双柱联合基础设计参考

1、土力学与基础工程课程设计土力学与基础工程课程设计任务书一、设计资料1、工程概况某五层综合楼，全框架结构。底层柱网平面如图所示，柱截面尺寸均为450mm450mm，室内外高差为0.45m。2、地质资料（1）地基土自上而下：第一层：素填土，厚1 m ，17.8kN / m3 ；第二层：粉质黏土，厚9 m ，18.7kN / m3 ， e0.885 ， Es7.5MPa ，c=15kpa ,20 0 ,f a k280kpa第三层：碎石土：很厚，中密（2）地下水：建设场地内地表以下无地下水；（3）西宁地区标准冻深 1.16m，最大冻深 1.34m，土的冻胀类别属不冻胀。3、荷载（1）外柱： A、D

2、轴，基础承受上部荷载M 1k220kN M ， F k 11780 kN ， V1 k48 kN 。（2）内柱： B、C 轴，基础承受荷载F2 k1560kN 。二、设计内容1、设计轴外柱下钢筋混凝土独立基础、内柱下双柱联合基础；2、绘制基础平面布置图 (1:100) 、配筋图 (1:30) ，并编写施工说明；三、设计步骤1、确定基础的埋置深度2、确定持力层承载力特征值；3、按持力层承载力特征值确定基底尺寸；4、基础结构设计；5、绘制施工图并附施工说明。四、设计要求1、设计计算过程条理清楚，内容完整；2、设计步骤合理，设计图纸清晰；柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书1土力学与基础工程课程设计3、

3、计算说明书一律用A4 纸打印，题目为三号黑体，标题用小四黑体，正文为小四宋体， 1.25 行间距。4、手绘施工图，图纸一律用铅笔按比例绘制，要求线条清楚，绘图正确。五、进度和考核集中设计一周，按百分制记分。六、参考文献1、赵明华主编，土力学与基础工程，武汉理工大学出版社。2、中华人民共和国国家标准，建筑地基基础设计规范（GB50007 2011）北京：中国建筑工业出版社， 2011。柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书2土力学与基础工程课程设计土力学与地基工程课程设计计算书一、确定基础持力层及基础的类型地基土自上而下分为两层， 第一层为 1.0m 厚的杂填土，第二层为 9.0m 的粉质粘土，第三层

4、为很厚的碎石类土。杂填土层成分较杂乱，均匀性较差，不能作持力层，将基础底部落在粉质粘土上，则可以采取浅基础形式。各框架柱的内力较大，且有弯矩、剪力作用，故采用钢筋混凝土基础（柔性基础） A.D 轴为柱下钢筋混凝土独立基础， B.C 轴为双柱联合基础。二、轴外注下钢筋混凝土独立基础设计1. 基础埋置深度的确定：根据任务书要求和工程地质资料，建筑场内地表以下无地下水，最大冻深-1.34m ；取基础底面高时最好取至持力层下 0.5m，本设计取第二层土为持力层， 所以考虑取室外地坪到基础底面为 1+0.5=1.5m。由此得基础剖面示意图如下：2. 确定地基承载力特征值 f a根据地质资料，查表得b0基

5、底以上土的加权平均重度d 1.0rm17.8 1 18.7 0.518.03KN / m 31.5持力层承载力特征值f a （先不考虑对基础宽度的修正）f afakdm (d0.5)2801.018.03(1.50.5)298.03KPa柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书3土力学与基础工程课程设计3. 初步选择基底尺寸、取柱底荷载标准值：M 1k220m， Fk11780kN ， V1 k48kNkN计算基础和回填土重 G k 时的基础埋深d1 1.51.951.725m2基础底面积： A0f aFk117801.7256.75m2G d298.03 20由于偏心不大，基础底面积按20增大，即：

