土力学课程设计之柱下独立基础完整版

所以
a
= m
a +a
t
b
2
=
1.5 + 2.2 = 1.85m 2 ⎤ ⎥= ⎥ ⎦
2
抗冲切力为
F =P
l
max
⎡⎛ l a1 ⎞ ⎛ b b1 ⎞ ⎟ ⎜ ⎟ − − b − − − ⎢⎜ h h 01 ⎟ 01 ⎟ ⎜2 2 ⎜2 2 ⎢⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎣
2
⎡⎛ 3.4 1.9 ⎞ ⎛ 2.7 1.5 ⎞ 293.20 ⎢⎜ − − 0.35 ⎟ × 2 .7 − ⎜ − − 0.35 ⎟ 2 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠ ⎣⎝ 2 抗冲切力为 0.7 β
Pn min +
l + ac
2l
(P
n max
− P n min ) = 103 .96 +
3 .4 + 0. 5 × (293 .20 − 103 .96 ) = 212 .49 2 × 3.4
kPa 悬臂部分净反力平均值为 1 1 + nI = × (293 .20 + 212 .49 ) = 252 .85 kPa n max 2 2
实际按构造配筋 11φ16, As = 2211.68 > 2062.36
8 确定 B.C 轴柱子基础底面
B 轴： Fk 2057 kN F： 2674 kN
M k ：266 kN
M： 346 kN
Vk ：104 kN
V： 136 kN
C 轴： Fk 1618 kN M k ：377 kN Vk ：98 kN F： 2104 kN M： 491 kN V： 128 kN 由前面计算得持力层承载力特征值为 B 轴基础底面积为
即 Pk min > 0 ，满足。 基底最大压力：
P
K max
=
F +G
K
K
A
⎛ 6 eK ⎜1 + ⎜ l ⎝
⎞ 1402 + 380.97 ⎛ 6 × 0.212 ⎞ ⎟= ⎜1 + ⎟ = 266 .9 kPa < ⎟ 9. 18 3.4 ⎠ ⎝ ⎠
1.2
f
a
=1.2 × 224.15 = 268.98 kPa
2
2
f
进行修正
a
C 轴基础底面积为
A= f F −γ
0
K G
a
d
=
1618 2 = 8.86 m 224.15 − 0.7 ×10 − 1 .725 × 20
A = 1.2 A0 = 1.2 × 8 .86 = 10.632m 2
初步选定基础底面面积 A= l × b = 3.6 × 3 = 10. 8 > 10.632 m 取 b=3m, 不需要再 对
a =b
t
c
= 0.5m,
a
c
= 0.5m
初步选定基础高度为 h=800mm, 分两阶，每阶高为 400mm. 所以 h 0 = 800 − 50 = 750 mm (有垫层) 则
2
2 2 因偏心受压，取 P n = 所以冲切力为
a = a + 2 h = 0.5 + 2 × 0.75 = 2 m < b = 2.6m 取 a = 2m + a 500 + 2000 a = = = 1250mm a
M
= 4
P (b − ) (2l + ) = 198.58 (2.7 − 1.5 ) (2 × 3.4 + 1.9 ) = 103 .66 kN ⋅ m a 24 b1 24
n
1
As4 =
M 0.9 f h
4
=
t
01
103. 66× 106 2 = 1567mm ，所以取As2 配筋 0.9× 210× 350
A
s3
,取 AsI 配筋。
2
实际配筋 12φ 20, As = 3769.9 ≈ 3770 mm2 >3687.9 mm
（2）基础短边方向，因为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，取 1 1 Pn = 2 (Pnma − Pn min ) = 2 (293 .20 + 103.96 ) = 198. 58 kPa
2
M3 =
=
1 24
⎛ Pn max − Pn3 ⎞ ⎜ ⎟(l − a1) ⎜ ⎟ 2 ⎝ ⎠
(2b + b1 )
2
1 ⎛ 293 .20 + 251. 45 ⎞ ⎜ ⎟ (3.4 − 1.9 ) 24 ⎝ 2 ⎠
× (2 × 2.7 + 1.5 ) = 176 .16 kN ⋅ m
176.16 ×10 6 2 M 3 = = 2663 mm As3 = 0.9 f 0.9 × 210 × 350 y h01 比较 AsI 和
