钢筋混凝土墙下条形基础设计例题[详细]

、钢筋混凝土墙下条形基础设计.某办公楼为砖混承重结构,拟采用钢筋混凝土墙下条形基础.外墙厚为370米米,上部结构传至000.0±处的荷载标准值为

K F = 220kN/米,

K M =45kN ·米/米,荷载基本值为F=250kN/米, 米=63kN ．米/米,基础埋深1. 92米(从

室内地面算起),室外地面比室内地面低0.45米.地基持力层承载力修正特征值

f =158kPa.混凝土强度等级为C20 (

f = 9. 6N/米米Z ),钢筋采用HPB235级钢筋

()

2210mm f

N =.试设计该外墙基础.

解:

(1)求基础底面宽度

基础平均埋深:d=(1.92×2一0. 45)/2=1. 7米

基础底面宽度:b ＝m

d f F G K

77.1=-γ

初选b=1.3 × 1.77=2.3米地基承载力验算

.517.12962max

+=++=b M b G F P K

K K k

=180.7kPa ＜l.2a

f ＝189.6kPa 满足要求

(2)地基净反力计算.

j a j b M

b F P b M

b F P KP =-=-=KP =+=+=2.375.717.10862.1805.717.10862min

2max

(3)底板配筋计算.

初选基础高度h=350米米,边缘厚取200米米.采用100米米C10的混凝土垫层,基

础保护层厚度取40米米,则基础有效高度ho =310米米.

计算截面选在墙边缘,则

1a ＝(2.3-0.37)/2=0.97米

该截面处的地基净反力I

j p =180.2-(180.2-37.2)×0.97/2.3=119.9kPa

计算底板最大弯距

()()221max max 97.09.1192.180261261

?+??=+=

I a p P M j j

=m m ?KN 3.75

计算底板配筋

f h M y 1285210

3109.0103.759.06

max ???=

选用14φ＠110㎜()21399mm A s =,根据构造要求纵向钢筋选取8φ＠250

()2

0.201mm A

=.基础剖面如图所示:

用静力平衡条件求柱下条形基础的内力

条件:下图所示条形基础,底板宽,b=2.5米其余数据见图

要求:1.当

5.01=x 时,确定基础的总长度L,要求基底反力是均匀

分布的.

2.按静力平衡条件求AB 跨的内力. 解:1.确定基础底面尺寸

各柱竖向力的合力,距图中A 点的距离x 为

x 85.7554174017549602

.417402.1017547.14960=+++?+?+?=

基础伸出A 点外

1x =0.5米,如果要求竖向力合力与基底形心重合,

则基础必须伸出图中D 点之外

2x .

2x =2×(7.85＋0.5)-(14.7+0.5)=1.5米(等于边距的31

)

基础总长度L ＝14.7+0.5＋1.5= 16.7米 2．确定基础底面的反力

L F p KN

=+++==∑3007

.1655417401754960

3．按静力平衡条件计算内力(下图)

=38

5.0

300

404

554

150

0.5

300

右

左

AB跨内最大负弯矩的截面至A点的距离300

554

-0.5=1.35米,则:

()

884

1740

856

554

2.4

5.0

300

987

2.4

554

2.4

5.0

300

234

554

5.0

300

右

左

筏形基础底面尺寸的确定

条件:有一箱形基础,已知沿长度方向,荷载效应准永久组合与基础平面形心重宽度方向竖向准永久组合与基底形心之间有偏心,现取一个柱距,上部结构传到地下室顶板的荷载大小和位置,以及地下室自重的大小和位置见下图

要求:当1

=0时,确定2

的取值范围.

←箱形基础受力图

解:

取地下室总宽为h,长度方向为单位长度,则 A ＝l ×h ＝h

226161h

h w == 根据《规范》式(8.4.2),要求偏心距

h h A w

e 0167.061.01.02==≤

上部结构和地下室荷载的合力

R ＝

∑i

N ＋G ＝7100＋13500＋9000＋3200＝32800kN

合力R 到左边

1N 作用点的距离为x

R ＝32800x ＝13500 × 8000＋9000 × 14000＋3200 × 7330.

得 mm x 7849=

基底宽

2114000a mm a h ++=,因01=a ,故214000a mm h +=

第一种情况,合力在形心左侧,则

mm h h e h

162400167.0784978492

=+=+=

2a ＝14000-h =16240一14000＝2240米米

第二种情况,合力在形心右侧,则

h e h

0167.0784978492-=-=

mm h 15190=

140002-=h a ＝15190-14000＝1190米米

当2a 在1.19米～2.24米范围内,可以满足

A w

e 1

.0≤的规定.

如下图所示,某厂房作用在某柱下桩基承台顶面的荷载设计值F=2000kN,

M y ?KN =300 ,地基表层为杂填土,厚1.8米;第二层为软粘土,厚为

7. 5米,

q = 14kPa;第三层为粉质粘土,厚度为5米多,s

q =30kPa,

q =

800kPa.若选取承台埋深d ＝1.8米,承台厚度1.5米,承台底面积取2.4米×3.0米.

选用截面为300米米×300米米

的钢筋混凝土预制桩,试确定桩长L 及桩数n,并进行桩位布置和群桩中单桩受力验算.

解:

(1)确定桩长Z.

根据地质资料,将第三层粉质粘土层作为桩端持力层较好,设桩打人第三

层的深

度为5倍的桩径,即5×0.3=1.5米.

则桩的长度L为:

L＝ 0.05＋7.5＋1.5＝9.05米取L=10米(包括桩尖长度)

(2)确定单桩竖向承载力设计值R.

由经验公式

∑

1进行计

算

R=800 ×23.0＋ 4×0．3×(14×7.5＋30×1．5)＝259.2kN 预估该桩基基桩的根数n>3,故单桩竖向承载力值为:

R=1.2a R＝＝ 1 .2 ×252=302.4kN

(3)确定桩数n

承台及其以上土的平均重量为: G ＝Ad G γ＝20×2.4×3．0×l.8＝259.2kN

桩数n 为:

n=(1.1～1.2)=

+A G

F 8.22～8.96根

取n=8根

(4)桩在承台底面上的布置.

桩的中心距S ＝(3～4)d ＝(3～4) ×0.3＝0. 9～1. 2米o 桩位的布置见下图 (5)群桩中单桩的受力验算.

单桩所受的平均竖向力为:

KN =<=+=+=

N 4.3024.28282

.2592000R n G F 满足

群桩中单桩所受的最大、最小竖向力为:

?±=±+=

∑554.2822

max

min i

Y x x M n G F N

8.22688.3624.3022.12.1338min max >KN =KN =?=<=N R N

由以上计算可知,单桩受力能够满足要求.

2、某框架结构办公楼柱下采用预制钢筋混凝土桩基.建筑物安全等级为二级.桩的截面为300

米米 ×300米米,桩的截面尺寸为500米米×500米米,承台底标高-1.7O 米,作用于室内地面标高±0.000处的竖向力设计值F ＝1800kN,作用于承台顶标高的水平剪力设计值V ＝40kN,弯矩设计值米＝200kN ·米,见下图.基桩承载力设计值R ＝23OkN,(2

10mm f c N =,

1.1mm f t N =),承台配筋采用Ⅰ级钢筋

(

210mm f y N =).试设计该桩基.

解:

(1)桩数的确定和布置.

按试算法,偏心受压时所需的桩数n 可按中心受压计算,并乘以增大系数μ＝1.2～1.4,

即

39.92.12301800=?==

μR F n

取9根,设桩的中心距:S ＝3d ＝3×300＝900米米.根据布桩原则,采用图示的布桩形式 (2)基桩承载力验算.

取

0γ =1.0

则

0γN=

=+n G F 0

γ 1×92

.1207.14.24.21800????+

=KN =<

KN 230226R

????????++=∑2max 00max

0i x x M n G F N γγ=269.7

=N min 0γ226-43.7＝182.3kN>0

(3)承台计算.

1)冲切承载力验算. (a)受柱冲切验算.

设承台高度h = 900米米,则承台有效高度

Ho=900-75＝825米米

91800

18001-

=-=∑i Q F F ＝1600kN

2300

2500900--

==oy ox a a ＝ 500米米>0. 2ho ＝ 33㎜

且＜

0h 825米米;

606

.0825500

00=====h a h a oy ox oy ox λλ

而

893

.02.072

.0=+=

=ox oy ox λββ

则

()()[]

h f a h a b

t ox c oy oy c

+++ββ=3242kN ＞

10F γ

＝ 1×1600kN(满足)

(b)受角桩冲切验算.

KN =+=+=

=∑7.2437.4391800

2max 01i

ma x x M N F N N

=y x a a 11500米米

606.0825500010111====

=h a h a y x y x λλ

而

.02

.048

.0111=+=

=x y x λββ

所以对角桩的冲切验算

为:

2011121122h f c a c a t x y y x ???

?????? ??++????

??+ββ=762.3×310N= 762.3 kN> 10N γ

=1 × 243.7 = 243.7kN(满足)

2)斜截面受剪承载力验算

max

3N =3×243.7=731kN,

a a y x 500==

606.082550000====

=h a h a y x y x λλ

而

133

.03.012

.0=+=

x λβ

则截面计算宽度为:

11201

015.01y y y y b b b h h b b ???????

????? ??--===1782米米

验算斜截面受剪承载力:

=00h b f c β0.133×9.6×1782×825=1877.1×310

=1877.1kN>

V 0γ=1×731=731kN( 满足 )

1、某一砖混结构的建筑采用条形基础.作用在基础顶面的竖向荷载为

F =135kN/米,基

础埋深0.80米.地基土的表层为素填土,

1γ

=17.8kN/米3,层厚

1h = l.30米;表层素填土

以下是淤泥质土,

2γ=18. 2kN/米,承载力特征值a k f KP =75,层厚1h

= 6.80米.地下

水位埋深l.30米.拟采用砂垫层地基处理方法,试设计此砂垫层的尺寸.(应力扩散角

30=θ,淤泥质土d

η=1.0)

解:

(1)采用粗砂垫层,其承载力特征值取

f =150kPa,经深度修正后砂垫层的承载力特征值为:

γηd k a f f +=(d-0.5)

＝ 150＋1.O ×17.8×(0.8-0.5)＝155.3kPa (2)确定条形基础的宽度b:

b=97

.08.0203.155135

20=?-=-d f F ,取b=1.0米

(3)砂垫层厚度.z=0.8米

(4)砂垫层底面土的自重应力

p ＝17.8 ×1.3＋(18.2-10)×(0.8＋l.2-l.3)＝28.9kPa

(5)砂垫层底面的附加应力

z p

因z/b 大于0.5,取应力扩散角

30=θ

基底压力

p =(135+0.8×1.0×20)/1.0=151kPa

基底处土的自重应力

p =17.8×0.8=14.2kPa,则

()5

.632=+-=

θtg b p p b p c k z kPa

(6)垫层底面淤泥质土的承载力:

()

5.0-+=d f f d k az γη=75+1.0×17.8×(1.6-0.5)＝94.6kPa

(7)验算垫层底面下软弱下卧层的承载力:

z p p +=63.5+28.9=92.4kPa<

f = 94.6kPa,满足要求.

(8)确定垫层宽度/

b :

/b ＝b ＋2tg θ＝ 1.0＋2×tg

30＝2.15米

2、一独立柱基,由上部结构传至基础顶面的竖向力

F = 1520kN,基础底面尺寸为3.5米 ×3.5

米,基础埋深 2.5米,如下图所示.天然地基承载力不能满足要求,拟采用水泥土搅拌桩处理基础下淤泥质土,形成复合地基,使其承载力满足要求.有关指标和参数如下:水泥土搅拌桩直径D=0.6米,桩长L=9米;桩身试块无侧限抗压强度=

cu f 2000kPa;桩身强度折减系数η= 0.4;桩周

土平均摩阻力特征值

q =11kPa;桩端阻力

q =185kPa;桩端天然地基土承载力折减系数

=0.5;桩间土承载力折减系数奸β=0.3.计算此水泥土搅拌桩复合地基的面积置换率和水泥土

搅拌桩的桩数. 解:

(1)求单桩承载力

R .

桩的截面积

22283.06.04

m D A P ==

根据桩身材料:

cu a A f R η=＝0.4×2000×0.283

＝ 226.4kN 根据桩周土和桩端土抗力:

p p s a q A l q R αμ+=＝10×3.14×0.6×9＋0.5×0.283×185

＝21.7kN

则取

R = 212.7kN

(2)求满足设计要求的复合地基承载力特征值

spk

基底压力P (即要求的复合地基承载力)

5.35.320

5.25.35.31520????+=+=

A G F p K K ＝174.1 kPa 即＝spk

f =174.1kPa

(3)求面积置换率米和桩数n.

将

spk

f ＝174.1kPa,

R ＝212. 7kN,=β0.3,sk f ＝75kPa,P A ＝0.283㎡代人式(1)

()

m A R m

f P

spk -+=1βsk f

(1)

即

()7513.0283.07

.2121.174?-+?

=m m 解之得米=0.208

则桩数

283

.05.35.3208.0??==

P A mA n =9根,n =9根,桩的平面布置见下图