fa=fak+ηdγd(d-0.5)
fa=95+1×19×(1.6-0.5) =116 KPa
N172A???2.05m,取2.1m
f??Gd116?20?1.6 宽度小于3m,且宽度修正系数为0,无须再进行宽度修正和计算宽度。
7.9解:
地基土Ip=28.5-16.5=12,为粉质粘土。又e=1 ,所以地基土的淤泥质土。查表7.10得,ηb=0,ηd=1; fa=fak+ηdγd(d-0.5)
fa=160+1×16.6×(1-0.5) =168.3 KPa
N900A???6.07m2
f??Gd168.3?20?1 基础宽度b=2m,长度=A/b=3.04,取3.2m。(L/b=1.6,利于计算附加应力和沉降)
7.10解:
γ1=17KN/m γ3耕植土0.6m 地下水位0.8m 32sat=18.6KN/m 粉土,2m fak=160 KPa 淤 泥 质 土 γ3sat=16.5 KN/m 3 fak=90 KPa C
从本例地层结构来看,明显属于软土地区的地基,顶部有一层相对较硬的“硬壳层”。一般来说,当拟建多层建筑物(例如学生宿舍)时,尽量利用这个硬壳层,以达到安全而又经济的效果。因此通常采用“宽基浅埋”形式。最好基底位于地下水位以上(这样便于施工),且最小埋深大于0.5m。且基础材料顶部最好距离设计地坪或者地表0.1m左右以上。
同时校核软弱下卧层的承载力和地基沉降。
一般在这种情况下,采用钢筋混凝土条形基础,或者刚性基础下垫以几十厘米(30cm左右)厚的混凝土垫层或者钢筋混凝土垫层。 条形基础最小宽度按照持力层承载力特征值确定,最大宽度按照基础材料的刚性角确定。
从本例来看,0~0.6m为耕植土,松散,不能作为持力层;粉土fak=160KPa,可以作为多层建筑的基础持力层。又地下水位0.8m,根据上述原则,基础底面标高取0.8m合适。低于0.8m则位于地下水位以下,不利于施工,而且可能对软弱下卧层验算不利。
1、条形基础最小宽度bmin: 先假设基础宽度小于3m.
持力层承载力进行深度修正,持力层为粉土,查表7.10得,ηb=0.3,ηd=1.5; fa=fak+ηdγd(d-0.5)
基底以上土体加权重度=(17×0.6+18.6×0.2)/0.8=17.4KN/m3;
(说明0.6~0.8m为地下水位以上的粉土,本例未给出天然重度,考虑到接近地下水位,受毛细水影响,含水量接近饱和状态,故天然重度近似取饱和重度)
fa=160+1.5×17.4×(0.8-0.5) =168 KPa
N188A???1.24m,取宽度1.3m
fa??Gd168?20?0.8 宽度小于3m,且宽度修正系数为0,无须再进行宽度修正和计算宽度。
2、基础设计
1) 取基础宽度b=1.3m,基底埋深0.8m。则基底压力=N/(b×1)+γdd=188/1.3+20×0.8=161<fa=165KPa,满足要求。 2)取底部C15混凝土厚度250mm,基底压力Pk=161KPa,混凝土宽高比为1:1。砖基础高宽比为1:1.5。 混凝土悬挑长度b2=250mm,已知上部墙体宽度a=240mm, 3)确定基础宽主脚台阶数n: 每皮砖高度60mm
ba??b2n?22?4.7,根据埋深80cm,扣掉25cm混凝土底板后度,还剩55cm,大约可以砌8皮砖,高度48cm。
607.11解:
重点题
3.4m,多年填土 fak=100 KPa,γ1=17KN/m 3地下水位1.8m 3.2m,淤泥质粉土 fak=60 KPa,γ2=18KN/m 3软塑粘土 fak=180 KPa,γ3=18.5KN/m 3 一般来说当多年素填土承载力达到100KPa,可以作为4层左右的住宅的基础。本例地层结构大致与上个题目类似。可采用宽基浅埋的方
式。最小基础埋深0.5m。本例采用0.6m。
考虑到填土的性质不如自然的细粒土均匀,本例可以采用钢筋混凝土扩展基础的型式。混凝土等级不低于C20。本例采用C20。 外墙宽a=240mm,N=117KN/m。
钢筋保护层厚度50mm(宜在混凝土基础下设置C10混凝土垫层,厚度不小于70mm,取100mm) 一、基础设计: 1、基础宽度计算:
先假设基础宽度小于3m.
