建筑资料.doc

独立基础验算计算书

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计算软件： MTS钢结构设计系列软件 MTSTool v2.0.1.6
计算时间： 2010年07月08日 20:44:09
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一. 设计资料

1 基本信息
验算依据：建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)
混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)
钢结构设计规范(GB 50017-2003)
建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)
连接柱子数目：1 个
连接柱子类型：单肢混凝土柱
柱子X向尺寸：Xc=400 mm
柱子Y向尺寸：Yc=400 mm

2 地基信息
基础埋深：d=1.5 m
室内外地面高差：Δd=0 m
地基名称: 缺省地基
本地基现有3个土层
受力土层范围内没有地下水。
地基土层分布示意图如下：

地基土层具体信息列表如下：
序 厚(m) Es(mPa) γ/γs(kN/m3) Fak(kPa) ζa 参数 参数
1 3.00 5.00 18.00/19.00 120.0 1.00 ηb=0.0 ηd=1.0
2 1.25 8.00 18.00/19.00 120.0 1.30 ηb=0.0 ηd=1.0
3 2.50 4.00 18.00/19.00 120.0 1.10 ηb=0.3 ηd=1.5

3 荷载信息
基顶荷载模式：组合工况内力设计值
基础顶面的基本组合工况不由恒载控制
基础拉梁弯矩分担百分比：η=0%
基顶各工况荷载数值列表如下：
工况 N(kN) Vx(kN) Vy(kN) Mx(kN·m) My(kN·m)
基本组合 940.0 60.0 0.0 0.0 210.0
标准组合 890.0 54.0 0.0 0.0 174.0
准永久组合 850.0 41.0 0.0 0.0 94.0

4 基础信息
基础类型：锥形基础
基础连接方式：平台连接
基础阶数：2 阶
基础混凝土标号：C20
基础尺寸示意图如下：

基础底面X向长度：Bx1=3800 mm
基础底面Y向长度：By1=2600 mm
基础第一台阶高度：H1=200 mm
基础二阶底面X向长度：Bx2=2900 mm
基础二阶底面Y向长度：By2=2200 mm
二阶底面X向左侧伸出柱边长度：Bx21=1450 mm
二阶底面Y向下侧伸出柱边长度：By21=1100 mm
基础第二台阶高度：H2=400 mm
基础X向伸出柱边长度：Dx=50 mm
基础Y向伸出柱边长度：Dy=50 mm

5 基础底板配筋信息
基础底板配筋示意图如下：

基底有垫层，钢筋保护层厚度：C=40 mm
底板X向钢筋：Φ16@150
X向钢筋每米面积：Abx=13.404 cm^2
X向钢筋抗拉强度：fbx=210 N/mm^2
底板Y向钢筋：Φ10@150
Y向钢筋每米面积：Aby=5.236 cm^2
Y向钢筋抗拉强度：fby=210 N/mm^2

二. 验算结果一览
验算项 验算工况 数值 限值 结果
基底平均压力(kPa) 标准组合 120 最大138 满足
基底最大压力(kPa) 标准组合 153 最大166 满足
冲切应力比 基本组合 0.82 最大1.00 满足
剪切应力比 基本组合 0.72 最大1.00 满足
局压应力比 基本组合 0.58 最大1.00 满足
混凝土强度标号 —— C20 最低C20 满足
边缘高度(mm) —— 200 最小200 满足
X向压区高度(mm) 基本组合 34.7 最大338 满足
X向抗弯应力比 基本组合 0.87 最大1.00 满足
Y向压区高度(mm) 基本组合 15.0 最大338 满足
Y向抗弯应力比 基本组合 0.68 最大1.00 满足
保护层厚度(mm) —— 40.0 最小40.0 满足
X向配筋率(%) —— 0.37 最小0.15 满足
X向钢筋直径(mm) —— 16.0 最小10.0 满足
X向钢筋间距(mm) —— 150 最小100 满足
X向钢筋间距(mm) —— 150 最大200 满足
Y向配筋率(%) —— 0.16 最小0.15 满足
Y向钢筋直径(mm) —— 10.0 最小10.0 满足
Y向钢筋间距(mm) —— 150 最小100 满足
Y向钢筋间距(mm) —— 150 最大200 满足

三. 地基承载力验算

1 地基承载力特征值计算
基础覆土的加权平均重度：γm=(18×1.5)/1.5=18 kN/m^3
基底处土层重度：γ=18 kN/m^3
基础底面宽度小于3m，按3m计算
地基承载力特征值：
fa=fak+ηbγ*(b-3)+ηd*γm*(d-0.5)
=120+0×18×(3-3)+1×18×(1.5-0.5)
=138 kPa
地基抗震承载力特征值：
faE=ζa*fa=138×1=138 kPa

