土木工程毕业论文工程设计框架结构八.docx
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土木工程毕业论文工程设计框架结构八
第十二章独立基础设计
本设计采用柱下独立阶梯基础,下面对③轴线边柱的基础进行设计。
12.1基础设计资料
房屋震害调查统计资料表明,建造于一般土质天然地基上的房屋,遭遇地震时。
极少
有因地基承载力不足或较大沉陷导致上部结构破坏。
因此,我国《建筑抗震设计规范》规定,
下述建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:
①砌体房屋;
②地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般厂房、单层空旷房屋和8层、高
度25m以下的一般民用框架房屋,以及与其基础荷载相当的多层框架厂房。
③规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。
本设计为5层框架结构,建筑高度为19.5m,属于第二中类别,故不进行基础抗震承
载力验算.
基础混凝土为C30,f16.7
c
2
N/mm,
2
f1.57N/mm;垫层混凝土为C15,100
t
厚,两侧各伸出100mm;钢筋采用HRB335级,
2
f300N/mm,钢筋混凝土保护层为
y
50mm厚。
12.2基础设计
12.2.1确定基础埋深
基础埋置深度是指设计室外地坪至基础底面的距离,且基础埋置深度应在冰冻线以下
200mm。
本设计所在的场地的土层条件,地下水位在自然地面以下9.55-11m,土壤冻结深
度在室外地坪以下1.3m。
综上所述,则基础埋置深度d=1.75m。
12.2.2确定地基承载力和基础尺寸
一.地基承载力的确定
选取边柱计算柱底一组最不利内力组合:
M16.266.0322.29kNm
k
N1718.27373.232091.5kN
k
V
k
(16.266.0332.5112.06)4.913.64kN
基础梁尺寸:
bh300mm400mm
则,纵向传给基础的竖向力为:
N
纵
0.30.49.00.6259.00.64.90.680.42.72.422.35
+2.72.420.475.33kN
横向传给基础的竖向力为:
N横=
6.80.6
2
4.90.650.41.8922.56
kN
根据《建筑地基规范》,当基础宽度大于3.0m或埋深大于0.5m时,地基承载力特征值
按下式进行修正。
(先不考虑对基础宽度进行修正)
ff(b3)(d0.5)
aakbdm
式中:
fa修正后的地基承载力特征值(kpa);
f地基承载力特征值(kpa);
ak
b、d分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,按基底下土的类别,查表
b=2.0,d=3.0;
地基持力层土的重度,地下水位以下取浮重度(
3
kNmm);
m基础底面以上埋深范围内土的加权平均重度,一般取20
3
kNmm;
b基础底面宽度(m),当b<3m时按3m取值,b>6m时按6m取值;
d基础埋置深度,当采用独立基础或条形基础时,应从室内地面标高算起,
d=1.75+0.45=2.20m;
f
a
260320(2.200.5)362kPa
二.基础尺寸的确定
1.按轴心受压初估基础底面积
计算基础和回填土重
G时的基础平均埋深d=1.75+0.45/2=1.975m。
k
Fk2019.597.892189.39kN,则基础顶面轴力总值:
A
0
F
k
fd
aG
2189.39
362201.975
6.79m
2
考虑偏心影响,将A增大10%~40%。
由于偏心不大,基础底面积按20%增大,即
2A1.2A1.26.798.15m
0
初步选择基础面积为:
bl339m2
基础和回填土重:
GdA201.9759355.5kN
kG
初步确定基础梁尺寸:
300mm400mm,基础梁顶面至室外地坪的距离为0.15m。
偏心距:
M22.2913.642.2
K
e0.021m
K
FG2189.39355.5
KK
L
<0.5
6
m,
P
k,min
FF6e2189.39355.560.021
kGK
11
Al93
245.07kPa,满足要
求。
基底最大压力:
P
K
max
FG6e2189.39355.560.021
KKk
1
(1)294.64
Al93
<1.2fa
=434.4kPa
PP
kk
max,min294.64270.89
22
282.77kPaf362kPa,满足要求。
a
最后确定该柱基础尺寸为:
l=3m,b=3m。
2.基础底面抗冲切验算
图12.1独立基础平面、剖面图
在基底上净反力(即不考虑Gk的作用),产生的剪力作用下,基础可能发生冲切破坏,
破坏面为大致沿
o
45方向的锥形截面。
破坏原因主要是由于混凝土斜截面上的主拉应力超过
