土力学课程设计.docx
柱下钢筋混凝土独立基础21 设计资料 21.1 上部结构资料 21.2 工程地质资料 21.3 基础选用材料 22 基本条件确定 33 确定基础埋深 33.1 设计冻深 33.2 选择基础埋深 34 确定基础类型及材料35 确定基础底面尺寸 45.1 确定柱基底尺寸 45.2 持力层承载力验算46 软弱下卧层验算（选） 47 基础高度验算57.1 计算基底反力 57.2 基础高度（选用阶梯形基础） 57.3 变阶处抗冲切验算68 配筋计算 68.1 基础短边方向 68.2 基础长边方向 7柱下钢筋混凝土独立基础1设计资料1.1 上部结构资料上部结构为四层框架，层高3.2m,框架、主梁、次梁、柱为现浇，上部 结构传至基础顶面的荷载标准组合 Fk=1580KN,Mk=270KN. m荷载的基本组合 F=3210KN,M=207KN.m1.2 工程地质资料该建筑位于非地震区，不考虑地震影响。建筑场地地质情况复杂，地质由杂填土、亚 粘土、淤泥质亚粘土及细粉砂组成(表 1.1)。各层地基土的物理力学指标见下表，工程 地质图见附图。粘土及粉、细砂组成(表1.1)。各层地基土的物理力学指标见下表。图1.1柱网平面图表1.1土的物理力学性质表土 层 编 号土层名称厚度hi(m重度(kN /m3)孔隙比e粘聚力c(kPa)内摩擦角o含水 率(%)液性指数Il承载力特征值fak压缩模量Es(kPa)(kPa)I人工填土1.518n亚粘土6.519.50.95281635.30.651805100m淤泥质亚粘土13.1181.10241136.01.01051200w粉、细砂19.119301609500注：地下水位于粉、细砂层底1.3 基础选用材料混凝土：采用 C20。(ft 1.10N/mm2);钢筋：钢筋采用 HRB235, ( fy 210N/mm2);基础混凝土选用，垫层采用素混凝 土C15, 100mm厚。2基本条件确定人工填土不能作为持力层，选用亚粘土作为持力层。3确定基础埋深3.1 设计冻深d o zs zw z =2.0 1.00 0.95 0.90 1.71 m zze3.2 选择基础埋深根据设计任务书中给出的数据，人工填土 d 1.5m,因持力层应选在亚粘土层处，故基础埋深取d 2.0m。ATI.Smv2in无贴牲5 m耳 JKKX Hi1凿现直史粘土ff (MH1 1何府0MH图1.2柱下钢筋混凝土独立基础地质剖面图4确定基础类型及材料基础类型为：柱下独立基础基础材料：混凝土采用C20,钢筋采用HRB2355 确定基础底面尺寸根据亚粘土孔隙比e 0.95, Il 0.65,查表得71b=0,4d=1.0。已知基础埋深的d=2m.根据上述已知条件， 确定地基承载特征fa .fafak b(b 3) d m(d0.5)=180+0+1.0*(18*1.5+19.5*0.5)/(1.5+0.5)*(2-0.5)=207.563KPa5.1 确定基础底尺寸确定基础面积A。 rG=20KN/m3 d=2mA m Fk/(fa-rG*d)=1580/(207.563-20*2)=9.430 m2根据偏心距大小把基础底面积扩大20% , A0=9.430*1.2=11.316 m2凑面积求长宽 L 与 b设： L=2b L*b=A 0则根据计算出的基础底面面积可取得基础底面尺寸长L=5.029m宽 b=2.515m.5.2 持力层承载力验算GK=r G*A0*d=20*11.316*2=452.64KN e0=Mk/(Fk+Gk)=200/(1580+452.64)=0.098Pkmax(Pkmin)=(FK+GK)/A 0*(1 6e0/L)三 1.2fa=(1580+452.64)/11.316*( 1 6*0.098/5.029 )Pkmax =183.126 KPa三 1.2fa=1.2*207.563=249.076KPaPkmin =158.623KPa三 1.2fa=1.2*207.563=249.076KPaPk=(PKmax+PKmin)/2 三 fa=(183.126+158.623)/2=170.875 KPa 三 249.076KPa故持力层验算满足要求6软弱下卧层验算（选）在做软弱下卧层验算时，如图所示。定第三层土淤泥质亚粘土层为软弱下卧层，在计算时25.2。淤泥质亚粘土层查表得b 0, d 1.0。