4.1 确定基础埋深:
裙房部分,裙房层数三层,设地下室,地下室高3.9m,上部结构采用框架结构,裙房部分单柱最大轴力为4344.8KN/柱,最小轴力817.9 KN/柱;裙房部分单柱最大轴力为4192.6KN/柱。基础埋深的选择往往取决于下述四个方面中某一方面为决定性因素:①建筑物及场地环境有关的条件土层的性质和分布 ③地下水条件 ④土的冻胀影响。
建筑场地的工程地质情况如地质剖面图1-1所示,工程地质条件较好,地基承载力较高,综合考虑各种基础的特征和适用条件、工程地质条件、地下水影响、相邻基础的影响、地下沟管的影响、地基土冻胀和融陷的影响,初步选择天然地基浅基础中的柱下基础作为裙房部分的基础。初步确定基础的埋置深度d=5.9m。
4.2 确定基础底面尺寸
根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)计算:
4.2.1 对于中柱
由设计任务书并结合地质资料可得地基持力层为砺砂含角砺。
查《建筑地基基础设计规范》表5.2.4可得:
基础宽度和埋深的地基承载力修正系数: =3 =4.4
基础埋深范围内土的加权平均重度=KN/m3
先假设基底宽度b3m,经深宽修正后的地基承载力特征值为:
=280+4.4×17.45×(5.9-0.5)=694.61Kpa
基底面积初算:A0=m2
采用正方形基础,基底边长2.75m。因基底宽度不超过3m,地基承载力特征值不需要重新进行宽深修正。
所以,b=2.75m,l=2.75m满足要求。
4.2.2 对于边柱
按《建筑地基基础设计规范》要求,考虑偏心不利影响,加大基底面积10%至40%,
取A=1.10 7.54=8.29m2,所以b=l==2.88m。
4.3 中柱基础设计
4.3.1 确定基础底板厚度及基础高度
采用阶梯型基础,混凝土等级采用C35:
1)确定地基净反力:
2)系数C,已知ft=1.57N/mm2=1570KPa:
==2.45
3)确定基础有效高度:
采用阶梯型基础,设采用垫层,垫层高度为100mm。每边各伸出基础100mm。
基础有效高度h0为:
基础底板厚度: =570+40=610mm
4)取2级台阶,各厚400mm,则底板厚度h=2400=800mm
采用实际基础有效高度800-40=760 mm
4.3.2 中柱基础截面抗冲切验算:
图4-1
柱与基础交界处,根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中有关规定,引起底板冲切破坏的剪力等于作用在基础地面面积abcd上的地基净反力的合力,
如上图 ,即:
=
由于,满足要求。
当基础剖面为阶梯形时,除可能在柱子周边开始沿45。斜面拉裂形成冲切角锥体外,还可能从变阶处开始沿45。斜面拉裂,如下图:
图4-2
受冲切承载力应按下式验算:
=0.4265m2
由于,满足要求
4.3.3 基础底板配筋
验算柱与基础交接处弯矩
基础台阶宽高比
故=701.65 KN·m
选用HRB335钢筋, =300N/mm
基础底板每1米配筋面积:
选用14@120 As0=1283>
应沿基础底面双向配筋,另一个方向配筋相同。
配筋如下图:
4.3.4 沉降验算
作用在基础上的荷载效应准永久组合值为: =4344.8KN
基底压力:
基底附加压力:
沉降计算深度:
根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中有关规定确定地基沉降计算的分层厚度和有关参数见表4-1 :
表4-1 基础下地基沉降计算有关参数
n= | m= | - | ||||||||
0 | 2.75/2.75=1 | 0 | 1 | 0 | ||||||
5.76 | 1 | 5.76/2.75=2.1 | 0.429 | 2.47 | 2.47 | |||||
ESi(MPa) | (-)(mm) | (mm) | ||||||||
0 | ||||||||||
5.76 | 15.8 | 5.55×2.47/15.8=15.24 | 92.16 |
查表得沉降计算经验系数, =0.37
基础最终沉降量
4.4 角柱基础设计
4.4.1计算侧向土压力产生的弯矩
地下室底板标高-3.9m,室外地坪标高-0.6m,地下水位标高为-7.0m。外墙受到土压力的作用,在基础顶部产生弯矩。角柱下的柱基础是双向偏心受弯构件。
计算侧向土压力:
地下室埋深范围内有四层土:
第一层:杂填土,厚度1.4m, =15.7 KN/m3
第二层:粉质粘土,厚度0.7m, =17.7KN/m3
第三层:粉土,厚度1.3m, =17.5 KN/m3
第四层:粉细沙土,厚度2m, =16.7 KN/m3
取静止土压力系数=0.5
地下室外墙有内隔墙支挡,墙位移与转角为零,按静止土压力计算。
(1) 第一层土产生的静止土压力:
=
合力作用点距离墙底的距离为:
(2)第二层土产生的静止土压力:
==9.86
合力作用点距离墙底的距离为:
==0.32m
(3)第三层土产生的静止土压力:
=
合力作用点距离墙底的距离为:
==
(4)第四层土产生的静止土压力:
=
合力作用点距离墙底的距离为:
==
弯矩计算:
=(+++)h
4.4.2 确定基础埋深
初步选择基础的埋置深度d=5.9m
混凝土强度等级:C35,;
受力钢筋采用:HRB335,
荷载设计值:柱轴力F=842.1 KN ,
考虑上部结构在底部引起的弯矩,则,
4.4.3 确定地基承载力
基础埋深:d=5.9m
持力层的地基承载力特征值=280KPa
17.45KN/m3
先假设基础宽度小于3m
查表得:基础宽度和埋深的地基承载力修正系数: =3 =4.4
=280+4.4×17.45×(5.9-0.5)=694.61KPa
4.4.4 确定基础底面尺寸
(1)由 ≤ƒa 得:A0== =1.46m2
考虑偏心影响,将基础底面积扩大30%
A=1.3=1.3×1.46=1.9
初步选择基础底面积为:
A=l×b=2.75×2.75=7.56>1.9
此时b=2.75m<3m,不需要再对ƒa 进行修正
(2)计算地基压力
(3)验算持力层承载力
满足条件。所以b=2.75m,l=2.75m 满足要求。
(4)计算基础和回填土重:
(5)计算基础底面抵抗矩
(6)计算基础边缘处的最大和最小净反力
(7)验算基础底面应力
(+)/2=(313.47+145.31)/2=229.39KPa<=694.61KPa
313.47KPa<1.2=1.2×694.61KPa=833.53KPa
所以安全
4.4.5 计算基础底板厚度
(1)确定地基净反力:
(2) 计算系数C,已知ft=1.57N/mm2=1570KPa:
==0.67
(3)确定基础有效高度:
采用阶梯型基础,设采用垫层,垫层高度为100mm。
基础有效高度h0为:
混凝土保护层厚度取40mm,
基础底板厚度: =230+40=270mm
取1级台阶,底板厚度h=450mm
采用实际基础有效高度450-40=410 mm
2750mm>=500+2×410=1320mm
4.4.6 冲切承载力验算
图4-4
柱与基础交界处,根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中有关规定,引起底板冲切破坏的剪力等于作用在基础地面面积abcd上的地基净反力的合力,如上图
=1.46m2
由于,满足要求。
4.4.7 基础底板配筋
基础台阶宽高比,
柱与基础交接处弯矩
截面处的弯矩
基础底板受力钢筋面积
As,I==
As,Ⅱ==
经计算比较得As,I > As,Ⅱ,故配筋应按As,I 进行
基础底板每1米配筋面积:
选用14@170 As0=905>==886.33
应沿基础底面双向配筋,另一个方向配筋相同。
图4-5
4.4.8 沉降计算
作用在基础上的荷载效应准永久组合值为: =842.1KN
基底压力:
基底附加压力:
沉降计算深度:
根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中有关规定确定地基沉降计算的分层厚度和有关参数见表4-2
表4-2 基础下地基沉降计算有关参数
n= | m= | - | ||||||||
0 | 2.75/2.75=1 | 0 | 1 | 0 | ||||||
5.76 | 1 | 5.76/2.75=2.1 | 0.429 | 2.47 | 2.47 | |||||
ESi(MPa) | (-)(mm) | (mm) | ||||||||
0 | ||||||||||
5.76 | 15.8 | 126.4×2.47/15.8=15.24 | 19.76 |
查表得沉降计算经验系数, =0.37
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