柱下钢筋混凝土独立基础设计

柱下钢筋混凝土独立基础设计 一、课程设计任务书 （一）设计题目 柱下钢筋混凝土独立基础设计 （二）工程概况 某五层两跨钢筋混凝土框架结构车间，柱网平面布置见附图1-1，柱截面尺寸bc×ac=400×600mm，各柱相应于荷载效应标准组合、基本组合及准永久组合时作用于基础顶面荷载，见表1-1。

表1-1 柱底荷载效应标准组合值 题号 Fk(kN) Mk (kN•m) Vk (kN) A轴 B轴 C轴 A轴 B轴 C轴 A轴 B轴 C轴 1 975 1548 1187 140 100 198 46 48 44 2 1032 1615 1252 164 125 221 55 60 52 3 1090 1730 1312 190 150 242 62 66 57 4 1150 1815 1370 210 175 271 71 73 67 5 1218 1873 1433 235 193 297 80 83 74 6 1282 1883 1496 257 218 325 86 90 83 7 1339 1970 1560 284 242 355 96 95 89 8 1402 2057 1618 231 266 377 102 104 98 9 1534 2140 1677 335 288 402 109 113 106 10 1598 2205 1727 365 309 428 120 117 114 注：弯矩作用于跨度方向，且各轴线弯矩的作用方向相同。

可近似的取荷载效应基本组合的设计值为标准组合的1.35倍，荷载效应准永久组合的设计值为标准组合的0.8倍。

（三）工程地质资料 1． 土层分布（自上而下）
（1）
人工填土，稍湿，松散，含煤灰，厚1.5 m，天然容重γ=19.2kN/m3；

（2）
粉质粘土，呈黄褐色，可塑，厚5.0 m，天然容重γ=18.8kN/m3，压缩模量ES=5.1Mpa，地基承载力特征值fak=230kN/m2；

（3）
淤泥质粉质粘土，厚5.5 m，孔隙比e=1.1，天然容重γ=18 kN/m3，天然含水量ω=36%，液性指数IL=1.0，压缩模量ES=3 Mpa，地基承载力特征值fak=88kN/m2。

（4）
细砂，黄色，稍湿，中密，厚7.0 m。

2． 地下水：地下水不具侵蚀性，地下水位面与细砂层底面平齐。

（四）设计要求 1. 计算书要求: 分析过程详细，计算步骤完整。数字准确、图文并茂。

2. 制图要求: 所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸要求内容完整、绘制清晰、布局清楚，用A4纸打印。

3. 设计时间: 一周。

4. （点名册序号尾数是1的同学选作题号1，尾数是2的同学选作题号2，依此类推。1－10、31－40、61－70、91－100、121－130、号设计A轴，11－20、41－50、71－80、101－110、131－140、号设计B轴，21－30、51－60、81－90、111－120、141－144、号设计C轴）
（五）设计内容及成果 1.设计计算书 （1）确定地基持力层和基础埋置深度；

（2）确定基础底面尺寸，验算地基承载力；
进行必要的地基变形及稳定性验算。

（3）对基础进行抗冲切承载力验算，确定基础高度；

（4）对基础进行正截面受弯承载力验算，给基础底板配筋；

2. 设计图纸 （1）基础平面布置图 （2）独立基础大样图 （3）设计说明 附图1-1 柱网布置图 二：柱下独立基础课程设计计算书 一、设计资料 2号题C轴柱底荷载：
柱底荷载效应标准组合值：FK=1252KN，MK=221KN·m，VK=52KN。

柱底荷载效应基本组合值：F=1690KN，M=298KN·m，V=70KN。

持力层选用号土层，承载力特征值fak=230kPa，柱截面尺寸为400mm×600mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。

二、 独立基础设计 1. 选择基础材料 基础采用C25混凝土，HPB235级钢筋，预估基础高度0.8m。

2. 选择基础埋置深度 根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。

1号土层：人工填土，稍湿，松散，含煤灰，厚1.5 m，天然容重γ=19.2 ；

2号土层：粉质粘土，呈黄褐色，可塑，厚5.0 m，天然容重γ=18.8 ，压缩模量ES=5.1Mpa，地基承载力特征值fak=230 ；

3号土层：淤泥质粉质粘土，厚5.5 m，孔隙比e=1.1，天然容重γ=18 ，天然含水量ω=36%，液性指数IL=1.0，压缩模量ES=3 Mpa，地基承载力特征值fak=88 。

