM，剪力Vx=30kN,Vy=50kN；2 号柱，轴力 F=500kN，弯矩 Mx=3kNM，My=5kNM，剪力 Vx=10kN,Vy=20kN；3 号柱，轴力 F=1100kN，弯矩 Mx=15kNM，My=25kNM，剪力 Vx=2kN,Vy=3kN；4 号柱，轴力 F=1800kN，弯矩 Mx=20kNM，My=35kNM，剪力 Vx=50kN,Vy=10kN；地质报告如附图 1-1所示，基础持力层为第 3 层粘土层，地质参数如

2、图所示。要求为框架柱设计独立基础，并绘制基础平面图和剖面配筋图。提示：1.基础进入第 3 层 500mm；2.基础混凝土等级为 C25，基础钢筋为2 级钢；3.土容重均为 18kN/M2；3.由于第 4 层为软弱下卧层，需验算软弱下卧层承载力，合理取用地基承载力,地基压力扩散角为 5 度，深度修正系数为 1.0。题二：有一框架结构，4 个框架柱均为 800 x800，如下图所示。现已知 1 号柱，轴力 F=950kN，弯矩 Mx=100kNM，My=200kNM，剪力 Vx=2kN,Vy=3kN；2 号柱，轴力 F=600kN，弯矩 Mx=3kNM，My=5kNM，剪力 Vx=150kN,Vy

3、=120kN；3 号柱，轴力 F=2000kN，弯矩 Mx=5kNM，My=2kNM，剪力 Vx=210kN,Vy=35kN；4 号柱，轴力 F=1500kN，弯矩 Mx=10kNM，My=32kNM，剪力 Vx=52kN,Vy=11kN；地质报告如附图 2-2所示，基础持力层为第 3 层粘土层，地质参数如图所示。要求为框架柱设计独立基础，并绘制基础平面图和剖面配筋图。提示：1.基础进入第 3 层 600mm；2.基础混凝土等级为 C25，基础钢筋；.为 2 级钢；3.土容重均为 18kN/M2；3.由于第 4 层为软弱下卧层，需验算软弱下卧层承载力，合理取用地基承载力，地基压力扩散角为10

4、度，深度修正系数为 1.1。；.工程地质剖面图1-1CRLsZCK1631.911.50(30.41)8.40(23.51)12.00(19.91)15.00(16.91)20.00(11.91)N=23.0N=27.0N=19.0N=16.0N=13.032.0030.0028.0026.0024.0022.0020.0018.0016.0014.0012.00标高(m)素填土粘土坡残积粘土粉质粘土石灰岩fak=400kPa Es=15.0MPafak=120kPa Eo=5.0MPafak=450kPa Es=25.0MPafa=2500kPa frk=65.2MPa ；.工程地质剖面图2

5、-2CRLsZCK1631.911.50(30.41)8.40(23.51)12.00(19.91)15.00(16.91)20.00(11.91)N=23.0N=27.0N=19.0N=16.0N=13.032.0030.0028.0026.0024.0022.0020.0018.0016.0014.0012.00标高(m)素填土粘土坡残积粘土粉质粘土石灰岩fak=400kPa Es=15.0MPafak=80kPa Eo=3.0MPafak=450kPa Es=25.0MPafa=2500kPa frk=65.2MPa；.计算示例：1.软弱下卧层验算：hHd2d1 d 123Fk+Gk软弱

6、下卧层持力层地面地下水位z Es1Es2 1.1 基本资料 1.1.1 工程名称：工程一 1.1.2 基础类型：矩形基础，底边宽度 b 2000mm，底边长度 l 2000mm 1.1.3 基础高度 H 400mm，基础混凝土容重 c 25.00kN/m 1.1.4 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的轴力值 Fk 1300kN 1.1.5 基础埋置深度 d 2500mm；第一层土（持力层上面）土层厚度 d1 2000mm，土的重度 1 18kN/m；持力层土的重度 2 18kN/m 1.1.6 地基压力扩散线与垂直线的夹角 30 1.1.7 软弱下卧层地基承载力特征值 fak 1

7、00kPa，地基承载力修正系数 d 0.5 1.1.8 软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度 m 20kN/m，软弱下卧层顶面埋置深度 dz 8400mm 1.2 计算结果 ；.1.2.1 软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值 faz faz fak+d*m*(d-0.5)100+0.5*20*(8.4-0.5)179.0kPa 1.2.2 基础自重、土重标准值 Gk 基础自重 Gk1 c*Vc 25*1.6 40.0kN 基础上的土重 Gk2 *(l*b*d-Vc)18*(10-1.6)151.2kN Gk Gk1+Gk2 191.2kN 1.2.3 相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧

8、层顶面处附加压力值 pz 基础底面至软弱下卧层顶面的距离 z dz-d 5900mm pk (Fk+Gk)/A (1300+191.2)/4 372.8kPa pc 1*d1+2*(d-d1)36+9 45.0kPa 对于矩形基础的 pz 值，可按基础规范式 5.2.7-3 简化计算：pz l*b*(pk-pc)/(b+2z*tan)*(l+2z*tan)2*2*(372.8-45)/(8.813*8.813)16.9kPa 1.2.4 软弱下卧层顶面处土的自重压力值 pcz m (18*2+18*6.4)/8.4 18.00kN/m pcz m*dz 18*8.4 151.2kPa 1.2.

