基础结构计算

第四章基础设计4.1基础设计资料根据本设计中建筑物的规模、功能特点、上部结构型式、荷载大小和分布以 及地基土层的分布、土的性质、地下水的情况等因素，确定本设计基础结构类型 为现浇柱下独立基础，具体设计资料如下： 基础结构类型：现浇柱下独立基础基础埋置深度：1.5米4.2工程地质条件：工程地质条件：(1)自然地表1米内为填土，填土下层3米厚为红粘土，再 下为砾石层。红粘土允许承载力为180kN/m2，砾石层允许承载力为300kN/m2，地 基为二类场地土。(2)地下水位：地表以下2米，水质对混凝土无侵蚀柱截面尺寸：500mmX 500mm m基础材料：采用C25混凝土, HRB335级钢筋，设混凝土垫层(C25)。4.3基础计算4.3.1A柱下独立基础结构计算由框架结构计算结果可得：由A柱传给基础的轴向力NK=3682.49/1.3=2832.68kN、N=3682.49kN，力矩M =51.162kN m、M =66.51kN m，剪力 V =45.81kN、V=59.55kN4.3.1.1初步确定基础!高度根据埋置深度和构造要求，初步确定H0=800mm4.3.1.2按中心荷载初步估计所需的基础底面尺寸A0计算修正后的地基承载力特征值三&，先不考虑宽度修正fa=fak+n br(b-3)+n drm(d-0.5)=180+1.4X20X (1.5-0.5)=208kN/m2 先按轴心受压基础试算基础面积，基础底面积：ANNK/(fa-rd)= 2832.68/(208-20 X 1.5)=15.91m2考虑荷载偏心，将基底面积扩大1.11.5倍，即A0= (1.11.5) A=17.5m2 23.87m2取基底边长比b/l=1(b为荷载偏心方向边长)，可取基础底面积：A0=lXb=l2=20.25m2 ,取 l=4.5m,b=4.5m4.3.1.3验算荷载偏心距e基底处竖向力：NK + G广2832.68+2OX4.5X4.5X1.5-1.OX1OX2=3420.18KN基底处的力矩：M=51.16+11.14X (3.6-0.4) X (0.6-0.12-0.2)+ 45.81X0.6K =88.23KN - me = = 88 龙3 = 0.026 m b / 6 = 4.5 / 6 = 0.75偏心距：1058.46N + G 3420 .18，KK可以。4.3.1.4验算基底边缘最大压力pmax根据地基基础设计规范第5.2.1条规定，pmax1.2fa因短边小于3m,故仍取fa=208KN/m2（无需修正）p = N K + G K（1 + 箜）=3420 .18 X （1 + 6 X 0.026）= 174 .75 KN / m 2 max Ab 4.5 x 4.54.5 1.2 fa = 1.2 x 208 = 249 .6 KN / m 2，满足要求。可取基础底面积：A=bXl=4.5X4.5=20.25m2,W=bl2/6=4.5X4.52/6=9.45m3N+ GM3420 .1888 .23p= KK+ K :=+= 178 .23 KN / m 2K maxAw20 .259.45N+ GM3420 .1888 .23p= KK一k 二=159 .56 KN / m 2K minAw20 .259.45p 1.2fa=1.2X208=249.6KN/m2,根据地基基础设计规范第5.2.1条规定， kmax .4.3.1.5基础底面边缘的最大和最小压应力满足要求。4.3.1.6基础受冲切承载力验算基础计算如图30所示：柱与基础交接处的冲切强度验算图24 A柱基础取保护层厚度为40mm，取阶梯形基础两级，每阶高度为400mm,即 h0=800-40=760mm根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定求at、ab、at=400mm ab=40O+2X760=1920mm465 465x1=（4500-1920）/2=1290mm、（4500 00）/2 465 +1250 + %. X2 mm x3=465-335=130mmA = 4500 x 130 2 x (-x 465 x 465 ) = 3.69 x 10 5 mm 2 12N = 187 + 20 x 4.5 x 4.5 x 1.5 = 794 .5KNA = 20 .25 mm 2W = 9.45M = 66 .51 + 11 .14 x (3.6 0.4) x (0.6 0.12 0.2) + 59 .55 x 0.6 = 112 .22 KN - m地基净反力为：794 .5112 .22p = + = 51 .11 KN / m 2j，max 20 .259.45794 .5112 .22p .= = 23 .36 KN / m 2根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定Fl二pj,maxAl=51.11X0. 369=18.86KN0.7 p f a h = 0.7 x 1.0 x 1.1 x + %0 、760 = 679 KN hp t m 02根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定：F 0.7p fah,满足要求基础变阶处的冲切强度验算：取阶梯形基础两级，每阶高度为450mm,即h0=450-40=360mm根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定求at、aba广(45。