4号土层：细砂，黄色，稍湿，中密，厚7.0 m。

拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位深度：位于地表下19.0m。

取基础地面高时最好至持力层下0.5m，本设计取②号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础地面为1.5+0.5=2.0m。由此得到基础剖面示意图如下图所示。

基础剖面简图 3.求地基承载力特征值fa 查表得= 0.3，=1.6。

基地以上土的加权平均重度为 = 持力层承载力特征值fa（先不考虑对基础宽度修正）为 +ηd（d-0.5)=230+1.6×19.1×(2-0.5)=260.25KPa 上式d按室外地面算起。

4.初步选择基础尺寸 取柱底荷载标准值：Fk=1252KN，Mk=221KN·m，Vk=52KN。

计算基础和回填土Gk 时的基础埋置深度为 d=m 考虑偏心荷载，将基底面积初步增大20％ Ao==7 初步选定基础地面面积A=2.5×2.8=7，且b=2.5m<3m不需要再对fa 进行修正。

5.验算持力层地基承载力 基础和回填土重为 20×7×2.225=311.5 KN 偏心距为 =0.168m< （可以）
基底平均压力：
==223.36Kpa＜fa=260.25Kpa（可以）
基底最大压力：
=223.36×=303.77KPa<1.2fa (=312kPa) 6.验算持力层下卧层承载力 由Es1/Es2=1.7,z/b=4.5/2.5=1.8>0.5,由表推算可得=21.7°。tan=0.398。

下卧层顶面处附加应力：
= ==35.2 Kpa 下卧层顶面处自重应力：=1.5×19.2+5×18.8=122.8Kpa 下卧层承载力特征值：
===18.89 =88+1.6×18.89×（6.5－0.5）=269.334Kpa 验算：+=35.2+122.8=158Kpa<=269.334Kpa(可以) 经验算，基础底面尺寸及埋深满足要求。

7. 基底净反力 取柱底荷载效应基本组合值：F=1690KN，M=298KN·m，V=70KN。

净偏心距为 =0.21m 基础边缘处的最大和最小净反力为 8.基础高度（采用阶梯型基础）
柱边基础截面抗冲切验算（如下图）
冲切验算简图（柱下冲切）
冲切验算简图（变阶处冲切）
l=2.8m，b=2.5m，。初步选定基础高度h=800mm，分两个台阶，每个台阶均为400mm。=800-（40+10）=750mm（有垫层），则<b=2.5m 取.因此，可得 因偏心受压，取=350.07kPa，所以冲切力为 抗冲切力为 0.7×1×1.27×103×1.15×0.75=766.76KN>274.8KN 满足要求。

9.变阶处抗冲切验算 由于有 ，， 所以 <b=2.5m 取。因此，可得 冲切力为 抗冲切力为 >279.83KN 满足要求。

所以基础高度取0.8m 10配筋计算 选用HPB235级钢筋，。

（1）
基础长边方向。对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边），柱边净反力为 悬臂部分净反力平均值为 弯矩为 对于截面Ⅲ-Ⅲ（变阶处），有 比较和,应按配筋，实际配13φ16@160 As=2620.8mm2>2491.6mm2 （2）
按基础短边方向。因为该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取 对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边）
弯矩为 对于ⅠV-ⅠV截面（变阶处）
弯矩为 比较和,应按配筋，实际配10φ16@210 As=2011mm2>1940.4mm2 三：设计图纸 设计说明：
1、 0.000相当于绝对标高建筑图。

2、 本工程持力层选2号土层，地基承载力特征值。

3、 基坑开挖后需通知甲方及勘察单位验槽，符合要求后方可施工垫层。

4、 材料：混凝土C25，钢筋HPB235. 5、 保护层40mm。

6、 垫层做法：混凝土C10.厚100mm，出基础边100mm。

7、 未尽事宜，请按现行相关规范执行。

仅供参考