m
2
,且 b=2.6m<3m 不需要再对
f
进行修正。
a
3.验算持力层基础承载力
基础和回填土重 G K = γ G Ad = (0.7 × 10 + 1.725 × 20 ) × 9.18 = 380. 97 kN 偏心距 ek =
M 311 + 102 × 0 .8 l 3.4 = = 0.22 m < ( = = 0.567 m) + 1402 + 380 . 97 6 6 F K GK
e
K
⎞ 1618 + 448 . 2 ⎛ 6 × 0. 215 ⎞ ⎟= × ⎜1 + ⎟ = 259 . 87 < 1 .2 ⎟ 10 . 8 3 .6 ⎠ ⎝ ⎠
f
a
= 268 . 98
满足要求。所以确定基础尺寸为 l × b = 3 .6 m × 3 m
f
a
f
=
a
f +η γ (d + 0.5) = 180 + 1.6 × 16.23 × ( 2.2 − 0.5) = 224.15 kPa
a d m
上式中 d 按室外地面算起。
2：初步选择基地尺寸
取柱底荷载标准值 Fk ：1402 kN
M k ：311 kN
Vk ：102 kN
计算基础和回填土重 G k 时的基础埋深为 1 (2.2 + 2.65) = 2.425m 2 基础底面积为
2
f
进行修正
a
B 轴持力层验算 基础和回填土重为：
5
G =γ
k k
G
dA = (0.7 × 10 + 1.725 × 20 ) ×13 .5 = 560 .25 KN
偏心距为
e = F +G
K
Mk
=
K
266 + 104 × 0. 8 l = 0.133 < = 0.75 2057 + 560 .25 6
M2=
P (b −b ) (2l + a ) = 198.58 (2.7−0.5) (2 × 3.4 + 0 .5) = 292 .34 KN ⋅ m c 24 24
n
2 2
c
4
M A = 0.9 f h
2
s2
t
292.34×106 2 = = 2062.36mm 0.9× 210× 750 0
2 2
M A = 0.9 f h
I sI y
522.76×106 2 = = 3687 .9 mm 0.9 × 210× 750 0
对Ш截面（变阶处）有
Pn 3 =
Pn min +
l + a1
2l
(P
n max
− Pn min
)
= 103.96 +
3.4 + 1.9 (293.20 − 103.96 ) = 251.45 kPa 2 × 3 .4
1：求地基承载力特征值 f a
e=0.58<0.85， I L =0.78<0.85，查表ηb=0.3，ηd=1.6 地基地面以上土的平均重度： 18 × 0.5 + 20 × 1 + ( 20 − 10) × 0.2 + 9.4 × 0.5 γ m= =16.23 kN / m 3 2.2 持力层承载力特征值
P
max min
=
6 ⎞ F⎛ 6 × 0.27 ⎞ 293.20 ⎜1 + en , 0 ⎟ = 1823 ⎛ 1± kPa ⎜ ⎟= lb ⎜ l ⎟ 3. 4 ⎠ 103. 96 ⎝ ⎠ 3.4 × 2.7 ⎝
5 基础高度（采用阶梯型基础）
柱边基础截面抗冲切验算
l = 3.4m, b = 2.7 m
柱下独立基础设计
资料：
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 f ak = 130kPa 。 ③号土层，黏土，层厚 1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值 f ak = 180kPa ④号土层，细砂，层厚 2.7m，中密，承载力特征值 f ak = 240 kPa 。 ⑤号土层，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值 f ak = 300kPa
即 P K min > 0, 满足
P
k max
=
F +G
K
K
A
⎛ 6 e K ⎞ 2057 + 560.25 ⎛ 6 × 0.127 ⎞ ⎜1 + ⎟= × ⎜1 + ⎟ = 226.746 < 1.2 ⎜ ⎟ l 13 . 5 4 . 5 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
f
a
= 268.98
满足要求。所以确定基础尺寸为 l × b = 4 .5 m × 3 .0 m C 轴持力层验算 基础和回填土重为：
