柱下独立基础设计计算书.doc

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柱下独立基础课程设计

班级：

12土木工程

（2）班

姓名：

丘俊宏

学号：

1208080703230

二〇一四年十二月三十一日

柱下独立基础设计计算书

一、设计资料

B轴柱下独立基础，10号荷载：

柱底荷载效应标准组合值：

=2205kN，=309kN·m，=117kN。

柱底荷载效应基本组合值：

F=2866kN，M=402kN·m，V=153kN。

持力层选用③号土层，承载力特征值=180kPa，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。

二、独立基础设计

1、选择基础材料

基础采用C25混凝土，HRB335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：

粉质黏土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值=130kPa。

③号土层：

黏土，层厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值=180kPa。

④号土层：

细砂，层厚2.7m，中密，承载力特征值=240kPa。

⑤号土层：

强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值=340kPa。

拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位于地表下1.5m。

图一基础剖面示意图

取基础底面高时最好取至持力层下0.5m，本设计取③号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为0.5+1.2+0.5=2.2m.由此得基础剖面示意图，如图一所示。

=2205kN

=309kN·m

=117kN

柱

3、求地基承载力特征值

根据黏土e=0.58，=0.78，查表得=0.3，=1.6。

基底以上土的加权平均重度为：

=[18×0.5+20×1+（20—10）×0.2+（19.4—10）×0.5]/2.2=16.23kN/m³

持力层承载力特征值（先不考虑对基础宽度修正）为：

=+（d—0.5）=180+1.6×16.23×（2.2—0.5）=224.15kPa

上式d按室外地面算起。

4、初步选择基地尺寸

取柱底荷载标准值：

=2205kN，=309kN·m，=117kN。

计算基础和回填土重时的基础埋置深度为：

d=1/2×（2.2+2.65）=2.425m

基础底面积为：

=/（—d）=2205/（224.15—0.7×10—1.725×20）=12.07㎡

由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即

A=1.2=1.2×12.07=14.48㎡

初步选定基础底面面积A=b=4×4=16㎡

因基底宽度超过3m，地基承载力特征值还需重新进行宽深修正。

地基承载力特征值宽深修正

=224.15+（b—3）=224.15+0.3×19.4×（4—3）=229.97kPa

基础底面面积为：

=/（—d）=2205/（229.97—0.7×10—1.725×20）=11.70㎡

A=1.2=1.2×11.70=14.04㎡

实际采取基底面积为4×4=16㎡>14.04㎡

5、验算持力层地基承载力

基础和回填土重为：

=dA=（0.7×10+1.725×20）×16=664kN

基底抵抗矩为：

W=·/6=4×/6=10.67m³

基底边缘最大与最小应力为：

=[（+）/A]±（/W）=[（2205+664）/（4×4）]±[（309+117×0.8）/10.67]

kPa

验算基础底面应力

①（+）/2=（217.05+141.57）/2=179.31kPa<=229.97kPa,安全。

②=217.05kPa<1.2=1.2×229.97=275.96kPa，安全。

所以，最后确定基础底面面积长4m，宽4m。

6、计算基底净反力

取柱底荷载效应基本组合设计值：

F=2866kN，M=402kN·m，V=153kN。

基础边缘处的最大和最小净反力为：

=F/A±M/W=[2866/（4×4）]±[（402+153×0.8）/10.67]