; 400 ) x 2 + 400 = 2450 mm ab=2450+2X 400=3250mmx1=(4500-3250)/2=625mm、丛 250、x3=625-325=300mm=w % = 325 mm2A = 4500 x 250 2 x (-x 250 x 250 ) = 10 .625 x 10 5 mm 2 /2Fl二pj,maxAl=51.11 X 1.063=54.33KN0.7 p f a h = 0.7 x 1.0 x 1.1 x 2250 + 3250 x 360 = 762 .3KN hp t m 02根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定：F 0.7phpfamh0,满足要求。4.3.1.7基础底板配筋柱与基础交接处的冲切强度验算：a、沿基础l方向计算I - I截面。b h 4500 450p = 51 .11 KN=2025 mm ， pmaxPminp = 23 .36 KN / m 2通过几何方法求p，见图只何方法求p1 -J p p图25求解 p =103.68KN/m2G = 1.35 G = 1.35 x (20 x 4.5 x 4.5 x 1.5 1.0 x10 X 2) = 793 .13 KN1a 2 ( 21 + a )( p +1 o=x 2.025 2 x (212X 4.5 + 0.625 ) X (178 .23+ 103 .682 x 793 .13 )+ (178 .23 51 .11 ) x 2.54.5 x 4.5=778 KN - m778 x 10 6MA =1 s 0.9 f h0b、沿基础b方向计算II-II截面，如图31。=37910.9 x 300 x 760mm 21(l a )2 (2b + b)( p 48maxmin1=x (4.5 480.625)2 X (2 X 4.5 + 0.4) X (178 .2351 .112 x 739 .11 )4.5 X 4.5=444 KN -MA = nsn 0.9 f h444X 10 6=2164 mm 20.9 x 300 x 760基础变阶处的冲切强度验算：a、基础l方向计算I-I截面，如图26。a = 725 mm ， a4.5 0.625x 2 + 0.625 = 12 .56b = 725 x 2 + 400 = 1850 mm通过几何方法求7,见图。求解 7 =102.1KN/m2a 2( 21 + a )( p + p -) + (p - p ) l 121maxAmax12 x 793 .11x 0.725 2x (2 x 4.5 + 2.56 ) x (178 .23 + 102 .1 -) + (178 .23 - 102 .1) x 4.5124.5 x 4.5=117 .29 KN - mA =- = 7 29 x = 1027 mm 2s 0.9 f h 0.9 x 300 x 360b、基础b方向计算II-II截面。M = (l - a)2(2b + b )( p + p -迢)0 1482A2 x 793 .11=x (4.5 - 2.56 )2 x (2 x 4.5 + 1.85 ) x (178 .23 + 51 .11 )484.5 x 4.5=128 .68 KN - mA =- =成应 10 6= 1324 mm 2s00.9 f h 0.9 x 300 x 360综合上述计算可知，A柱下独立基础底板配筋结果为： 沿基础l方向计算的I - I截面应按柱与基础交接处截面进行配筋：As I =1027mm2选配筋：1075 (As=1047mm2/m) 沿基础b方向计算的II - II截面应按柱与基础交接处截面进行配筋：As II=1324mm2选配筋：主 1275 (As=1508mm2/m)4.3.2B柱下独立基础结构计算由框架结构计算结果可得：由B柱传给基础的轴向力NK=1009.4/1.3=776.75kN、N=1009.4kN,力矩M，=128.9kN - m、m =167.57kN - m, 剪力 VK=37.24kN、V=48.41kN。4.3.2.1初步确定基础高度根据埋置深度和构造要求，初步确定H =600mm4.3.2.2按中心荷载初步估计所需的基础底面尺寸A0计算修正后的地基承载力特征值fa,先不考虑宽度修正fa=fak+n br(b-3)+n drm(d-0.5)=180+1.4X20X (1.5-0.5)=208kN/m2先按轴心受压基础试算基础面积，基础底面积：ANNK/(fa-rd)=776.75/(208-20 X 1.5)=4.66m2考虑荷载偏心，将基底面积扩大1.11.4倍，即A0=(1.11.4)A=4.8m26.1m2取基底边长比b/l=1.0(b为荷载偏心方向边长)，可取基础底面积：A0=l Xb=l2=5.76m2 ,取 l=2.4m,b=2.4m4.3.2.3验算荷载偏心距e基底处的竖向力：NK + gk 二776.75+20X2.4X2.4X 1.5=950KN基底处的力矩：MK=128.9+37.24X0.6=151KN - me = K =.