【设计】柱下钢筋混凝土独立基础设计

武汉理工大学《土力学与基础工程》课程设计说明书柱下钢筋混凝土独立基础设计1.荷载及工程地质概况某工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础，柱底荷载设计值为：中心荷载N=2500kn，23弯矩M=350kn.m，柱的截面尺寸0.7×0.7m。地基表层为素填土，厚1.0米，r=18.5kn/m，3承载力特征值fak=100kpa；第二层为粉质粘土，厚5.5米，e=0.63，Il=0.44，r=19kn/m，3rsat=19.6kn/m，Es=9Mpa，承载力特征值fak=360kpa；第三层为淤泥质粘土，厚3.5米，3rsat=18.6kn/m，w=55%，Es=1.8Mpa，承载力特征值fak=80kpa；其下为基岩。场地地下水为潜水，埋深约1.4米。工程地质概况图见图1.1素填土1.0m3r=18.5kn/m，fak=100kpad=1.4m粉质粘土e=0.63，Il=0.445.5m33r=19kn/m，rsat=19.6kn/mEs=9Mpa，fak=360kpa淤泥质粘土3rsat=18.6kn/m，w=55%3.5mEs=1.8Mpa，fak=80kpa基岩图1.1工程地质概况图2.基础材料及类型22材料选用：C20混凝土，ft=1.1N/mm;HPB335钢筋,fy=300N/mm。基础类型：钢筋混凝土独立基础3.选择基础持力层和埋置深度选第二层粉质粘土层作为持力层，初步确定基础埋深d=1.4m已知设计组合值：M=350KN.m,N=2500KN4.确定地基承载力特征值假设基地宽度b<3m，d>0.5m对地基承载力特征值只需进行深度修正则粉质粘土层修正后地基承载力特征值1精品学习资料可选择pdf第1页，共7页----------------------- 武汉理工大学《土力学与基础工程》课程设计说明书185.1194.0fafakdm(d)5.03606.14.1()5.0386.85kPa4.15.按地基承载力确定基础的底面面积5.1确定基础底面尺寸Fk25002A0.697m(faGd)(386.8520)4.1考虑偏心荷载的影响，将A0增大30%2A3.1A03.1.697.906mA.906取矩形基础长短边之比l/b5.1，b.246m5.15.12取b.246m,l.369m,A.907m5.2持力层强度验算基础和回填土重FkGk2500GAd250020.9074.12753.96N顶面弯矩MkM350kNmMk350l偏心距ek.0127m.0615m，即pkmin>0满足FkGk2753.966FG6e27546.0127kk基底最大压力pkmax1()1()366kPa2.1fa464kPaAl.907.369故持力层满足要求5.3软弱下卧层验算软弱下卧层顶面处自重应力pcz185.1194.0(196.10)1.575.06kPa75.063软弱下卧层顶面以上图的加权平均重度m11.55kN/m0.15.5由淤泥质黏土，fak=60kpa>50kpa,并查表可得fazfakdm(d)5.0600.111.555.6()5.01293.kPa由E/E98.1/5，以及z/b/1.5.2465.0，查表得地基压力扩散角25s1s22753.96185.1194.0.369.2464.1lb(pm1d).9074.1pz41.33kPa(l2ztan)(b2ztan).36921.5tan25.24621.5tan25验算：pczpz75.0641.33116.39faz1293.kPa故软弱下卧层满足要求。2精品学习资料可选择pdf第2页，共7页----------------------- 武汉理工大学《土力学与基础工程》课程设计说明书6.用规范法进行地基变形验算6.1求基底压力和基底附加压力FG250020.369.2464.1p3034.kpaA.369.246185.0.1194.0基础底面处土的自重应力：czd4.1261.kpa4.1则基底附加压力：p0pcz3034.261.2773.kpa=0.28MPa6.2确定沉降计算深度zn因为不存在相邻荷载的影响，计算znb5.2(4.0lnb).2465.2(4.0ln.246)3.5m由于软弱土层的存在，故将沉降量计算至基岩顶部，取Zn=8.6m。6.3沉降计算见表6.1表6.1用规范方法计算基础最终沉降量z/b.246ziizii-点号Zi(m)l/b(bp0.028△si∑△si2i)(mm)EsiEsi(mm)(mm)zi1i1(mm)0001.000015.14.20.49122505.122505.120.03177.66.369.2465.128.6227.00.33002838.00332.880.15651.93129.59应用角点法，将基础分为4块相同面积的小面积，查出角点下平均附加应力系数乘以4，计算出基础中点下的沉降量。