7、基础高度（采用阶梯形基础）

图二冲切验算简图

（a）柱下冲切（b）变阶处冲切

初步选定基础高度h=800mm，分两个台阶，每阶高度均为400mm，有垫层

则有：

=h—45=755mm

因为=+2=0.5+2×0.755=2.01m

所以进行受冲切承载力验算（见图二）。

①柱边基础截面抗冲切验算

=4m，b=2.8m，=2.1m，=0.5m，可

得：

=（+）/2=（500+2010）/2=1255mm

因偏心受压，取=228.28kPa，=1.27N/=1270kPa，=1。

根据公式得：

C===3.22

=755mm>（）=×（0.5+）=681.40mm

满足要求。

②变阶处抗冲切验算

由于有

=2.25m，=400—45=355mm

所以

=+2=2.25+2×0.355=2.96m

取=2.96m。

因此，可得

=（+）/2=（2.25+2.96）/2=2.61m

因偏心受压，取=228.28kPa，=1.27N/=1270kPa，=1。

根据公式得：

C===2.24

=355mm>（）=×（2.25+）=226.16mm

满足要求。

8、配筋计算

①基础台阶宽高比为875/400=2.19<2.5。

②偏心距为：

e=M/N=（402+153×0.8）/2866=0.18

③柱与基础交界处的弯矩，由公式得

=×××

=597.11kN·m

=597.11×N·mm

===2929.16

④变阶处的弯矩，由公式得：

=×××

=180.01kN·m

=180.01×N·mm

===1878.04

比较和，应按配筋，实际配2612@160，则钢筋根数为

n=+1=26

=113.1×26=2940.6

⑤因为该基础为正方形基础，所以两向配筋均按2612@160配筋。

9、基础配筋大样图

基础配筋大样图二所示。

10、确定A、C两轴柱子基础底面尺寸

由柱下独立基础课程设计任务书得：

10号荷载A、C两柱子基底荷载分别如下：

A轴：

=1598kN，=365kN·m，=120kN。

C轴：

=1727kN，=428kN·m，=114kN。

由前面计算得持力层承载力特征值（未进行宽度修正前）=224.15kPa，计算基础和回填土重时的基础埋置深度d=2.425m，

①A轴基础底面积为：

=/（—d）=1598/（224.15—0.7×10—1.725×20）=8.75㎡

基础底面积按20%增大，即

A=1.2=1.2×8.75=10.5㎡

初步选定基础底面面积A=b=3.5×3=10.5㎡，且b=3m，不需要再对进行修正。

②C轴基础底面积为：

=/（—d）=1727/（224.15—0.7×10—1.725×20）=9.46㎡

基础底面积按20%增大，即

A=1.2=1.2×9.46=11.35㎡

初步选定基础底面面积A=b=4×3=12㎡>11.35，且b=3m，不需要再对进行修正。

11、A、C两轴持力层地基承载力验算

①A轴承载力验算：

基础和回填土重为：

=dA=（0.7×10+1.725×20）×10.5=435.75kN

基底抵抗矩为：

W=·/6=3×/6=6.13m³

基底边缘最大与最小应力为：

=[（+）/A]±（/W）=[（1598+435.75）/（3.5×3）]±[（365+120×0.8）/6.13]

kPa

验算基础底面应力

①（+）/2=（217.05+141.57）/2=193.69kPa<=224.15kPa,安全。

②=268.98kPa=1.2=1.2×224.15=268.98kPa，安全。

所以，最后确定基础底面面积长3.5m，宽3m。

①C轴承载力验算：

基础和回填土重为：

=dA=（0.7×10+1.725×20）×12=498kN

基底抵抗矩为：

W=·/6=3×/6=8m³

基底边缘最大与最小应力为：

=[（+）/A]±（/W）=[（1727+498）/（4×3）]±[（428+114×0.8）/8]

kPa

验算基础底面应力

①（+）/2=（250.32+120.52）/2=185.42kPa<=224.15kPa,安全。

②=250.32kPa<1.2=1.2×224.15=268.98kPa，安全。

所以，最后确定基础底面面积长4m，宽3m。

11、设计图纸

根据以上计算，可以绘制出基础平面布置图和B轴柱子基础大样图（见图三）。

设计说明：

1、±0.000相当于绝对标高见建筑图。

2、本工程持力层选用③号土层，地基承载力特征值=180kPa。

3、基坑开挖后需通知甲方及勘察单位验槽，符合要求后方可施工垫层。

4、材料：

混凝土C25，钢筋：

HRB335。

5、保护层：

45mm。

6、垫层做法：

混凝土C15，厚100mm，出基础边100mm。

图三基础施工图