6、A1.2 A01.26.758.1m2初步选定基础底面面积Alb3.52.48.4m 2 ，且 b2.4m3m 不需要再对f a进行修正。、验算持力层地基承载力：回填土和基础重：GkGd A20 1.7253.52.4289.8KN偏心距：ekM k1220480.80.125mlm ，Fk1Gk11780289.860.58基底最大压力：Pk maxF k1Gk16ek1780289.860.125Al8.4.13.5299.2KPa1.2f a(357.64)Pk min0，满足KPa所以，最后确定基础底面尺寸为lb3.5m2.4m、计算基底净反力pn净偏心距enM 1k22048 0.8

7、mF1k17800.145基础边缘处的最大和最小净反力n,max F1k(16en)17806 0.145)Pn，max264.57KPapn,minlbl3.5(13.5Pn，min159.24KPa2.4柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书4土力学与基础工程课程设计4. 确定基础高度 ( 采用阶梯形基础 ) 、柱边基础截面抗冲切验算l3.5m ， b2.4m ， atbc 0.45m ， ac 0.45m初 步 选 定 基 础 高 度 h800mm ， 分 两 个 台 阶 ， 每 阶 高 度 均 为400 mm ，h0800 (4010) 750mm（有垫层），混凝土采用 C30， f t 1

8、.43N / mm2，保护层为：40mm；垫层：混凝土C15，厚 100mm，出基础边 100mm。abat 2h00.452 0.751.95m b2.4m ，atab45019501200mmam22因偏心受压， pn 取 pn,max264.57KPa冲切力：lacbbc2Flh0h0Pn ,max2b2223.50.452.40.452264.57478.78 KN20.752.40.75222抗冲切力：0.7hpft am h00.71.01.431031.2 0.75900.9KN478.87KN ，满足 、变阶处抗冲切验算柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书5土力学与基础工程课程设计

9、atb11.5m ， a11.9m ， h01400 50350mmabat2h011.520.352.2mb 2.4m ，取 ab2.2mamatab1.52.21.85m22la1bb12冲切力： FlPn, maxh01bh0122223.51.92.42= 264.570.351.5222.40.3522283.1KN抗冲切力：0.7hp f t am h010.71.01.43 103 1.85 0.35648.15KN283.1KN ，满足5. 配筋计算选用的 HRB335级钢筋， f y300N / mm2偏心受压柱基础底板配筋计算简图 、基础长边方向柱下钢筋混凝土独立基础设计计

10、算书6土力学与基础工程课程设计1-1 截面（柱边）柱边净反力： Pn,Pn minl ac Pn ,max Pn ,min2l3.50.45264.57159.24159.243.52218.68KPa悬臂部分净反力平均值：pn1 Pn, maxPn,1264.57218.68241.63KPa22弯矩：M 11pnl22bbcac241241.63 (3.50.45) 2(22.40.45)24491.7KNm钢筋面积：As,1M 1491.71062428.1mm20.9 f yh00.93007503-3 截面（变阶处）变阶处净反力： Pn ,3Pn minla1Pn, maxPn ,m

11、in2l159.243.51.9264.57159.2423.5240.5KPa弯矩：1Pn, maxPn ,322b b1M 32la1241264.57240.5(3.51.9) 2(22.41.5)242339.41KNm钢筋面积：As,3M 3339.4110 63591.6mm20.9 f y h010.9 300350比较 AS,1 和 AS,3，应按 AS ,33591.6mm2 配筋每米宽配筋面积AsA ，3591.61496.5mm2s 3b2.4柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书7土力学与基础工程课程设计配 16130As1547mm2As满足钢筋根数： n240010011

12、9130实配钢筋面积As19201.122满足3820.9mm3591.6mm即实配钢筋为 1916 130、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： Pn1 Pn . max Pn . min1264.57 159.24 211.9KPa222-2截面（柱边）弯矩： M 2Pn b bc22l ac241211.9 (2.4 0.45) 2(2 3.5 0.45)24250 .12KNm钢筋面积： As2M250.121061235.2mm20.9 f y h00.93007504-4 截面（变阶处）弯矩：M 4Pnbb122la1241