A二 HKKAX%=l 邛三h % n?U I SOkfXi亚粘土片 HkN I：ls 11t Hi.HjiiL修度贲止砧土0.5m小_仃|：.a l"KN r-1心 h ul. p；i蛤.叼碑7基础高度验算7.1 计算基底反力Pj=F/bL=3210/(2.515*5.029)=253.796 KPae=M/F=207/3210=0.064Pjmax=F*(1+6e/L)/bL=3210*(1+6*0.064/5.029)/(2.515*5.029)=257。026KPa7.2 基础高度(选用阶梯形基础)柱边基础截面抗冲切验算at bc 0.4m,ac 0.5m,初步选择基础高度 h 1000mm, h0 1000 50 950mm (有垫层)，hp 0.987。 pFlW0.7 p hp*am*f t*h0, bc+2h0<b1, F L=PmaxA , a m=1/2( at+ab)bc+2h0=0.4+2*0.950=2.3m<b=2.5mA =(L/2-ac/2-h0)b-(b/2-bc/2-h0)2=(5.029/2-0.5/2-0.950)2.515-(2.515/2-0.4/2-0.950)2=3.294 m2FL=Pjmax*Al=257.026*3.294=846.644 KNab=bc+2h0=0.4+2*0.950=2.3mam=1/2( at+ ab)=1/2(0.4+2.3)=1.35mFl=846.644<0.7 B hp*am*fc*h0=0.7*0.987*1.35*1100*950=974.7 KN所以基础高度符合要求。7.3 变阶处抗冲切验算hi 600mm, hp 1.0,%1 600 50 550mm, ai 2.5m,bi 1.7m bi+2h0i = 1.7+2*0.550=2.8m>b=2.515mA=(L/2- ac/2-h 0i)b二(5.029/2-1.7/2-0.550)*2.515=2.803 m2F L=Pjmax*Ai =257.026*2.803=720.444 KN变阶处的右边：Fl三0.7 B hp*am*fc*h0, am=1/2(a t+ab), a t=b=1.7mab=b1+2h01=1.7+5*0.550=2.8mam=1/2(at+ab)=1/2(1.7+2.8)=2.25mFl=720.444 至 0.7 B hp*am*fc 乂 h0=0.7*1.0*2.25*1100*0.550=952.9 KN 所以符合要求。8配筋计算选用 HRB235钢筋，fy 210N/mm28.1基础短边方向I - I截面(柱边)Ml =1/48(P jmax + P)(2b+b c)+(P jmax-Pj)b(L-a c) 2= 1/48(257.026+253.796)(2*2.515+0.4)+(257.026-253.796)*2.515*(5.029-0.5) 2= 1120.740(KN M)田-田截面(第一变阶处)Mu =1/48(P jmax+P)(2b+bc)+(P jmax-Pj)b(L- ac) 2= 1/48(248.411+222.645)(2*2.515+1.7)+(248.411-222.645)*2.515*(5.029-2.5) 2=431.065(KN M)截面配筋Asi=M/(0.9f th0)=1120.740*10 A 6/(0.9*210*950)=6237.817 mm2Asm=M1n/(0.9f th0)=431.065*10 A 6/(0.9*210*550)=4146.849mr28.2基础长边方向n - ii截面2 *(2*5.029+0.5)2 *(2*5.029+2.5)Mb =1/24Pj(b-b c)2 (2L+ac) = 1/24*222.645*(2.515-0.4) =438.131 (KN M)IV-IV截面(第一变阶处)时=1/24P j(b-b c)2 (2L+ac)= 1/24*222.645*(2.515-1.7)=77.382 (KN M)截面配筋Asu=Mli/(0.9f yh0)=438.131*10 A 6/(0.9*210*950)=2440.162mmAsiv=Mv/(0.9f yh0)=77.382*10 A 6/(0.9*210*550)=744.416mr2