= 0.2 m b / 6 = 2.4 /6 = 0.4偏心距 N + G 950，可以KK4.3.2.4验算基底边缘最大压力pmax根据地基基础设计规范第5.2.1条规定，pmax1.2fap = N K + G K (1 + 箜)=950x (1 + 6 x 0.2 ) = 247 KN / m 2 max Ab 2.4 x 2.42.4 1 .2 f = 1 .2 x 208 = 249 .6 KN / m 2，满足要求。故可取基础底面积：A=bXl=2.4X2.4=5.76m2,W=bl2/6=2.4X2.42/6=1.92m 34.3.2.5基础底面边缘的最大和最小压应力pK m axNkGt + Mr =迪 + 旦=244 KN / m 2A W 5.7 61.9 2pK min=Nr土 - Mr =哄-冬=86.2 8KN / m 2A W 5.7 61.9 2pKmax1.2fa=1.2X208=249.6KN/m2,根据地基基础设计规范第5.2.1条规定，满足要求。4.3.2.6基础受冲切承载力验算基础计算如图26所示：图26柱与基础交接处的冲切强度验算：取保护层厚度为40mm，取阶梯形基础两级，每阶高度为300mm,即 h0=600-40=560mm根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定求at、abat=350mmab=350+2X 560=1470mm465465x1=(2400-1470)/2=465mm、(2400-350)/2 465 + 520 + %22x3=465-40=425mmA = 2400 x 425 - 2 x (1 x 465 x 465) = 8.0 4 x 105 mm 2/2N = 776.75 + 20 x 2.4 x 2.4 x 1.5 = 950 KNA = 5.7 6 m m 2W = 1.9 2 m m 2M = 167.57 + 48.41 x 0.6 = 197 KN - m地基净反力为：950197p = + = 108KN / m 2，max 5.7 61.9 2950197p = = 62KN / m 2j，min 5.7 61.9 2根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定Fl二pj,maxAl=108X 1.27=137.16KN0.7 p f a h = 0.7 x 1.0 x 1.27 x 类。+ 0 乂 560 = 453 KNhp t m 02根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定：F 0.7Phpfamh0,满足要求。基础变阶处的冲切强度验算：取阶梯形基础两级，每阶高度为300mm,即h0=300-40=260mm根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定求at、abab=1425+2X260=1945mma =(2400 350)x 2 + 400 = 1425mm t4230230x1=(2400-1940)/2=23mm、520 = 230 + x 2 =mm、x3=520-290=230mm2A = 2400 x 230 2 x (x 230 x 230) = 5 x 105 mm 2l2Fl=pj,maxAl=108 X0. 836=54KN0.7 p f a h = 0.7 x 1.0 x 1.27 x 1522 + 2045 x 260 = 410 KN hp t m 0根据地基基础设计规范第8.2.7中的第2条规定：F 0.7phpfamh0,满足要求。(7)基础底板配筋柱与基础交接处的冲切强度验算：沿基础l方向计算I - I截面气=400 mm b. = 400 mm2.4 x 1.5 = 2 3 3.2 8 KNG = 1.3 5 G K = 1.3 5 x 20 x 2.4 xM = (l48a )2(2 b + b p+ pmin39KN.m39 x10625 8m m 2Msl 0.9 f h 0.9 x 300 x 560沿基础b方向计算II-II截面因为柱子的截面尺寸400 mmX 600 mm基础 l=b=3.0m所以基础b方向计算II-II截面的In =1/ =1219 mm 2基础板底每米配筋 二七二258 + 3.0=86mm 2采用立375，实际每米配筋94.3 mm 2基础变阶处的冲切强度验算: a、基础l方向计算I - I截面21KN.ma = 1420 mm b = 1945 mmM =(/ a )2(2 b + b】p + p .1 =- = 21 X 10= 300mm 2s 0.9 f h 0.9 x 300 x 260沿基础b方向计算II-II截面因为柱子的截面尺寸400 mmX 600 mm 基础l=b=3.0m 所以基础b方向计算IITI截面的 二七=300 mm 2基础板底每米配筋气口二七二300 + 3.0=100 mm 2采用生4100，实际每米配筋126 mm