一柱下钢筋混凝土扩展基础设计1. 荷载计算（a） 由柱传至基础顶的荷载MK=240kNm，FK=1400kN，HK=40kN；M=350kNm，F=2100kN，H=60kN（b） 由基础梁传至基础顶的荷载GK=306=180kN，GK对基础底面中心的偏心距e=0.5+0.25/2+0.02=0.645m相应的偏心弯矩标准值为M偏=GKe=-1800.645=-116.1kNm2. 基础尺寸的初步确定（相应的荷载取标准组合值）（a）初选基础高度由于车间的承重柱为预制排架柱，故基础应该设计成杯口形式。又由已知条 件，本车间起重量300kN，小于750kN，轨顶标高9.8m小于14m，排架柱上柱高度12.5-9.8=2.7m小于5m，满足规范（GB50007-2011）8.2.5条中的第一条要求。 由建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）表8.2.4-1查出柱的插入深度h1=0.9h且800，取h1=900mm，由表8.2.4-2得杯底厚度a1250mm，选a1=250mm，则杯口深度为900+50=950mm。杯口底部尺寸：宽为400+250=500mm，长为1000+250=1100mm。又由基规表8.2.4-2得杯壁厚度t350mm，且大于基础梁（宽度为250mm），取t=350mm。由基规8.2.1第一条规定，锥形基础的边缘高度不宜小于200mm，且两个方向的坡度比不宜大于1:3，取边缘高度为300mm，杯壁高度h2=550mm（坡度比小于1:3）。杯口底垫层为50mm，则基础高度为h=h1+a1+50=900+50+250=1200mm。由所给条件，柱底到室内地面0.000距离为500mm（满足基规5.1.2条要求），则基础埋深为d=1200+350=1550mm。由地质勘察报告知，基础埋深处为层粉质粘土层，以该层土作基础持力层。（见图1计算简图）（b）作用于基底的弯矩和相应的轴向力标准值为Mbot=MK-M偏+HK1.2=240-116.1+401.2 =171.9kNm， Nbot=FK+GK=1400+180=1580kN图1 受力情况计算简图（c） 估算基底面积地基承载力特征值按下式计算：fa=fak +b(b3)+dm (d0.5)式中：fa修正后的地基承载力特征值（kPa）； fak地基承载力特征值（kPa），由地质报告知其值为200kPa；b、d基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数，由于持力层层为粉质粘土，呈棕红色，6#孔位置处（13号柱所在位置与6#勘测孔最近），孔隙比e=0.692，液性指数IL=0.445均小于0.85，由基规表5.2.4查得b=0.3，d=1.6；基础底面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度， 本工程取18 kN/m3（本工程地下水位在基底以下）；b基础底面宽度（m），当基础底面宽度小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值；m基础底面以上土的加权平均重度（kN/m3），位于地下水位以下的土层取有效重度，本工程取20kN/m3（本工程地下水位在基底以下）；d埋置深度，为1.55m（室外地面标高算起）。则fa=200+0.318（3-3）+1.620（1.55-0.5）=233.6kN/m2取fa=230.0kN/m2A1=Nbotfa-md= 1580230.0-201.55=7.94m2，取A1=8.0m2取Lb=1.5，由Lb=1.5和A1=8.0，解得b=2.31m取b=2.4m，L=2.41.5=3.6m，取L=3.6m则初步估算出基底尺寸为b=2.4m，L=3.6m，A1=bL=2.43.6=8.64m2。 附电算框图： b=N1.5(fa-Gd) 令b=b0 将b0值代入式 N+GA+MW1.2fa 满足 不满足 b=b0 取b=b0+0.1L=1.5b03. 