一、刚架柱下独立基础设计

1．地基承载力特征值和基础材料

本工程地质情况如下：

±0.000m~－0.6m，回填土含腐殖质，γ=16KN/m³，f_ak=80KN/m²，E=300N/mm²；

－0.6m~－2.70m，一般亚粘土，γ=20KN/m³，f_ak=230KN/m²，E=500N/mm²；

－2.70m以下为风化混合土， f_ak=300KN/m²，E=600~1000N/mm²；

地下水位位于－5.0m处。

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，持力层考虑为一般亚粘土层，f_ak=230KN/m²，基础的埋置深度取1.0m。

假定基础宽度小于3m，按《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)式5.2.4修正f_ak：

f_a=f_ak+η_bγ(b－3)+η_dγ_m(d－0.5)

=230+1.6×[(16×0.6+20×0.4)/1.0]×(1.0－0.5)

=244.1KN/m²

基础采用C20混凝土，f_c=9.6 N/mm²，f_t=1.10N/mm²

钢筋采用HPB235，f_y=210N/mm²，钢筋的混凝土保护层厚度为40mm；垫层采用C10混凝土，厚100mm。

 

2． 基础底面内力及基础底面积计算

柱底截面采用荷载基本组合时的内力设计值：

N=102.82KN，V=32.21KN，M=0

相应的荷载效应标准组合时的内力值为：

N_k=81.18KN，V_k=25.06KN，M_k=0

采用锥形基础，假定基础高度H₀=400mm，

 

按(1.1~1.4)A₀估计偏心受压基础的底面积A：

A=(1.1~1.4)×0.36=0.40~0.50m²

取A=bl=1.5×1.0m=1.5m²，W=0.375m³，基础的形状、尺寸及布置如图。

G_k=24×(1.5×1.0×0.4)+16×(1.5×1.0×0.6)

=28.80KN

则作用在基础底面的相应荷载效应标准值组合的内力值为：

N_k=81.18+28.80=109.98KN

M_k=25.06×1.0=25.06KN·m

基础底面压力验算：

 

因1.2f_a=292.92KN/m²>p_kmax，p_kmin>0，(p_kmax+p_kmin)/2<f_a，

故基础底面尺寸满足要求。

本工程地基基础设计等级按丙级考虑，按规范规定，地基可不作变形验算。

 

3． 验算基础变阶处的受冲切承载力

按荷载效应基本组合求得的基础底面净反力为：

N=102.82KN，M=32.21×1.0=32.21KN·m，e=M/N=0.313m

N合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离a=1.5/2－0.313=0.437m

p_nmax=2N/(3la)=2×102.82/(3×1.0×0.437)=156.86KN/m²

则柱与基础交接处Ⅰ－Ⅰ截面：

p_n=100.03KN/m²，h₀=400－45=355mm，a_t=300mm，

a_b=300+355×2=1010mm>L，取a_b=1000mm，a_m=(a_t+a_b)/2=650mm

F_u=0.7β_hpf_ta_mh₀=0.7×1.0×1.1×650×355=177.7×10³N=177.7KN

F_l=p_jA_l=156.86×[(1.5/2－0.55/2－0.355)×1.0]=74.5KN<F_u，满足要求。

 

4． 基础底面配筋计算

选配8φ10@200，A_s=628mm²。

基底配筋情况见图。

基础短柱按构造配筋。

 

 

二、山墙抗风柱下独立基础设计

 

考虑抗风柱所承受的荷载及工程地质、水文地质条件等，参考刚架柱基础的设计结果，抗风柱基础埋深取d=1.0m，基底尺寸B×L=1.0×1.0m，基础底板配筋按构造选用6φ10@200。经验算均满足设计要求。

 

 

三、墙下扩展基础设计

 

1．基本资料

本工程外墙+1.200m标高以下采用Mu10机制实心粘土砖墙，M5水泥砂浆砌筑；+1.200m标高以上采用双层彩色压型钢板。钢板中间用50mm厚玻璃棉板充填。考虑荷载情况及地质条件，采用C15混凝土无筋扩展基础，基础底面标高取－1.100m，混凝土基础厚度取30mm。

 

2．荷载计算

双层彩色压型钢板0.30KN/m²

50mm厚玻璃棉板0.05KN/m²

合计0.35KN/m²

因铝合金门窗的重量与彩板墙面相近，故计算彩板墙面重量时，不扣除门窗洞口面积，门窗重量。彩板墙面传至砖墙的线荷载标准值为：

0.35×(7.2－1.2)=2.10 KN/m

240mm厚浆砌普通砖0.24×18=4.32 KN/m²

18mm厚水泥砂浆粉刷内外墙面0.018×20×2=0.72 KN/m²

合计5.04 KN/m²

则砖墙自重线荷载标准值值为：5.04×(2.0－0.18)=9.17KN/m

圈梁自重：0.24×0.18×25=1.08KN/m

传至基础顶面处的永久线荷载标准值为：2.10+9.7+1.08=12.35KN/m

 

3．基础底面宽度的确定

设基础宽度为500mm，取1m长基础计算：

 

=39.0KN/m²<<f_a=244.1 KN/m²，满足要求。

基础宽高比：b₂：H₀=70/300=0.23<1：1.25，满足要求。

 

4． 验算砖墙底部截面处的承载力

H₀=2H=4.0m，μ₁=1.2，μ₂=1.0，

高厚比：H₀/h=4.0/0.24=16.7<μ₁μ₂[β]=1.2×1.0×24=28.8，满足要求。