了混凝土抗拉强度而引起的斜拉破坏。
为了防止冲切破坏的发生,应进行抗冲切承载力验算,
公式如下:
F0.7fah
lhptm0
hp受冲切承载力截面高度影响系数,当h800时,hp取1.0;
当时,
h2000hp取0.9;其间按线性内差法取。
f混凝土轴心抗拉强度设计值;
t
h基础冲切破坏锥形的有效高度;
0
a基础冲切破坏锥体最不利一侧计算长度,am(atab)/2
m
F相应于荷载效应基本组合时作用在
l
A上的地基净反力设计值,
l
FpA;
lnl
A冲切验算时取用的部分基底面积。
l
基底净反力计算:
N2729.141.297.892846.61kN
M545.21kN
基础边缘处的最大和最小净反力计算:
W
22
lb33
66
3
4.5m
P
s,max
NM
blW
2846.61545.21
334.5
437.45kPa
P
s,min
NM
blW
2846.61545.21
334.5
195.13kPa
Ⅰ-Ⅰ截面抗冲切验算:
aa0.6m,bc0.6m;
tc
基础高度1200mm,基础三阶,每阶高分别为400mm,400mm,400mm。
Ⅰ-Ⅰ台阶有效高度
h=1200-50=1150mm;
0
aa2h0.621.152.9m
bt0
aa0.62.9
tb
a1.75m;
m
22
因偏心受压,所以冲切力为:
labb
cc2
FlP,(h)b(h)=
smax00
2222
2
30.630.6
437.451.1531.1564.52kN
2222
抗冲切力:
0.70.70.971.571.7511502145.39kN64.52
hftamhFlkN
0
故Ⅰ-Ⅰ截面满足要求。
Ⅱ-Ⅱ截面抗冲切验算:
aa1.4m,
tc
Ⅱ-Ⅱ台阶有效高度h080050750mm;
aa2h1.420.752.9mb=3.0m,取ab=2.9m,则
bc0
aa1.42.9
tb
a2.15m;
m
22
因偏心受压,所以冲切力为:
labb
112
Fls,)=
P(h)b(h
max0101
2222
231.43.01.4
437.450.7530.7564.52kN
2222
抗冲切力:
0.7hpftamh0.71.01.572.157501772.14kNFl64.52kN
0
故Ⅱ-Ⅱ截面满足要求。
Ⅲ-Ⅲ截面抗冲切验算:
ab22.2m,
t
a22.2m,
Ⅲ-Ⅲ台阶有效高度h040050350mm;
aa2h2.220.352.9m3.0m,取ab=2.9m,则
bt0
aa2.22.9
tb
a2.55m;
m
22
因偏心受压,所以冲切力为:
labb
222
FlPs,(h)b(h)=
max0202
2222
2
32.23.02.2
437.450.3530.3564.52kN
2222
抗冲切力:
0.7hpftamh0.71.01.572.55350980.86kNFl64.52kN,
0
故Ⅲ-Ⅲ截面满足要求。
3.基础配筋计算
选用HRB335钢筋,
f=300
y
2
N/mm
a.Ⅰ-Ⅰ截面(柱边)
柱边净反力:
l2a
c
PnP(PP
1n,minn,maxn,min
2l
)
30.6
195.13437.45195.13340.52kPa=
23
悬臂部分净反力平均值:
11
PP
S,maxs,1
22
437.45340.52388.99kPa
PP
1,max,12
nlabb
n
M=()()
(2)
1cc
242
=
1
24
2
388.9930.6230.6616.16kNm
A
s,1
6
M
616.1610
1
0.9fh0.93001150
y0
2
2834mm
b.Ⅱ-Ⅱ截面(变阶处)
柱边净反力:
l2a
1
PnP(PP
2n,minn,maxn,min
2l
)
31.4
=
195.13437.45195.13372.83kPa
23
PnPn
1
max,2la2bb
M=()()
(2)
211
242
=
1437.45372.83
2
()31.4231.4319.79kNm
242
A
s,2
6
M
319.7910
1
0.9fh0.9300750
y0
2
2256mm
c.Ⅲ-Ⅲ截面(变阶处)
柱边净反力:
l2a
2
PnP(PP
2n,minn,maxn,min
2l
)
32.2
=
195.13437.45195.13405.14kPa
23
PnPn
1
max,la2bb
3
M=()()
(2)
322
242
=
1437.45372.83
2
()32.2232.292.12kNm
242
A
S,3
6
M
92.1210
3
0.9fh0.9300350
t0
1392.6
2
mm
由上述过程可知
AS,1>As,2>As,3,应按As,1进行配筋
按每米配筋,实际配筋16@200,A
S=1005mm
2。
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