基底尺寸的确定（相应的荷载取标准组合值）由前一步骤已估算出基底尺寸b=2.4m，L=3.6m则基础自重和基础上覆土自重G=GAd=202.43.61.55=267.84kN （基础自重和基础上覆土平均重度取为20kN/m3）作用于基底的竖向力N=Nbot+G=1580+267.84=1847.84kN则A2=Nfa-md= 1847.84230.0-201.55=9.29m2取A=A2；取Lb=1.5，由Lb=1.5和A=bL=9.29，解得b=2.49m取b=2.6m，L=2.61.5=3.9m，取L=4.0m则A=bL=2.64.0=10.4m2A1=8.64m2 （满足）则基础底面的抵抗矩W=16bL2=162.64.02=6.93m3。验算e0L6的条件：e0= MbotNbot=171.91580+202.64.01.55=0.09mL6=4.06=0.67m (可以)验算pkmax1.2fa的条件：pkmax=NbotA+md+MbotW=15802.64.0+201.55+171.96.93=207.73kN/m2321.56kN(满足要求)(C30砼ft=1.43)因此，基础高度及分阶可按图3所示的尺寸采用（坡度比小于1:3）。5. 基底配筋计算（a） 沿长边方向的配筋计算相应于柱边及变阶处的净反力（图4）图4 基底配筋计算简图P1=pmax0.52.0=263.570.52.0=65.89kN/m2P2=pmax0.9252.0=263.570.9252.0=121.90kN/m2，则M1=148(pmax+p1) （L-hc）2（2b+bc）=148(263.57+65.89) （4.0-1）2（22.6+0.4）=345.93kNMAS1=M10.9fyho=345.931060.93001155=1109mm2（取底筋保护层厚度为40mm，则h0=h-40-d2）M2=148(pmax+p2) （L-L1）2（2b+b1）=148(263.57+121.90) （4.0-1.85）2（22.6+1.25）=239.43kNMAS2= M20.9fyho=239.431060.9300605=1466mm2，（取AS1和AS2较大者采用）选用1512(12175)，AS=1695mm21466mm2。（可以）（b） 沿短边方向的配筋计算pmin=NSA-MSW=23432.64.0-265.266.93=187.01kN/m2M3=148(pmax+ pmin) （b-bc）2（2L+hc）=148(263.57+187.01) （2.6-0.4）2（24.0+ 1）=408.90kNM,AS3=M30.9fyho=408.901060.93001155=1312mm2,M4=148(pmax+ pmin) （b-b1）2（2L+L1）=148（263.57+187.01) （2.6-1.25）2(24.0+1.85)=168.52kNMAS4=M40.9fyho=168.521060.9300605=1032mm2，（取AS3和AS4较大者采用）选用2010(10200)，AS=1570mm21312mm2。（构造配筋，可以）基础底面沿两个方向的配筋如图6所示。图6 基底配筋计算简图6. 软弱下卧层验算由地质资料可知，基础以下受力层的土的承载力依次增加，故不需要进行软弱下卧层验算。7. 沉降计算（a） 基础底面平均压力为：pk=FK+GKA=15802.64.0+181.55=179.82kPa，gm=20.10.95+180.60.6+0.95=19.36，基地附加压力p0= pk - sch=179.82-19.361.55=149.81kPa（b） 确定分层厚度按基规表5.3.7，由b=2.6m，得Z=0.6m（c）确定沉降计算深度按基规式（5.3.8）确定沉降计算深度Zn=b（2.5-0.4lnb）=2.6（2.5-0.4ln2.6）=5.51m（d）确定土的压缩模量由地质资料知，粉质粘土的孔隙比e=0.692，压缩系数a=0.22则压缩模量Es=1+ea=1+0.6920.22=7.69（e）计算分层沉降量根据基规表K.0.1-2可得到平均附加应力系数，计算分层沉降量见下表：z(m)L1/b1z/b1azaziai - zi-1ai-1Esi(MPa)Dsi = p0 (ziai - zi-1ai-1) /EsiDsi(mm)01.54040.25=1.000 0.61.540.4640.2483 =0.99320.59590.59597.6911.6111.610.951.540.7340.2270= 0.90800.99880.40297.697.8519.464.911.543.7840.1360 = 0.54403.0362.0372