2 基础和回填土总重标准值计算
基底以上总体积：
V=L*B*(d-Δd)=3800×2600×(1.5-0×0.5)×10^-6=14.82 m^3
基础体积：Vc=4.528 m^3
基础与回填土总重标准值：
Gk=(V-Vc)*γm+Vc*ρc*g
=[(14.82-4.528)×1.8e-005+4.528×2.5e-005]×10^6=298.456 kN

3 地基承载力验算
控制工况：标准组合
工况内力：N=890 kN；Vx=54 kN；Vy=0 kN；Mx=0 kN·m；My=174 kN·m
基底作用力标准值计算：
基础总高度：H=600 mm
柱子中心对基底X向偏心：Ex=0 mm
柱子中心对基底Y向偏心：Ey=0 mm
基底竖向力值：Fk=N=890 kN
基底竖向合力值：Fk+Gk=890+298.456=1188.456 kN
基底X向力矩值：
Mxk=(Mx-Vy*H-N*Ey)*(1-η)
=(0-0×600×10^-3-890×0×10^-3)×(1-0)=0 kN·m
基底Y向力矩值：
Myk=(My+Vx*H-N*Ex)*(1-η)
=(174-54×600×10^-3-890×0×10^-3)×(1-0)=206.4 kN·m
标准组合工况下基底压力分布图(kPa)如下

基底平均压力值：
Pk=(Fk+Gk)/A=1188.456/98800×10^4=120.289 kPa≤138，满足
基底最大压力值：
Pkmax=(Fk+Gk)/A+|Myk|/Wy
=1188.456/98800×10^4+206.4/6257333.333×10^6
=153.274 kPa≤165.6，满足

四. 基础抗冲切验算
控制工况：基本组合
工况内力：N=940 kN；Vx=60 kN；Vy=0 kN；Mx=0 kN·m；My=210 kN·m
基底作用力计算：
基础与覆土自重设计值：G=(298.456+0)×1.2-0=358.147 kN
基底竖向力值：Fd=N+G=940+358.147=1298.147 kN
基底X向力矩值：Mxd=(0-0×600×10^-3-940×0×10^-3)×(1-0)=0 kN·m
基底Y向力矩值：Myd=(210-60×600×10^-3-940×0×10^-3)×(1-0)=246 kN·m
基本组合工况下基底压力分布图(kPa)如下

基础的最大冲切应力出现在基础X向右侧第2阶处
冲切锥体抗冲切承载力计算：
基础第2阶有效高度：h0=600-40-10=550 mm
H0≤800，取βh=1.0
冲切破坏锥体上边长：bt=400 mm
冲切破坏锥体下边长：bb=1500 mm
冲切破坏锥体中边长：bm=(bb+bt)*0.5=(1500+400)×0.5=950 mm
抗冲切承载力：Fh=0.7*βh*bm*H0*ft=0.7×1×950×550×1.1×10^-3=402.325 kN
冲切验算取用的基底呈梯形分布，区域内地基净压力分布图(kPa)如下

冲切梯形下宽：l=2600 mm
冲切梯形上宽：ar=1500 mm
冲切梯形高度：h=1150 mm
梯形上边到基础下边距离：a1=550 mm
梯形上边到基础上边距离：a2=550 mm
基底冲切压力值：Fl=331.826 kN≤402.325 kN，满足

按保守简化方法(均布最大净反力)计算的冲切压力为：
冲切作用基底面积：
Al=l*h-(a1^2+a2^2)/2=[2600×1150-(550^2+550^2)/2]×10^-2=26875 cm^2
冲切压力值：Fl=Al*(pmax-G/A)=26875×(170.705-36.25)×10^-4=361.349 kN≤402.325 kN，满足

五. 基础抗剪切验算
控制工况：基本组合
基底作用力和净压力分布同冲切验算时，详见冲切验算
基础的最大剪切应力出现在基础X向右侧第2阶处
基础第2阶有效高度：h0=600-40-10=550 mm
H0<800，取βh=1.0
基础第2阶抗剪切面面积为：
Av=(2600×150+(2200+500)×400×0.5)×10^-6=0.93 m^2
抗剪切承载力：Fv=0.7*βh*Av*ft=0.7×1×0.93×1.1×10^3=716.1 kN
基底剪切矩形内地基净压力分布图(kPa)如下

