取任务书中题号6中荷载,A 轴基础,基础持力层选用土层③进行基础设计。
一、设计资料①柱底荷载效应标准组合值:KN F k 1282=,m KN M k ⋅=257,KN V k 86=; ②柱底荷载效应基本组合值:KN F 1667=,m KN M ⋅=334,KN V 112=。
持力层选用③号粘土层,承载力特征值a ak KP f 180=,框架柱截面尺寸为mm 500500⨯,室外地坪标高同自然地面,室内外高差mm 450。
二、独立基础设计 1.选择基础材料:25C 混凝土,235HPB 钢筋,预估基础高度m 8.0。
2.基础埋深选择:基础的最小埋置深度max min h Z d d -=,其中d Z 为场地冻结深度m 2.1,m ax h 为基础底面允许残留冻土层的最大厚度,大于0;得出m d 2.1min <。
根据任务书要求和工程地质资料,第一层土:杂填土,厚m 5.0,含部分建筑垃圾;第二层土:粉质粘土,厚m 5.1, 软塑,潮湿,承载力特征值a ak KP f 130= ; 第三层土:粘土,厚m 0.2, 可塑,稍湿,承载力特征值a ak KP f 180= ;地下水对混凝土无侵蚀性,地下水位于地表下m 5.4。
取基础底面高时最好取至持力层下m 5.0,本设计取第三层土为持力层,所以考虑取室外地坪到基础底面为m 5.25.05.15.0=++。
由此得基础剖面示意图如下:3.求地基承载力特征值a f :根据粘土58.0=e , 78.0=L I ,查表2.6得 3.0=b η,6.1=d η基底以上土的加权平均重度:3/48.195.25.04.195.1205.018m KN m =⨯+⨯+⨯=γ持力层承载力特征值a f (先假设基础宽度m b 0.3≤,不考虑对基础宽度修正):)5.05.2(48.196.1180)5.0(-⨯⨯+=-+=d f f m d ak a γηa KP 34.242=4.初步选择基底尺寸:取柱底荷载标准值:KN F k 1282=,m KN M k ⋅=257,KN V k 86= 计算基础和回填土重G k 时的基础埋深()m d 725.295.25.221=+= 基础底面积:2082.6725.22034.2421282m d f F A G a k =⨯-=⋅-=γ基础底面积按%30增大,即:20866.882.63.13.1m A A =⨯==初步选定基础底面面积2933m b l A =⨯=⋅=,且m m b 33≤=不需要再对a f 进行修正。
5.验算持力层地基承载力:回填土和基础重:9725.220⨯⨯=⋅⋅=A d G G k γKN 5.490= 偏心距:m lm G F M e k k k k 5.0618.05.49012828.086257=<=+⨯+=+=基底边缘最大与最小应力:)318.061(95.4901282)61(max min⨯±⨯+=±+=l e A G F k k k paa KP KP 8.26704.126=①()()a a a KP f KP p p 34.24292.19604.1268.2672121min max =<=+⨯=+,安全; ② a a a KP f KP p 81.29034.2422.12.18.267max =⨯=<=,安全。
6.软弱下卧层强度验算:m b l m Z 5.15.1===, ,1752.011=⇒==c bZb l α, 软弱下卧层顶面处的附加应力设计值:ac z KP p 00.13892.1961752.0440=⨯⨯==σα 软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值:a cz KP p 8.7724.195.1205.018=⨯+⨯+⨯= 软弱下卧层顶面处修正后承载力设计值:a a KP f 24.242)5.05.2(48.776.1180=-⨯⨯+= a a cz z f KP p p <=+=+8.2158.7700.138,满足7.验算最终沉降量(用《建筑地基基础设计规范》(201150007-⋅GB )法计算) 地基受压层计算深度:m b b Z n 18.6)3ln 4.05.2(3)ln 4.05.2(=⨯-⨯=-=柱基中点沉降量(由于第五层和第六层土没有压缩模量,所以沉降量只算前三个部分的):⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+=)()()(2233301122201110αααααϕZ Z E pZ Z E p Z E p S s s s sa s a s a s MP E MP E MP E 0.100.92.8321===,, m Z m Z m Z 2.325.1321===,,根据0.133==b l 与5.035.11==b Z 查表12.3得9.01=α 根据0.133==b l 与67.0322==b Z 查表12.3得829.02=α根据0.133==b l 与07.132.33==b Z 查表12.3得674.03=α 425.15.129.011=⨯+=A 432.05.02829.09.02=⨯+=A 902.02.12674.0829.03=⨯+=A当量值a s s s s MP E A E A E A A A A E 84.80.10902.00.9432.02.8425.1902.0432.0425.1332211321=++++=++++=a m KP d p p 22.1485.25.24.195.0205.1185.092.1960=⨯⨯+⨯+⨯-=-=γ查表88.011.3=s ϕ,⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯⨯+⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯=)829.02674.02.3(0.1022.148)9.05.1829.02(0.922.148)9.05.1(2.822.14888.0S mm 44.32=,安全8.计算基底净反力:取柱底荷载效应基本组合设计值:KN F 1667=,m KN M ⋅=334,KN V 112=。
净偏心距 m N M e n 25.016678.01123340,=⨯+==基础边缘处的最大和最小净反力)325.061(91667)61(0,max ,min,⨯±⨯=±=l e A F n n n pa aKP KP 83.27761.92=9.对基础进行结构内力分析确定基础高度(采用阶梯形基础)对基础进行抗冲切承载力验算:(1)柱下冲切:m l 3=,m b 3=,m b a c t 5.0==,m a c 5.0=。
初步选定基础高度mm h 800=,分两个台阶,每阶高度均为400mm 。
mm h 750)1040(8000=+-=(有垫层)。
m b m h a a t b 3275.025.020=<=⨯+=+=,取m a b 2=mm a a a b t m 1250220005002=+=+=因偏心受压,n p 取KPa p n 83.277max ,=冲切力:⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=200max ,2222h b b b h a l P F c c n l ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯=275.025.023375.025.02383.277KN 29.347=抗冲切力:75.025.11027.10.17.07.030⨯⨯⨯⨯⨯=h a f m t hp βKN KN 29.34744.833>=,满足(2)变阶处抗冲切验算:m b a t 5.11==,m a 9.11=,mm h 3505040001=-=m b m h a a t b 32.235.025.1201=<=⨯+=+=,取m a b 2.2=m a a a b t m 85.122.25.12=+=+=冲切力:⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=2011011max ,2222h b b b h a l P F n l =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯235.025.123335.029.12383.277 KN 24.122=抗冲切力:35.085.11027.10.17.07.0301⨯⨯⨯⨯⨯=h a f m t hp βKN KN 24.12263.575>=,满足10.配筋计算(选用235HPB 级钢筋,2/210mm N f y =) 选用235HPB 级钢筋,2/210mm N f y =(1)基础长边方向 І-І截面(柱边)柱边净反力:()min ,max ,min ,2n n cn Ⅰn P P la l P P -++= ()61.9283.2770.325.00.361.92-⨯⨯++=a KP 66.200=悬臂部分净反力平均值:()()a Ⅰn n KP P P 25.23966.20083.2772121,max ,=+⨯=+ 弯矩: ()()c c In n Ⅰb b a l P P M +-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=222412,max , )5.032()5.00.3(25.2392412+⨯⨯-⨯⨯=m KN ⋅=98.404 260,00.28577502109.01098.4049.0mm h f M A y ⅠIs =⨯⨯⨯== Ⅲ-Ⅲ 截面(变阶处)()min ,max ,1min ,2n n n Ⅲn P P la l P P -++= ()61.9283.2770.329.10.361.92-⨯⨯++=a KP 87.243=()()121,max ,22241b b a l P P M Ⅲn n Ⅲ+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=)5.10.32()9.10.3(287.24383.2772412+⨯⨯-⨯+⨯=m KN ⋅=63.98 2601,00.14913502109.01063.989.0mm h f M A y ⅢⅢs =⨯⨯⨯== 比较1,S A 和ⅢS A ,,应按1,S A 配筋,实际配120@1226Φ 则钢筋根数:2611203000=+=n ,2228576.2940261.113mm mm A s >=⨯= (2)基础短边方向因为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,取:()()a n n n KP P P P 22.18561.9283.2772121min .max .=+⨯=+=与长边方向的配筋计算方法相同,可得Ⅱ-Ⅱ截面(柱边)的计算配筋值2,73.2764mm A ⅡS =,Ⅳ-Ⅳ 截面(变阶处)的计算配筋值251.1323mm A S =。