柱下基础设计

第一节、设计资料

本设计为一10层框架结构的基础，楼层建筑高度为37.35m,则柱采用C30的混凝土，基础采用C30的混凝土，做100mmC15素混凝土垫层。抗震设防烈度为6度，抗震等级为三级，基础设计为阶梯型基础

一、地基承载力特征值和基础材料

（一）本工程地质情况如下：

粘性土，γ=18KN/m3， =200KN/m2。综合考虑建筑物的用途、基础的型式、荷载大小、工程地质及水文地质条件等，持力层考虑为一般土层， =200KN/m2，基础的埋置深度取d=37.35/15=2.5m。基础采用C30混凝土， =14.3 N/mm2 ，ft=1.43N/mm2  钢筋采用HPB335， =300 N/mm2，钢筋的混凝土保护层厚度为35mm；垫层采用C15混凝土，厚100mm。

（二）、确定地基承载力特征值：

     假设基础宽度小于3米或埋深大于0.5米，按 《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）式5.2.4修正=+ηbγ(b－3)+ηdγm(d－0.5)=200+1.0×18×(2.5－0.5)=236KN/

第二节、基础顶面内力组合

一、标准组合

由PK计算结果查得柱1柱底标准组合，分别取三组内力组合：

                         弯矩 KN·m        轴力 KN        剪力KN

（1）轴力最大         -118.            2686.98        -39.62

（2）弯矩最大        -185.25            23.05        -58.94

（3）弯矩、剪力都较大     -185.01           2671.09        -58.71 

二、基本组合（1.35×标准组合）

弯矩 KN·m        轴力 KN        剪力KN

（1）轴力最大         -160.16          3627.42        -53.49

（2）弯矩最大        -250.09           3568.12        -79.57

（3）弯矩、剪力都较大    -249.76           3605.97        -79.26 

第三节、取第一组轴力最大来确定柱1基础底面尺寸bXL：

  一、  考虑偏心作用，取=1.2× =1.2×2686.98/（227－18×2）=16.9。又由n=L/b=1.5≤2得，b=≈3.5m，则L=1.5×b=5.3m.所以柱1基础的底面尺寸为b×L=3.5×5.3

               图6-1 

二、持力层承载力验算：（用标准组合）

      =Ad=18×3.5×5.3×2.5=834.75 KN

=2686.98 KN         =－118. KN·m

e==  =0.035则=×（1+）=191.70 KN/m2 < 1.2=272.4   KN/m2 

=180.85 KN/m2 < =236KN/m2

 所以基础底面尺寸符合要求。

第四节、基础高度确定及底面配筋计算：

 一、基础高度验算

基础底面尺寸为b×L=3.5m×5.3m，柱1截面尺寸为=500mm×500mm。假定基础高度为h=1000mm,则设置2阶阶梯，每阶高度为500mm,所以：

=h-50=1000-50=950mm.。+2=0.5+2×0.95=2.4m                     图6-2

抗冲切破坏强度验算（用基本组合）：

M=-160.16 KN·m        F= 3627.42 KN       Q=-53.49KN

基底净反力设计值：

===195.5 KN/

净偏心距

   = =160.16 / 3627.42=0.044m 

基底最大净反力设计值

== =205.29 KN/

由公式应满足  0.7

==

=×

=979.75KN

0.7=0.7×0.988×1430×(0.5+0.95)×0.95=1362.33KN＞979.75KN.