9、5 当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算：pz+pcz faz （基础规范式 5.2.7-1）pz+pcz 16.9+151.2 168.1kPa faz 179.0kPa，满足要求。2.独立基础计算：一、示意图 基础类型：阶梯柱基 计算形式：验算截面尺寸 平面:剖面:；.二、基本参数 1依据规范 建筑地基基础设计规范（GB 500072002）混凝土结构设计规范（GB 500102002）简明高层钢筋混凝土结构设计手册（第二版）2几何参数：已知尺寸：B1=1000 mm,A1=1000 mm H1=400 mm,H2=0 mm B =800 mm,A=800 mm B3=1400

10、mm,A3=1400 mm 无偏心：B2=1000 mm,A2=1000 mm 基础埋深 d=1.50 m 钢筋合力重心到板底距离 as=50 mm 3荷载值：(1)作用在基础顶部的标准值荷载 Fgk=2000.00 kN Fqk=0.00 kN Mgxk=25.00 kNm Mqxk=0.00 kNm Mgyk=60.00 kNm Mqyk=0.00 kNm Vgxk=100.00 kN Vqxk=0.00 kN Vgyk=20.00 kN Vqyk=0.00 kN (2)作用在基础底部的弯矩标准值 Mxk=MgxkMqxk=25.000.00=25.00 kNm Myk=MgykMqyk=

11、60.000.00=60.00 kNm Vxk=VgxkVqxk=100.000.00=100.00 kNm Vyk=VgykVqyk=20.000.00=20.00 kNm 绕 X 轴弯矩:M0 xk=MxkVyk(H1H2)=25.0020.000.40=17.00 kNm 绕 Y 轴弯矩:M0yk=MykVxk(H1H2)=60.00100.000.40=100.00 kNm (3)作用在基础顶部的基本组合荷载 不变荷载分项系数 rg=1.00 活荷载分项系数 rq=1.00 F=rgFgkrqFqk=2000.00 kN；.Mx=rgMgxkrqMqxk=25.00 kNm My=rg

12、MgykrqMqyk=60.00 kNm Vx=rgVgxkrqVqxk=100.00 kN Vy=rgVgykrqVqyk=20.00 kN (4)作用在基础底部的弯矩设计值 绕 X 轴弯矩:M0 x=MxVy(H1H2)=25.0020.000.40=17.00 kNm 绕 Y 轴弯矩:M0y=MyVx(H1H2)=60.00100.000.40=100.00 kNm 4材料信息：混凝土：C25 钢筋：HRB335(20MnSi)5基础几何特性：底面积：S=(A1A2)(B1B2)=2.002.00=4.00 m2 绕 X 轴抵抗矩：Wx=(1/6)(B1+B2)(A1+A2)2=(1/6

13、)2.002.002=1.33 m3 绕 Y 轴抵抗矩：Wy=(1/6)(A1+A2)(B1+B2)2=(1/6)2.002.002=1.33 m3 三、计算过程 1修正地基承载力 修正后的地基承载力特征值 fa=600.00 kPa 2轴心荷载作用下地基承载力验算 计算公式：按建筑地基基础设计规范（GB 500072002）下列公式验算：pk=(FkGk)/A (5.2.21)Fk=FgkFqk=2000.000.00=2000.00 kN Gk=20Sd=204.001.50=120.00 kN pk=(FkGk)/S=(2000.00120.00)/4.00=530.00 kPa fa，

14、满足要求。3偏心荷载作用下地基承载力验算 计算公式：按建筑地基基础设计规范（GB 500072002）下列公式验算：当 eb/6 时，pkmax=(FkGk)/AMk/W (5.2.22)pkmin=(FkGk)/AMk/W (5.2.23)当 eb/6 时，pkmax=2(FkGk)/3la (5.2.24)X、Y 方向同时受弯。偏心距 exk=M0yk/(FkGk)=100.00/(2000.00120.00)=0.05 m e=exk=0.05 m (B1B2)/6=2.00/6=0.33 m pkmaxX=(FkGk)/SM0yk/Wy =(2000.00120.00)/4.00100

15、.00/1.33=605.00 kPa 偏心距 eyk=M0 xk/(FkGk)=17.00/(2000.00120.00)=0.01 m e=eyk=0.01 m (A1A2)/6=2.00/6=0.33 m pkmaxY=(FkGk)/SM0 xk/Wx =(2000.00120.00)/4.0017.00/1.33=542.75 kPa pkmax=pkmaxXpkmaxY(FkGk)/S=605.00542.75530.00=617.75 kPa 1.2fa=1.2600.00=720.00 kPa，满足要求。4基础抗冲切验算 计算公式：按建筑地基基础设计规范（GB 500072002

