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柱下独立基础设计计算书
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。
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。
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=0.186=4/6=0.67
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
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