基础分两级，下阶=500mm， =450mm，取=2.5m， =1.5m

变截面处， +2=2.4m＜3.5m

冲切力：

=

= 

=620.49KN

抗冲切力：  

0.7=0.7×0.988×1430×（1.5+0.45）×0.45=867.84KN＞620.49KN

所以基础底面尺寸符合要求。

二、基础配筋计算

1、计算基础长边方向的弯矩设计值

===195.5 KN/

= =205.29 KN/

取—截面 

=

= 

=1459.29 KN·m

==  =0.0056 =56

取--截面

=

= =562.0KN·m

==  =0.004626=4626＜

所以由配筋，在3.5米宽度内配27φ16@120， =5866

计算短边方向的弯矩

取－截面

===813.77 KN·m

==  =0.003173=3173

取－    截面

==  =426.8KN·m

==  =0.003513=3513＞

由配筋得在5.3m宽度内配26φ14@200， =4081.    如图：

第五节、基础尺寸及配筋验算

分别用第二组数据和第三组数据验算截面

一、取第二组数据

（一）持力层承载力验算：（用标准组合）

M=-185.25 KN·m            N=23.05KN       Q= -58.94KN

=Ad=18×3.5×5.3×2.5=834.75 KN

=23.05 KN         =－185.25 KN·m

e==  =0.056< L/6=0.88

=×（1+）=199.16KN/m2 <1.2=283.2   KN/m2

=180.85 KN/m2 < =236KN/m2

所以基础底面尺寸符合要求。

（二）、抗冲切破坏强度验算（用基本组合）：

M=-250.09 KN·m          N=3568.12KN        Q=-79.57KN

基底净反力设计值：

==  =192.4 KN/

净偏心距

   = =250.09 / 3568.12=0.070m 

基底最大净反力设计值

==  =207.59 KN/

由公式应满足  0.7

==

=× 

=990.75KN

0.7=0.7×0.988×1430×(0.5+0.95)×0.95=1362.33KN＞990.75KN.

基础分两级，下阶=500mm， =450mm，取=2.5m， =1.5m

变截面处， +2=2.4m＜3.5m

冲切力：

=

= ]

=627.44KN

抗冲切力：  

0.7=0.7×0.988×1430×（1.5+0.45）×0.45=867.84KN＞627.44KN

所以基础底面尺寸符合要求。

（三）、基础配筋计算

1、计算基础长边方向的弯矩设计值

== =192.4KN/

= =207.59 KN/

取—截面 

=

= 

=14.40 KN·m

==  =0.005709 =5709

取--截面

=

=  =5.0KN·m

==  =0.0042=42＜

所以由配筋，在3.5米宽度内配27φ16@120， =5866

计算短边方向的弯矩

取－截面

== =826.88 KN·m

==  =0.003224=3224

取－    截面

==  =420.0KN·m

==  =0.003457=3457＞

由配筋得在3.5m宽度内配26φ14@200， =4081.

二、取第三组数据

（一）、持力层承载力验算：（用标准组合）

M=-185.01 KN·m          N= 2671.09 KN       Q=-58.71 KN

=Ad=18×3.5×5.3×2.5=834.75KN

=2671.09KN         =－185.01 KN·m

e==  =0.055< L/6=0.88

=×（1+）=199.28 KN/m2 < 1.2=283.2   KN/m2  

=191.28 KN/m2 < =236KN/m2

 所以基础底面尺寸符合要求。

（二）、抗冲切破坏强度验算（用基本组合）：

M=-249.76 KN·m           N=3605.97 KN       Q= -79.26 KN

基底净反力设计值：

==  =194.4 KN/

净偏心距

   = =249.76 / 3605.97=0.069m 

基底最大净反力设计值

==  =209.63 KN/

由公式应满足  0.7

==

=× 

=1001.25KN

0.7=0.7×0.988×1430×(0.5+0.95)×0.95=1360.4KN＞1001.25KN.

基础分两级，下阶=500mm， =450mm，取=2.5m， =1.5m

变截面处， +2=2.4m＜3.5m

冲切力： ==  ]=634.10KN

抗冲切力：  0.7=0.7×0.988×1430×（1.5+0.45）×0.45=7.01KN＞634.10KN

所以基础底面尺寸符合要求。

（三）、基础配筋计算

1、计算基础长边方向的弯矩设计值

==  =194.4KN/

= =209.63 KN/

取—截面 

=

= 

=1480.09 KN·m

==  =0.005770 =5770

取--截面

=

=  =569.6KN·m

==  =0.004688=4688＜

所以由配筋，在5.3米宽度内配27根φ16@120， =5866

计算短边方向的弯矩

取－截面

=

=  =835.48 KN·m

==  =0.003257=3257

取－    截面

=

=  =424.8KN·m

==  =0.003496=3496＞

由配筋得在3.5m宽度内配26φ14@200， =4081.

综上可得按组合一配筋合理可行, 现浇柱的纵向钢筋通过插筋锚入基础，插入基础的钢筋，由2～3道箍筋固定。与柱的纵向受力筋的连接方法，应按现行的《混凝土结构设计规范》规定执行。其基础配筋如下图：

图6-3 基础配筋图

5.4.7 Y向加劲肋验算

        Y向加劲肋尺寸如图7.5所示：

图7.5 y向加劲肋尺寸图

    加劲肋承担柱底反力区域面积：

加劲肋承担柱底反力：

        计算宽度取为上切边到角点距离：

    板件宽厚比：

≤18，满足

    扣除切角加劲肋高度：

    板件剪应力：

，满足。

    角焊缝剪应力：