13、211.9(2.4 1.5) 2(2 3.5 1.9)2463.65 KNm钢筋面积：As,4M 463.65106673.5mm20.9 f y h010.9300350比较 AS ,2 和 AS, 4 ，应按 AS ,21235.2mm2 配筋，每米宽配筋面积As1235.22As228.7mml5.4配 10 200As393mm2 As满足柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书8土力学与基础工程课程设计钢筋根数n3500 100118实配钢筋面积 As18 78.5 1413mm21235.2mm2满足200即实配钢筋为1810 2006. 基础配筋大样图：见施工图三、轴内柱下双柱联合基础设

14、计1. 确定荷载的合力和合力作用点柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书9土力学与基础工程课程设计作用在基础顶面的竖向荷载为：Fk21560KN ,合力 F2F2k3120KNl12400mm，由M B0有 Fx0Fk2 l1 得Fk 2l 11560 2.4x01.2mF3120l 0121.2 1.6m去 l1.5m 以合力作用点作为基底的形心，则基底长度为l123l2 x 0l 021.2 1.55.4m此时基底压力均匀分布2. 确定基础底面宽度bF31201.96 m取去 b=2.2ml f aG d5.4 298.03 201.5有Gk0 dA20 1.5 5.4 2.2356.4kNpk

15、FG3120356.4fa298.03kpa满足A5.42.2292.63kpa所以，基础底面尺寸为 lb5.4m2.2m 满足设计要求3. 按静定梁计算基础内力柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书10土力学与基础工程课程设计基础沿纵向的净反力F1 F23120577.8KN / mbPnl5.4由剪力为 0的截面确定最大弯矩的截面位置，假定弯矩最大截面至基础左端距离为 x则 VbPn xF2 k ，当 V 0时 有 xF2k1560bpn2.7m577.8最大负弯矩M max1 bpn x2F2k xl01 577.82.72 -15602.7 -1.5 234.08 KN .m22最大正弯矩M

16、maxMBM1 bp l211.52650.025KN mCn0577.8.224. 确定基础高度抗冲切强度验算：考虑沿柱全周边的冲切作用Ft0.7 hp ft bm ho柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书11土力学与基础工程课程设计、柱 1:冲切力FtF2k pn A1F3120262.63kpapn5.4 2.2bl破坏锥体实际底面积：A1l0ach0bc2h00.45h00.452223.90.77621.5h0h0h02上下周边平均值：bm2a1b12 l 0ach0bch00.45h0 0.45 h0 3h0 3.922 1.52由Ft0.7 hp f t bm ho有 F2kpn A

17、10.7 hp f t bm ho即 1560 - 262.63 2h023.9h00.7760.71.43 1033h03.9 h0解得： h0275mm 则 hh040315mm取 h500mm则实际的 h050040460mm柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书12土力学与基础工程课程设计l124001/6, 因此无需配置受剪钢筋由 h400mm 即基础高度大于柱距的66、柱 2 的计算同柱 1、抗冲切验算：计算截面在冲切破坏锥体底面边缘处：V 0.7c f t bh0VF2k bpn l01ach01560577.81.50.450.46297.51KN220.7c f t bh0 0.7

18、1.01.431032.20.461013.12KNV满足5. 配筋计算、纵向钢筋A.底面配筋：AsM max650.02510620.9 f y h00.93004605233.7mm每米宽配筋面积AsAs5233.72b2.22379mm配 18100As2545mm2As满足钢筋根数：n22001001 22100实际配筋：As22254.55599mm25233.7mm2满足即实配钢筋为 2218 100B.顶面配筋AsM max234.081061884.7mm20.9 f y h00.9300460每米宽配筋面积AsAs1884.7856.68mm2b2.2配 12 130As870mm2As满足钢筋根数n2200100117130柱下钢筋混凝土独立基础设计计算书13土力学与基础工程课程设计实际配筋As17 113.1 1922.7mm22满足1884.7mm即实配钢筋为 1712 130、横向配筋基础横向宽度为 b，在柱下取一垂直于基础纵向的假想等效梁进行计算。 （等效梁宽度沿基础的纵向）A. 柱 1等效梁宽度为 blac0.75h0则等效梁底面积为Alb ac0.75h0其基底净压力为 pnF2k1560891.94kpab ac0.75h0