土力学独立基础条形基础.docx

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土力学独立基础条形基础

柱下独立基础课程设计

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，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，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下表所示。

地基岩土物理力学参数

土层编号

土的名称

重度

（kN/m3）

孔隙比e

液性

指数

IL

粘聚力c（kPa）

内摩擦角（）

压缩

模量

ES

（MPa）

标准贯入锤击数N

承载力特征值fak（kPa）

①

杂填土

18

②

粉质黏土

20

0.65

0.84

34

13

7.5

6

130

③

黏土

19.4

0.58

0.78

25

23

8.2

11

180

④

细砂

21

0.62

30

11.6

16

240

⑤

强风化砂质泥岩

22

18

22

300

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。

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500mm500mm。

室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。

柱网布置如下图所示。

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。

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。

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

180.5+201+（20-10）0.2+9.41.5+110.5

3.7

持力层承载力特征值fa（先不考虑对基础宽度修正）为

f=f+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=1（3.7+4.15）=3.925m

基础底面积为

A0=Fk=1873=5.96m2

f-d371.33-2.210-1.72520

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A=lb=3.82.5=9.5m2，且b=2.5m<3m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

G=rdA=（2.210+1.72520）9.5=536.75KN

偏心距为

因此pkmin>0，满足要求基地最大压力：

Pkmax=Fk+AGk（1+6elk）=1873+9.5536.25（1+630..8106）=255.61kPa<1.2fa=445.60kPa

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

p=F+G=1873+202.53.81.5+102.53.82.2=2367=249.16kpa

A2.53.89.5

基础底面处土的自重应力

=rd=0.518+120+0.210+1.59.4+0.511=50.6kpa

则基础附加压力

p=p-=249.16-50.6=198.56kpa=0.198mpa

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：

z=2.5（2.5-0.4ln2.5）=5.3m取z=5.3m

沉降量计算，

点

号

（M）

l/b

z/b

（mm）

-

（mm）

（mm）

0

0

1.52

0

1.00

0

1

2.2

1.52

1.76

0.791

1740.2

1740.2

0.017

29.58

2

4.7

1.52

3.76

0.526

2475.0

734.82

0.011

8.08

6

2

3

5.3

1.52

4.24

0.483

2559.9

84.88

0.011

0.93

38.6

0.024

由计算可得取=5.3符合要求。

确定沉降经验系数

○1计算值

A1740.2+734.82+84.882559.9

E=i===13.1mpa

S（A/E）1740.2/11.6+734.82/18+84.88/18195.56

○2值的确定

假设,按表书本表4.4可得插值求得s=1.2

③最终沉降量为

S=S=1.2x38.6=47.4mm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

L3.8

=0.139m

66

基础边缘处的最大和最小净反力为

8.基础高度（采用阶梯型基础）

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，a=b=0.5m,a=0.5m。

初步选定基础高度h=800mm，

两个台阶，每个台阶均为400mm。

h=800-（40+10）=750mm（有垫层）

则冲切力

a+2h=0.5+20.75=2m

因此，可得a=at+ab=500+2000=1250mmm22

因偏心受压，pn取pnmax=312.89kPa，所以冲切力为Fl=Pnmax[（l-ac-h0）b-（b-bc-h0）2]

=312.89[（3.8-0.5-0.75）2.5-（2.5-0.5-0.75）2]

2222

=683.7KN

抗冲切力为

0.7fah=0.7×1×1.430×1.25×0.75=938.423KN>683.7KN满足要求

变阶处抗冲切验算由于有

a=b=1.25m，a=1.9m，h01=400-50=350mm

所以

a+2h=1.25+20.35=1.95m

取ab=1.9m。

因此，可得

冲切力为

Fl=Pnmax[（-1-h0）b-（-1-h0）]

3.81.92.51.25

=312.58[（3.8-1.9-0.35）2.5-（2.5-1.25-0.35）2]

2222

=445.11KN

抗冲切力为

0.7hpftamh0=0.7114301.61.35=560.56KN>445.11KN满足要求

9.配筋计算

选用HPB335级钢筋，fy=300Nmm2。

1）基础长边方向

2）对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边），柱边净反力为

l+ac

pnI=pnmin+（pnmax-pnmin）

=200.06+3.8+0.5（312.58-200.06）

7.6

=263.72kPa

悬臂部分净反力平均值

1（pnmax+pnI）=1（312.58+263.72）=288.15kPa

弯矩为

MI=1（Pnmax+PnI）（l-ac）2（2b+bc）

288.15

=288.153.325.5=719.11KNm

719.11106

24

AsI=0.9fh=0.9300750=3551.18mm

对于截面Ⅲ-Ⅲ（变阶处），有

l+a1

pnIII=pnmin+（pnmax-pnmin）

=200.06+3.8+1.9174.112.52

7.6

=284.45kPa

MIII=

1（Pnmax+PnIII）（l-a