持力层承载力进行深度修正,持力层为填土,查表7.10得,ηb=0,ηd=1; fa=fak+ηdγd(d-0.5)
fa=100+1×17×(0.8-0.5) =105 KPa
N117A???1.31m,取宽度1.4m
f??Gd105?20?0.8 宽度小于3m,且宽度修正系数为0,无须再进行宽度修正和计算宽度。
2、基础高度计算: 1)地基净反力:
本例中心受荷,基础底部净反力Pj=N/b=117/1.4=84KPa;
2)验算截面剪力设计值:验算截面宽度bI=b/2-a/2=580mm=0.58m VI=(bI/b)N=(0.58/1.4)×117=48.5KN/m
3)初步设计基础高度一般取h=b/8=1.4/8=0.175m=17.5cm 4)基础有效高度ho:
VI48.5ho???0.063m?63mm,取70mm
0.7ft0.7?1.1?103钢筋保护层厚度大于等于5cm,取5cm,基础高度h=ho+保护层厚度=12cm,但是,根据地基基础设计规范,基础外缘最小高度不应小于20cm。因此基础高度取20cm。底下设置C10混凝土垫层10cm。
因此本例基础有效高度ho为15cm。 3、基础配筋计算:
1)验算截面处的弯矩设计值为: 中心受荷时:
MI?1VIbI?0.5?48.5?0.58?14.1KN?m 22)每延米基础的受力钢筋截面面积为:(采用HRB335钢筋)
MI14.1?106AS???348.1mm2
0.9fyh00.9?300?150因为受力钢筋构造配筋要求为:最小直径10mm,间距100~200mm,
所以,如果取直径10mm的HRB335钢筋,每根钢筋截面积为78.5mm2,每延米基础的受力钢筋根数为As/78.5=348.1/78.5=4.4根,取5根。
5根钢筋分布在1m长度的基础内部,间距大于20mm,不符合构造配筋的要求。因此,可以按照构造配筋的要求布置受力钢筋。采用直径10mm的HRB335钢筋,间距15cm。
纵向钢筋符合地基基础设计规范构造配筋要求:直径不小于8mm,间距不大于300mm;同时,每延米纵向钢筋面积不小于受力钢筋的1/10,即34.81mm2,这意味着一根可解决问题,但是1延米范围内用1根钢筋又不符合构造配筋要求,因此,可采用直径8mm的HRB335钢筋,间距30cm。
4、抗冲切验算:墙与基础交接处,与基础底面呈基础45度角斜切面。 1)钢筋混凝土条形基础冲切验算基底面积AL:
AL?b?(b0?2h0)?1?0.43m
22)地基净反力FL=Pj×AL=84×0.43=36.1KN
3)0.7βhpftamho=0.7×1×(1.1×103)×1×0.15=115.5
符合地基净反力FL≤0.7βhpftamho的要求,故抗冲切验算符合要求。
二、软弱下卧层验算:
1、软弱下卧层顶部附加应力系数
本例中,没有给出填土和软弱下卧层淤泥质粉土的压缩模量数值,因此,不能用P301面简化方法验算软弱下卧层。只能采用教材P97面公式3.35 和表3.5计算软弱下卧层顶部的附加应力。
取条形基础中点计算,x/b=0,
软弱下卧层顶部距离基础底部距离Z=3.4-0.6=2.8m, Z/b=(3.4-0.6)/1.4=2 查教材表3.5,得附加应力系数α=0.306 2、软弱下卧层顶部附加应力:
基底压力P=N/b+γGd=117/1.4+20×0.6=95.6Kpa 基底附加压力Po=P-γdd=95.6-17×0.6=85.4Kpa
软弱下卧层顶部附加应力Pz=αPo=0.306×85.4=26.1Kpa 3、软弱下卧层顶部处,淤泥质粉土地基承载力深度修正: 查表7.10得,ηd=1; fa=fak+ηdγd(d-0.5)
地表至软弱下卧层顶部之间,土层加权平均重度为:(17×1.8+7×1.6)/3.4=12.3 fa=60+1×12.3×(3.4-0.5) =95.7 KPa
4、软弱下卧层顶部处有效自重应力Pcz=17×1.8+7×1.6=41.8Kpa 5、软弱下卧层验算
Pz+Pcz=26.1+41.8=67.9<fza=95.7
所以仅仅从承载力角度出发,软弱下卧层验算满足要求。 四、变形计算:
1、按照地基基础设计规范表5.3.4(即教材P132面表3.17)要求,查取该职工宿舍的允许变形值。 2、计算地基变形:
本例没有给出条形基础各个部位的地层剖面及相关变形参数,无法计算沉降。此处变形计算略。
增加例题1:(偏心荷载,b<3m) 某墙下条形基础,埋置深度1.5m,上部结构传来的荷载83KN/m,弯矩值8KN.m,修正后地基承载力特征值fa=90Kpa,其他条件如图所示。1)试按照台阶宽高比1:2确定混凝土基础上的砖放脚台阶数;2)求砖基础高度。
解:
1)计算基础最小宽度:
F83b???1.38m,取1.4m
fa??Gd90?20?1.52)验算承载力:
e=M/N=8/(83+20×1.5×1.4)=0.064m b/6=1.4/6=0.233m>e=0.064m 1.2fa=1.2×90=108Kpa
pmaxmin?F?G6e113.41(1?)?kPa bb65.19Pmax=113.41,稍微大于1.2fa=108,近似满足。