基底剪切矩形宽度：l=2600 mm
基底剪切矩形高度：h=1700 mm
经积分计算，剪切压力值：Fl=516.556 kN≤716.1 kN，满足

按保守简化方法(均布最大净反力)计算的剪切压力：
剪切作用基底面积：Al=l*h=2600×1700×10^-2=44200 cm^2
剪切压力值：Fl=Al*(pmax-G/A)=44200×(170.705-36.25)×10^-4=594.294 kN≤716.1 kN，满足

六. 控制工况下基础局部受压验算
按素混凝土验算柱下基础混凝土的局部受压
考虑局部受压面上荷载均匀分布，取荷载分布影响系数：ω=1
基础素混凝土轴心抗压强度设计值：fcc=0.85*fc=0.85×9.6=8.16 N/mm^2
控制工况：基本组合
控制内力：N=940 kN
局部受压面积：Al=Xc*Yc=400×400×10^-2=1600 cm^2
计算底面X向增大宽度：bx=50 mm
计算底面Y向增大宽度：by=50 mm
计算底面积：Ab=(Xc+2*bx)*(Yc+2*by)=(400+2×50)×(400+2×50)×10^-2=2500 cm^2
强度提高系数：βl=(Ab/Al)^0.5=(2500/1600)^0.5=1.25
柱下局压应力比：
ξ=N/(ω*fcc*βl*Al)
=940/(8.16×1.25×1600)×10=0.576≤1，满足

七. 基础底板配筋验算

1 基础底板X向配筋验算
控制工况：基本组合
基底作用力和净压力分布同前
基础X向最大有效面积：Ax=9300 cm^2
基础X向实配钢筋面积：Asx=34.851 cm^2
基础X向配筋率：ρsx=Asx/Ax*100=34.851/9300×100=0.3747%≥0.15%，满足
基础的最大抗弯应力出现在基础X向右侧第2阶处
底板钢筋总拉力：Fs=fbx*Abx*l=210×1340.413×2600×10^-3=731.865 kN
基础作用面有效高度：h0=600-40-10=550 mm
混凝土受压区高度：x=34.653 mm
相对受压区高度：ξ=x/h0=34.653/550=0.063≤ξb=0.614，满足
底板钢筋力臂长度：S=h0-x/2=550-34.653/2=532.674 mm
第2阶的抗弯承载力为：Mu=Fs*S=389.845 kN·m
抗弯验算取用的基底面积呈梯形分布，区域内地基净压力分布图(kPa)如下

基底梯形下宽：l=2600 mm
基底梯形上宽：bc=400 mm
梯形上边到基础下边距离为1100 mm
基底梯形高度：h=1700 mm
基底净压力对第2阶的截面弯矩为：337.249 kN·m≤389.845 kN·m，满足
按(保守简化方法)均布最大净反力计算的截面弯矩：
M=h^2*(2*l+bc)*(pmax-G/A)/6
=1700^2×(2×2600+400)×(170.705-36.25)/6×10^-9
=362.671 kN·m≤389.845 kN·m，满足

2 基础底板Y向配筋验算
控制工况：基本组合
基底作用力和净压力分布同前
基础Y向最大有效面积：Ay=12500 cm^2
基础Y向实配钢筋面积：Asy=19.897 cm^2
基础Y向配筋率：ρsy=Asy/Ay*100=19.897/12500×100=0.1592%≥0.15%，满足
基础的最大抗弯应力出现在基础Y向上侧第2阶处
底板钢筋总拉力：Fs=fby*Aby*l=210×523.599×3800×10^-3=417.832 kN
基础作用面有效高度：h0=600-40-10=550 mm
混凝土受压区高度：x=15.008 mm
相对受压区高度：ξ=x/h0=15.008/550=0.02729≤ξb=0.614，满足
底板钢筋力臂长度：S=h0-x/2=550-15.008/2=542.496 mm
第2阶的抗弯承载力为：Mu=Fs*S=226.672 kN·m

抗弯验算取用的基底面积呈梯形分布，区域内地基净压力分布图(kPa)如下

基底梯形下宽：l=3800 mm
基底梯形上宽：bc=400 mm
梯形上边到基础左边距离为1700 mm
基底梯形高度：h=1100 mm
基底净压力对第2阶的截面弯矩为：153.492 kN·m≤226.672 kN·m，满足
按(保守简化方法)均布最大净反力计算的截面弯矩：
M=h^2*(2*l+bc)*(pmax-G/A)/6
=1100^2×(2×3800+400)×(170.705-36.25)/6×10^-9
=216.922 kN·m≤226.672 kN·m，满足