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单层钢结构厂房--基础设计

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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,fak=80KN/m2,E=300N/mm2;

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

-2.70m以下为风化混合土, fak=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,fak=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fak:

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(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,fc=9.6 N/mm2,ft=1.10N/mm2

钢筋采用HPB235,fy=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:
Nk=81.18KN,Vk=25.06KN,Mk=0

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采用锥形基础,假定基础高度H0=400mm,

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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。
Gk=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:
Nk=81.18+28.80=109.98KN
Mk=25.06×1.0=25.06KN·m
基础底面压力验算:

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因1.2fa=292.92KN/m2>pkmax,pkmin>0,(pkmax+pkmin)/2

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

pnmax=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:

pn=100.03KN/m2,h0=400-45=355mm,at=300mm,
ab=300+355×2=1010mm>L,取ab=1000mm,am=(at+ab)/2=650mm
Fu=0.7βhpftamh0=0.7×1.0×1.1×650×355=177.7×103N=177.7KN
Fl=pjAl=156.86×[(1.5/2-0.55/2-0.355)×1.0]=74.5KN


4. 基础底面配筋计算

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选配8φ[email protected],As=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6φ[email protected]。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:

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=39.0KN/m2<a=244.1 KN/m2,满足要求。

基础宽高比:b2H0=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。

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