Pk=(Pmax+Pmin)/2=(113.41+65.19)/2=89.3<fa=90Kpa,满足。 3)确定基础宽主脚台阶数:
基底平均压力Pk=89.3KPa<100 Kpa,查相关表格,
bb1下部混凝土:[2]?,b2?[2]?H0?300mm
H01H0ba1400360(??b2)(??300)2222砖放脚台阶数:n???3.47,取4个台阶
60604)确定砖基础高度:
砖放脚层数为4层,高度为8层砖,“两皮一收”。 高度8×60=480mm。
增加例题2:
某办公楼外墙厚度360mm,从室内设计地坪高度算起的埋置深度1.55m,上部结构传来的荷载88KN/m,修正后地基承载力特征值fa=90Kpa,室内外高差0.55m。外墙采用灰土基础,H0=300mm。其上采用砖基础。1)按照二一间隔收砌法确定灰土基础上的砖放脚台阶数;2)求基础总高度。
1)计算基础最小宽度:
室外地坪高度:1.55-0.45=1.1m
基础平均埋深(1.55+1.1)/2=1.325m
F88b???1.386m,取1.4m
fa??Gd90?20?1.3252)验算承载力:
Pk=(F+G)/2=(88+20×1.4×1.325×1)/2=89.4<fa=90Kpa,满足。 3)确定灰土基础脚台宽度:
基底平均压力Pk=89.4KPa<100 Kpa,查相关表格,
bb11下部灰土:[2]?,b2?[2]?H0??300?240mm
H01.25H01.254)确定砖放脚宽度与砖放脚台阶数:
砖放脚宽度:bo=b-2b2=1400-2×240=920mm
ba1400360(??b2)(??240)2222砖放脚台阶数:n???4.67,取5个台阶
60605)确定砖基础高度:
采用“二一间隔”收砌法。
砖放脚台阶数为5。
高度h=2×60+60+2×60+60+2×60=480mm。 6)基础总高度:
H=h+H0=480+300=780mm
增加例题3:
某墙下条形基础,墙身厚度360mm,埋置深度1.5m,上部结构传来的荷载100KN/m,弯矩值4KN.m,修正后地基承载力特征值fa=110Kpa,基础采用灰土基础,H0=300mm。其上采用砖基础,试按照台阶宽高比1:1.5确定砖放脚台阶数。 解:
1)计算基础最小宽度:
F100b???1.25m
fa??Gd110?20?1.52)验算承载力:
e=M/N=4/(100+20×1.5×1.25)=0.029m b/6=1.25/6=0.208m>e=0.029m 1.2fa=1.2×110=132Kpa
pmax?F?G6e(1?)?125.3kPa bbPmax=125.3,小于1.2fa=132,满足。
Pk=(F+G)/A=(100+20×1.5×1.25)/1.25=110Kpa=fa,满足。 3)确定基础宽主脚台阶数:
基底平均压力Pk=110KPa<100 Kpa,查相关表格,
bb11下部灰土:[2]?,b2?[2]?H0??300?200mm
H01.5H01.54)确定砖放脚宽度与砖放脚台阶数:
砖放脚宽度:bo=b-2b2=1250-2×200=850mm
b0a850360?)(?)2?4.08砖放脚台阶数:n?22?2,近似取4个台阶
6060(
增加例题4:(轴心荷载,b>3m)
某墙下条形基础,埋置深度2.5m,墙身厚度360mm。上部结构传来的中心荷载标准值610KN/m,修正后地基承载力特征值fa=240Kpa。基础采用混凝土基础,H0=300mm。其上采用毛石混凝土基础,确定毛石混凝土高度。 1)计算基础最小宽度:
b?F?fa??Gd830.4590?20?(2.5?)2?3.29m,取3.3m
2)验算承载力:
Pk=F/b+γGd=610/3.3+20×2.5=235<fa=240Kpa,满足。 3)确定基础宽主脚台阶数:
Pk= 235Kpa,介于200~300KPa之间,查相关表格,
bb11对于混凝土基础:[2]?,b2?[2]?H0??300?240mm
H01.25H01.25查地基规范表8.1.2得:
对于毛石混凝土基础:
[b11]?,H11.5ba3300360H1?1.5b1?1.5?(??b2)?1.5?(??240)?1845mm2222
增加例题5:
某墙下条形基础,墙身厚度360mm。埋置深度2.65m,室内外高差0.45m,在±0标高处上部结构传来的荷载标准值400KN/m,修正后地基承载力特征值fa=160Kpa。基础底部采用混凝土基础,H0=300mm。其上采用毛石混凝土基础,确定毛石混凝土基础至少应该为多少米? 1)计算基础最小宽度:
b?F?fa??Gd4000.45160?20?(2.65?)2?3.9m,取3.9m
2)验算承载力:
Pk=F/b+γGd=400/3.9+20×2.65=156<fa=160Kpa,满足。 3)确定基础宽主脚台阶数:
Pk= 156Kpa,介于100~200KPa之间,查相关表格,
bb11混凝土基础:[2]?,b2?[2]?H0??300?300mm
H01H01查地基规范表8.1.2得:
毛石混凝土基础台阶宽度b1: