7.2 柱下独立基础设计A 轴柱底荷载(1)、柱底荷载效应标准组合值:K F =1315.08kN ;K M =284kN m ∙;K V =96kN 。

(2)、柱底荷载效应基本组合值:F =1741kN ;M =369kN m ∙；V =125kN 。

独立基础设计：1、基础采用25C 混凝土，235HPB 级钢筋，预估基础高度0.8m 。

2、选择基础埋置深度：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ak f =130KPa 3号土层：黏土，层厚3m ，可塑，稍湿，承载力特征值ak f =180KPa 4号土层：淤泥质黏土，层厚m 2,承载力特征值ak f =90KPa 5号土层：粉砂，分布于全场地，青灰色，层厚2.7m6号土层：中砂，分布于整个场地，浅黄色，饱和，松散状，层厚3m 7号土层：粉质粒土，分布于整个场地，层厚3.7m8号土层：强风化砂质泥岩，层厚未揭露，承载力特征值ak f =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 。

持力层选用3号土层，承载力特征值ak f =180KPa ，框架柱截面尺寸500mm⨯500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。

取基础地面高时取至持力层下0.5m ，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 。

3、求地基承载力特征值a f根据黏土e =0.58；l I =0.78，查表得b η=0.3；d η=1.6，基底以上土的加权平均重度为：m γ=2.25.04.92.0101205.018⨯+⨯+⨯+⨯=16.233m kN 。

持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度的修正）：a f =ak f +d ηm γ(d -0.5)=180+16.23⨯1.6⨯(2.2-0.5)=224.15KPa 。

其中d 按室外地面算起。

4、初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值，计算基础和回填土重k G 时基础的埋置深度为：d =21（2.5+2.65）=2.425m基础底面积为：0A ==-df F G a K γ22.720725.1107.015.2408.1315m=⨯-⨯-由于偏心不大，基础底面面积按%20增大，即2064.82.12.72.1mA A =⨯==。

初步选定基础底面尺寸面积为：264.84.26.3mlb A =⨯==，且=b 2.4m ,小于3m ，不需要对a f 进行修正。

5、验算持力层地基承载力 基础和回填土重为：kN Ad G G k 56.35864.8)2025.1107.0(=⨯⨯+⨯==γ偏心距为：m G F Me kk kk 22.056.35808.13158.096284=+⨯+=+=＜m l 6.06=min k P ＞0，满足要求。

基底最大压力：KPal e AG F P k KK k 73.264)6.322.061(64.856.35808.1315)61(max =⨯++=++=＜1.2a f6、计算基底净反力，取基本组合设计值： 净偏心距为：mN M e n 27.017418.01253690=⨯+==基础边缘外最大和最小净反力为：KPa l e lb F P n n 18.292)6.327.061(4.26.31741)61(0max =⨯+⨯=+=KPa l e lb F P n nimn 53.110)6.327.061(4.26.31741)61(0=⨯-⨯=-=7、软弱下卧层承载力验算因为下卧层系淤泥质黏土，且KPa f a 90=＞KPa 50，所以查表得0=b η，1.1=d η。

下卧层顶面埋深m d 7.45.22.2=+='，土的平均重度为：360.127.43)104.19(2.0)1020(1205.018mkN m =⨯-+⨯-+⨯+⨯=γ软弱下卧层承载力特征值a f 为：KPad b f f m d b ak a 21.148)5.07.4(60.121.1090)5.0()3(=-⨯⨯++=-'+-+=γηγη下卧层顶面处应力为：自重应力：KPa cz 2.593)104.19(2.0)1020(1205.018=⨯-+⨯-+⨯+⨯=σ 附加应力按扩散角计算，321=s s E E ，线性内插得 72.13=θ。

附加应力：KPa AG F P kk k 71.19364.856.35808.1315=+=+=7.355.0)104.19(2.0)1020(1205.018=⨯-+⨯-+⨯+⨯=c σKPaz l z b blP C k z25.78)72.13tan 5.226.3()72.13tan 5.224.2(6.34.2)7.3571.193()tan 2)(tan 2()(=⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯-=++-=θθσσ作用在软弱下卧层顶面处的总应力为：KPa cz z 15.1372.5925.78=+=+σσ＜148.21KPa ，满足要求。

所以，软弱下卧层地基承载力也满足。

8、基础高度（采用阶梯形基础） 柱边基础截面抗冲切验算：m l 6.3=，m b 4.2=，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mm 400mm h 750)1040(8000=+-=m h a a t b 275.025.020=⨯+=+=＜m b 4.2=取m a b 2=，因此可得mm a a a bt m 12502=+=因偏心受压，n P 取KPa P n 18.292max =，冲切力为：kNh b b b h a l P F c c n l 9.543)75.025.024.2(4.2)75.025.026.3(18.292)22()22(2200max =⎥⎦⎤⎢⎣⎡---⨯--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=抗冲切力为：kN h a f m t hp 44.83375.025.11027.10.17.07.030=⨯⨯⨯⨯⨯=β＞549.3kN满足要求。

9、变阶出抗冲切验算m b a t 5.11==，m a 9.11=，mm h 3505040001=-= m h a a t b 2.235.025.1201=⨯+=+=＜m b 4.2=取m a b 2.2=，因此可得，ma m 85.122.25.1=+=冲切力为：kNh b b b h a l P F n l 69.347)35.025.124.2(4.2)35.029.124.2(18.292)22()22(22011011max =⎥⎦⎤⎢⎣⎡---⨯--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=抗冲切力为：kNh a f m t hp 63.57535.085.127.10.17.07.001=⨯⨯⨯⨯=β＞kN 69.347满足要求。

10、配筋计算选用235HPB 级钢筋，2210mm N f y =。

(1)、基础长边方向。

对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边），如图7.3，柱边净反力为：KPaP P la l P P n n c n n 12.214)83.11018.292(6.325.06.383.110)(2min max min 1=-⨯⨯++=-++=悬臂部分净反力平均值为：KPaP P n n 15.253)12.21418.292(21)(211max =+=+弯矩为：mkN b b a l P P M c c n n ∙=+⨯⨯-⨯+⨯=+-+=I24.537)5.04.22()5.06.3()212.21418.292(241)2())(2(24122minmax2605.37907502109.01024.5379.0mmh f MA y s =⨯⨯⨯==II对于Ⅲ-Ⅲ截面处有：KPaP P l a l P P n n n n 36.249)83.11018.292(6.329.16.383.110)(2min max 1min =-⨯++=-++=mkN b b a l P P M n n ∙=+⨯⨯-⨯+⨯=+-+=41.205)5.14.22()9.16.3()236.24918.292(241)2())(2(2412121minmax260122.31053502109.01041.2059.0mmh f M A y S =⨯⨯⨯==图7.3比较Ⅰ-Ⅰ截面s A 和Ⅲ-Ⅲ截面s A 可知，应按Ⅰ-Ⅰ截面配筋，实际配22Φ16@140，则钢筋根数为：21112002400=+=n ，24233211.201mm A s =⨯=(2)、基础短边方向，因为该基础受单向偏心作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，如图7.4取KPaP P P n n n 51.201)83.11018.292(21)(21min max =+⨯=+=图7.4对于Ⅱ-Ⅱ截面处有：mkN a l b b P M c c n ∙=+⨯⨯-⨯⨯=+-=39.233)5.06.32()5.04.2(51.201241)2()(241222649.16467502109.01039.2339.0mmh f M A y s =⨯⨯⨯==对于Ⅳ-Ⅳ截面处有：mkN a l b b P M n ∙=+⨯⨯-⨯⨯=+-=89.61)9.16.32()5.14.2(51.201241)2()(241212126016.9353502109.01089.619.0mmh f M A y s =⨯⨯⨯==比较Ⅱ-Ⅱ截面S A 和Ⅳ-Ⅳ截面s A 可知，应按Ⅱ-Ⅱ截面配筋，实际配筋16Φ12@240，配筋根数为：1612403600=+=n ，26.18091.11316mm A s =⨯=＞1646.492mm11、确定B 、C 两轴柱子基础底面尺寸 B 、C 两柱子基底荷载分别如下：B 轴：kN F k 2140=,m kN M k ∙=288，kN V k 113=。

C 轴：kN F k 1677=,m kN M k ∙=402，kN V k 106=。

由前面计算得持力层承载力特征值KPa f a 15.224=，计算基础和回填土重k G 时的基础埋置深度m d 425.2=，B 轴基础底面积为：2072.1120725.1107.015.2242140m df F A G a k =⨯-⨯-=-=γ基础底面积按20%增大，即2006.1472.112.12.1mA A =⨯==初步选定基础底面积为24.140.38.4m lb A =⨯==＞14.062m ，且m b 3=，不需要再对a f 进行修正。