d=
1
A
0
=
F f −γ
k a
G
d
=
1402 = 7. 6 m2 224.15 − 10× 0.7 − 20×1.725
因为偏心不大，基础底面积按 20%增大，即 Α = 1. 2 A0 = 1. 2 × 7. 6 = 9.12
m
2
初步选择基础底面积 A = l × b = 3 .4 × 2 .7 = 9 .18
hp
⎤ ⎥ = 518 .23 kN ⎦
f a h
t m
0
= 0.7 ×1 ×1270 ×1 .25 × 0.75 = 833. 44 kN >518.23 kN
满足要求。
6 变阶处抗冲切验算
由于有 a t = b1 = 1.5m, a1 = 1.9 m, h01 = 400 − 50 = 350mm 所以 a b = a t + 2 h 01 = 1.5 + 2 × 0.35 = 2.2m < b = 2.6 m ，取 a b =2.2m
f
a
=224.15 kPa ，d=2.425m
A
0
=
F f −γ
a
K G
d
=
2057 2 = 11.26m 224.15 − 0.7 × 10 − 20× 1.725
基础底面按 20%增大，即
A = 1.2 A0 = 1.2 × 11. 26 = 13 .51 m
2
初步选定基础底面积为 A= l × b = 4.5 × 3.0 = 13.5 m ≈ 13 .51 m 取 b=3m,不需 要再对
b t
0wk.baidu.com
b
t
b
m
P
max
= 293.20
F =P
l
max
⎡⎛ l ac ⎞ ⎛ b bc ⎞ ⎟ ⎜ ⎟ − − b − − − ⎢⎜ h h 0⎟ 0⎟ ⎜2 2 ⎜2 2 ⎢⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎣
2
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
2
⎡⎛ 3.4 0.5 ⎞ ⎛ 2.7 0. 5 ⎞ =293.20 ⎢⎜ − − 0 .75 ⎟ × 2.7 − ⎜ − − 0.75 ⎟ 2 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠ ⎣⎝ 2 抗冲切力为 0.7 β
所以确定基础底面面积 l × b = 3 .4 × 2 .7
4.基础基底净反力
取柱底荷载效应基本组合设计值： F： 1741 kN 净偏心距为 M 391 + 133 × 0. 8 en, 0 = F = 1823 = 0.27 m 基础边缘处的最大和最小净反力为 M： 369 kN N： 133 kN
hp
⎤ ⎥ = 298 .33 kN ⎦
f a h
t m
01
= 0.7 × 1×1270 ×1.85 × 0.35 = 575 .63 > 298. 33 kN
满足要求。
7 配筋计算
选用 HPB235 级钢筋进行计算， 1 基础场边方向 ○
f
y
= 210 N
mm
2
3
I 截面( 柱边)柱边净反力为
Pn =
Fk ：1402 kN
F： 1823 kN
M k ：311 kN
M： 391 kN
Vk ：102 kN
V： 133 kN
A 轴柱下独立基础 选③号土层为持力层。设计○ C25 混凝土，HPB235 级钢筋，假设基础高度为 0.6m。 地下水位于地表下 1.5m，为了保护基础不受人类和其他生物活动等的影响， 基础宜埋置在地表以下，其最小埋置深度为 0.5m。此处取 d=0.5m 。 室外到基础底面高度为 h=05+1.2+0.5=2.2m 。
G =γ
k
G
dA = (0.7 ×10 + 1.725 × 20 ) ×10 .8 = 448.2 KN
偏心距
e = F +G
k K
Mk
=
K
377 + 98 × 0.8 l = 0. 22m < = 0.6m 1618 + 448.2 6
P
K min
> 0, 满足
P
k max
=
F +G
K
K
A
⎛ 6 ⎜1+ ⎜ l ⎝
(P
P )
弯矩为
MI =
1 ⎛ Pn max + PnI ⎞ ⎜ ⎟ ⎟ 24 ⎜ 2 ⎝ ⎠
(l −ac ) (2b + b )
2
c
=
1 ⎛ 293 .20 + 212.49 ⎞ 2 ⎜ ⎟ × (3.4 − 0 .5) × (2 × 2.7 + 0.5) = 522. 76 kN ⋅ m 24 ⎝ 2 ⎠