独立基础计算书例题.docx

1、独立基础计算书例题课程设计:题一：有一框架结构，4个框架柱均为800x800，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，地质参数如图所示。要求为框架柱设计独立基

2、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800x800，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=120kN；3号柱，轴力F=2000kN，弯矩Mx=5kNM，My=2kN

3、M，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度，深度修正系数为1.1。计算示例：1.软弱下卧层验算： 1.1 基本资料 1.1.1 工程名称： 工程一 1.1.2 基

4、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 100kPa，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

5、 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，软弱下卧层顶面处附加压力值 pz 基础底面至软弱下卧层顶

6、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

7、 151.2kPa 1.2.5 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 =

8、 0 mm B = 800 mm, A = 800 mm B3 = 1400 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 =

9、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 = 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: M0xk = 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)

10、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 = rgMgykrqMqyk = 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: M0x = MxVy(H1H2) = 25.0020.000.40 = 17.00 kNm 绕Y轴弯矩: M0y = MyVx(H1H2) = 60.0010

11、0.000.40 = 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)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

12、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，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

13、.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)/4.00100.00/1.33 = 605.00 kPa 偏心距eyk = M0xk/(FkGk) = 17.00/(2000.00120.00) = 0.01 m e = eyk = 0.01 m (A1A2)

14、/6 = 2.00/6 = 0.33 m pkmaxY = (FkGk)/SM0xk/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）下列公式验算： Fl 0.7hpftamh0 (8.2.71) Fl = pjAl (8.2.73) am = (atab)/2 (8.

15、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/SM0x/Wx = 2000.00/4.0017.00/1.33 = 512.75 kPa pjmin,y = F/SM0x/Wx = 2000.00/4.0017.00/1.33 = 487.25 kPa pj = pjmax,xpjmax,yF/S = 575.00512.75500.00 = 587.75 kPa (1)

16、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.

17、1500.350 = 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

18、，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 = 257

19、04.00 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 k

20、Pa M = /48(B1B2B)22(A1A2)A(pjmax,xpjnx) = 1.0000/48(2.000.80)2(22.000.80)(575.00530.00) = 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) = 1

21、46.57 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： = 0.002047 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) =

22、 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(512.75487.25)(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