16、）下列公式验算：；.Fl 0.7hpftamh0 (8.2.71)Fl=pjAl (8.2.73)am=(atab)/2 (8.2.72)pjmax,x=F/SM0y/Wy=2000.00/4.00100.00/1.33=575.00 kPa pjmin,x=F/SM0y/Wy=2000.00/4.00100.00/1.33=425.00 kPa pjmax,y=F/SM0 x/Wx=2000.00/4.0017.00/1.33=512.75 kPa pjmin,y=F/SM0 x/Wx=2000.00/4.0017.00/1.33=487.25 kPa pj=pjmax,xpjmax,yF/

17、S=575.00512.75500.00=587.75 kPa (1)柱对基础的冲切验算：H0=H1H2as=0.400.000.05=0.35 m X 方向：Alx=1/4(A2H0A1A2)(B1B2B2H0)=(1/4)(0.8020.352.00)(2.000.8020.35)=0.44 m2 Flx=pjAlx=587.750.44=257.14 kN ab=minA2H0,A1A2=min0.8020.35,2.00=1.50 m amx=(atab)/2=(Aab)/2=(0.801.50)/2=1.15 m Flx 0.7hpftamxH0=0.71.001270.001.15

18、00.350 =357.82 kN，满足要求。Y 方向：Aly=1/4(B2H0B1B2)(A1A2A2H0)=(1/4)(0.8020.352.00)(2.000.8020.35)=0.44 m2 Fly=pjAly=587.750.44=257.14 kN ab=minB2H0,B1B2=min0.8020.35,2.00=1.50 m amy=(atab)/2=(Bab)/2=(0.801.50)/2=1.15 m Fly 0.7hpftamyH0=0.71.001270.001.1500.350 =357.82 kN，满足要求。(2)变阶处基础的冲切验算：5基础受压验算 计算公式：混凝

19、土结构设计规范（GB 500102002）Fl 1.35clfcAln (7.8.1-1)局部荷载设计值：Fl=2000.00 kN 混凝土局部受压面积：Aln=Al=BA=0.800.80=0.64 m2 混凝土受压时计算底面积：Ab=minB2A,B1B2min3A,A1A2=4.00 m2 混凝土受压时强度提高系数：l=sq.(Ab/Al)=sq.(4.00/0.64)=2.50 1.35clfcAln =1.351.002.5011900.000.64 =25704.00 kN Fl=2000.00 kN，满足要求。6基础受弯计算 计算公式：按简明高层钢筋混凝土结构设计手册（第二版）中

20、下列公式验算：M=/48(La)2(2Bb)(pjmaxpjnx)(11.47)M=/48(Bb)2(2La)(pjmaxpjny)(11.48)；.(1)柱根部受弯计算：G=1.35Gk=1.35120.00=162.00kN -截面处弯矩设计值：pjnx=pjmin,x(pjmax,xpjmin,x)(B1B2B)/2/(B1B2)=425.00(575.00425.00)(2.000.80)/2/2.00 =530.00 kPa M=/48(B1B2B)22(A1A2)A(pjmax,xpjnx)=1.0000/48(2.000.80)2(22.000.80)(575.00530.00)

21、=159.12 kNm -截面处弯矩设计值：pjny=pjmin,y(pjmax,ypjmin,y)(A1A2A)/2/(A1A2)=487.25(512.75487.25)(2.000.80)/2/2.00 =505.10 kPa M=/48(A1A2A)22(B1B2)B(pjmax,ypjny)=1.0000/48(2.000.80)2(22.000.80)(512.75505.10)=146.57 kNm -截面受弯计算：相对受压区高度：=0.056154 配筋率：=0.002227 计算面积：779.60 mm2/m -截面受弯计算：相对受压区高度：=0.051604 配筋率：=0.

22、002047 计算面积：716.44 mm2/m (2)变阶处受弯计算：-截面处弯矩设计值：pjnx=pjmin,x(pjmax,xpjmin,x)(B1B2B3)/2/(B1B2)=425.00(575.00425.00)(2.001.40)/2/2.00 =552.50 kPa M=/48(B1B2B3)22(A1A2)A3(pjmax,xpjnx)=1.0000/48(2.001.40)2(22.001.40)(575.00552.50)=45.66 kNm -截面处弯矩设计值：pjny=pjmin,y(pjmax,ypjmin,y)(A1A2A3)/2/(A1A2)=487.25(51

23、2.75487.25)(2.001.40)/2/2.00 =508.93 kPa M=/48(A1A2A3)22(B1B2)B3(pjmax,ypjny)=1.0000/48(2.001.40)2(22.001.40)(512.75508.93)=41.38 kNm -截面受弯计算：相对受压区高度：=0.015787 配筋率：=0.000626 min=0.001500 =min=0.001500 计算面积：600.00 mm2/m -截面受弯计算：相对受压区高度：=0.014295 配筋率：=0.000567 min=0.001500 =min=0.001500；.计算面积：600.00 mm2/m 四、计算结果 1X 方向弯矩验算结果：计算面积：779.60 mm2/m 采用方案：D12130 实配面积：869.98 mm2/m 2Y 方向弯矩验算结果：计算面积：716.44 mm2/m 采用方案：D12140 实配面积：807.84 mm2/m