6.4确定沉降经验系数ΨsAip0(ziizi1i1)2505.12332.88Es.613MPa计算(Ai/Esi)p0(ziizi1i1/)Esi2505.12332.8898.1假设p0fak，查表插值得s1.1。基础最终沉降量sssi1.1129.59142.55mm200mm所以地基变形满足要求。3精品学习资料可选择pdf第3页，共7页----------------------- 武汉理工大学《土力学与基础工程》课程设计说明书7.基础结构和构造设计7.1基础结构设计初步设置基础为阶梯基础7.2计算基地净反力M350偏心距ea0.014mF2500基础边缘处最大和最小净反力n,maxF6en0,25006.0143381.kPapn,min11lbl.246.369.3692127.kPa7.3基础高度确定7.3.1柱边基础截面抗冲切验算基础底面尺寸为bl.246m.369m，柱截面尺寸为bcac7.0m7.0m。假定基础高度h=1000mm，从下至上分550mm、450mm两个台阶。h0h50100050950mm，at2h07.02.0956.2mb.246m取ab.246matab7002460am1580mm22因为偏心受压，pn取p,nmax冲切力：2lacbbcFtpn,maxh0bh022222.3697.0.2467.03381..095.246.09522224516.kN抗冲切力：37.0fah7.00.1.11010.158.0951156kN4516.kN，满足hptm07.3.2变阶处抗冲切验算atb1.123m，a1.185m，h0155050500mmat2h01.1232.050.223mb.246m，取ab.223matab.123.223a.173mm22冲切力：4精品学习资料可选择pdf第4页，共7页----------------------- 武汉理工大学《土力学与基础工程》课程设计说明书2la1bb1Ftpn,maxh01bh0122222.369.185.246.1233381..050.246.05022223449.kN3抗冲切力：7.0hpftamh017.00.1.11010.1735.06661.kN3449.kN，满足偏心受压柱基础底板厚度计算图见图7.1FM0h0h0145hPn,minPn,max045h0b1bb0a1ach01l图7.1偏心受压柱基础底板厚度计算简图7.4配筋计算2选用HPB335钢筋，fy=300N/mm。7.4.1基础长边方向5精品学习资料可选择pdf第5页，共7页----------------------- 武汉理工大学《土力学与基础工程》课程设计说明书I-I截面（柱边）柱边净反力：lac.3697.0pn,Ipn,minpn,maxpn,min2127.3381.2127.2873.kPa2l2.369悬臂部分净反力平均值：11pn,maxpn.I3381.2873.3127.kPa22弯矩：1pn,maxpn,I2MIlac2bbc242123127..3697.02.2467.06546.kNm246MI6546.102As,I2552mm9.0fyh09.0300950Ⅲ-Ⅲ截面（变阶处）la1.369.185pn,IIIpn,minpn,maxpn,min2127.3381.2127.3068.kPa2l2.3691pn,maxpn,III2MIIIll12bb124213381.3068.2.369.1852.246.1232797.kNm2426MIII2797.102As,III2072mm9.0fyh019.030050022比较As,I和As,III，应按As,I配筋，实际配1118，As2780mm2552mm7.4.2基础短边方向因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，1取pnpn,maxpn,min计算21pn3381.2127.2754.kPa2II-II截面（柱边）pn22754.2MIIlac2bbc.3697.02.2467.05765.kNm24246MII5765.102As,II2248mm9.0fyh09.03009506精品学习资料可选择pdf第6页，共7页----------------------- 武汉理工大学《土力学与基础工程》课程设计说明书IV-IV截面（变阶处）p22754.2nMIVla12bb1.369.1852.246.1232389.kNm24246MIV2389.102As,IV1770mm9.0fyh019.030050022比较As,II和As,IV，应按As,II配筋，1018，As2545mm2248mm8.绘制施工图，编写施工说明配筋图及施工说明参见附录17精品学习资料可选择pdf第7页，共7页-----------------------