柱下钢筋混凝土独立基础 课程设计.docx

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课程名称：

《基础工程》

设计题目：

柱下钢筋混凝土独立基础院 系：

土木工程系 专 业：

年 级：

学 号：

ＸＸＸＸＸ 姓 名：

XXX 指导教师：

课 程 设 计 任 务 书

专 业 姓 名 学 号

开题日期：

2012年 4月 6 日 完成日期：

2012年4月30日

一、设计的目的

通过本次设计，让学生初步掌握柱下钢筋混凝土独立基础的设计步骤、方法及具体的计算过程。

培养从事基础工程浅基础的设计能力

二、设计的内容

每人按照本班学习委员的安排，根据所在组号和题号，完成各自要求的轴线基础设计。

对另外两根轴线的基础，只要求根据所给荷载确定基础底面尺寸。

1、柱下独立基础的设计及设计依据；

2、柱下独立基础的计算；

3、柱下独立基础的配筋；

4、绘制相应的基础平面图、立面图、剖面图；

三、设计要求：

1、设计柱下独立基础，包括确定基础埋深、基础底面尺寸，对基础进行结构的内力分析、强度计算，确定基础高度、进行配筋计算，并满足构造设计要求，编写设计计算书。

2、绘制基础施工图，包括基础平面布置图、基础大样图，并提出必要的技术说明，提出施工方法的建议。

三、指导教师评语

四、成 绩



指导教师 （签章）

年 月 日

第一部分课程设计资料

（一）设计题目：

柱下钢筋混凝土独立基础

（二）设计资料：

1、地形：

拟建建筑场地平整

2、工程地质资料：

自上而下依次为：

②填土：

厚约0.5m，含部分建筑垃圾；

②粉质粘土：

厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130KN/m2；

③粘土：

厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180KN/m2；

④全风化砂质泥岩：

厚2.7m,承载力特征值fak=240KN/m2；

⑤强风化砂质泥岩：

厚3.0m,承载力特征值fak=300KN/m2；

⑥中风化砂质泥岩：

厚4.0m,承载力特征值fak=620KN/m2；

地基岩土物理力学参数表 表2.1

地层代号

土名

天然地基土

重度

（γ）

孔隙比

（e）

凝聚力

（c）

内摩擦角

（Φ）

压缩系数

（a1-2）

压缩模量

（Es）

抗压强度

（frk）

承载力特征值

（fak）

KN/m³

KPa

度

MPa-1

MPa

MPa

KPa

①

杂填土

18

②

粉质粘土

20

0.65

34

13

0.20

10.0

130

③

粘土

19.4

0.58

25

23

0.22

8.2

180

④

全风化砂质泥岩

21

22

30

0.8

240

⑤

强风化砂质泥岩

22

20

25

3.0

300

⑥

中风化砂质泥岩

24

15

40

4.0

620

3、水文资料为：

地下水对混凝土无侵蚀性。

地下水位深度：

位于地表下1.5m。

4、上部结构资料：

上部结构为多层全现浇框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。

柱网布置见下图,图中仅画出了1-6列柱子，其余7-10列柱子和3-1列柱子对称。

图2-1柱网平面图

上部结构作用在柱底的荷载标准值见表2：

上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合设计值见表3：

柱底荷载标准值 表2

柱号

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

柱底荷载效应基本组合设计值 表3

柱号

F（KN）

M（KN•m）

V（KN）

A轴

B轴

C轴

A轴

B轴

C轴

A轴

B轴

C轴

1

1268

2012

1544

183

130

258

60

62

58

2

1342

2100

1627

214

163

288

72

78

67

3

1418

2250

1706

248

195

315

81

86

74

4

1496

2360

1782

274

228

353

93

95

88

5

1584

2435

1863

306

251

386

104

108

96

6

1667

2448

1945

334

284

423

112

117

108

7

1741

2562

2028

369

315

462

125

124

116

8

1823

2674

2104

391

346

491

133

136

128

9

1995

2783

2181

425

375

523

142

147

138

10

2078

2866

2245

455

402

557

156

153

149

5、材料：

混凝土等级Ｃ25～C30，钢筋Ⅰ、Ⅱ级。

6、根据以上所给资料及学生人数，可划分为若干个组。

如：

第1组共十人，基础持力层选用③土层，设计A轴柱下独立基础；第2组共十人，基础持力层选用④土层，设计B轴柱下独立基础；

第3组共十人，基础持力层选用③土层，设计C轴柱下独立基础；

基础及地层情况

一、A-6柱基础的设计

（1）确定基础埋深d、初拟地基尺寸b×l

①根据设计要求，基础持力层为土层③且为室内柱，故假定d=2500mm。

地基岩土物理力学参数表2.1:

e=0.58，可塑土：

0.25

ak

（3-4），得ηb=0.3,ηd=1.6。

仅对深度进行修正。

f =180KN/m2

g=18´（0.45+0.5）+1.0´20+0.2´（20-10）+0.8´（19.4-10）=15.80KN/m3

m 2.95

fa=fak+hg（bb -3）+hgmb （d-5）=180+0+1.6´15.8´（2.5-0.5）=230.56Kpa

②Fk=1282KNfa=230.56kpa

gH=20´（1.5+0.45）+10=44.5kpa

G

A³ Fk

2

= 1282



=6.89m2，取A=7m2

fa-lGH

230.56-44.5 1

令A=1.2A1

=1.2´7=8.4m2

拟定地面尺寸b´l=3400mm´3000mm，A=10.2m2

计算基地荷载：

Gk=gGHA=44.5´10.2=453.9KN

Mk=257+86´（2.5+0.45）=510.7KN/m

W=1lb2=1´3´3.42=5.78m3

1 6 6

（2）、持力层检算

承载力验算：

P =Fk+Gk+Mk

=1282+453.9+510.7=258.42kpa<1.2f



=276.67kpa

1

kmax A W

10.2

5.78 a

P =Fk+Gk

-Mk

=1282+453.9-510.7=81.71kpa>0

kmin



A W1

10.2

5.78

P=Pkmax+Pkmin

k 2

=258.42+81.71=170.07kpa

2 a

偏心距验算：

e= Mk =

510.7

=0.294m

Fk+Gk

1282+453.9 6 6

故持力层承载力满足要求

（3）基地净反力的计算

P =F±M

=1667±334+112´（2.5+0.45）=ì278.38kpa

jmax

jmin



A W1

10.2

5.78

í48.49kpa

î

（4）确定基础高度

初拟基础高度h=700mm。

按照《地基规范》要求，铺设垫层时保护层厚度不小于40mm，因此可假设基础重心到混凝土外表面距离为50mm。

故钢筋的有效高度为h0=700-50=650mm。

ab=at+2h0=500+2´650=1800mm

a=at+abm 2

=500+1800=1150mm2

A=（b-bt-h）´l-（l-at-h）2=（3400-500-650）´3000-（3000-500-650）2=2.04m2

l 2 2 0

2 2 0 2 2 2 2

F1=Pjmax´A1=278.38´2.04=567.8KN

式0.7bhpftamh0中，h0=700 mm<800 mm,故βhp=1.0，基础混凝土采用

C25，ft=1.27MPa

0.7bhp

ftamh0

=0.7´1.0´1.27´103´1.15´0.65=664.53KN

F1<0.7bhpftamh0

故h=700mm时，能够满足抗冲切要求。

（5）、基础底板配筋计算

①内力计算

偏心距：

e= Mk =

510.7

=0.294m

Fk+Gk

1282+453.9 6 6

台阶宽高比为b-bc

2h

=3400-500=2.07<2.5

2´700

故可以按照公式（3-51）以及（3-52）计算弯矩。

a=b-b'=3400-500=1450

a'=500mm

b'=500mm

I 2

M=1

2

a2[（2l+a'）（P

+P）+（P

-P）l]

I 12I

jmax I

jmax I

=1´1.452´[（2´3.0+0.5）（278.38+180.34）+（278.38-180.34）´3.0]12

=573.95KN·m

MII

=1（l-a'）2（2b+b'）（P

jmax

48

+Pjmin）

=1（3-0.5）2（2´3.4+0.5）（278.38+48.49）48

=310.7KN·m

②根据《混凝土设计原理》，按照悬臂梁假设，对锥形地基进行配筋。

抗弯钢筋的配置。

采用HPB235级钢筋，其fy=210N/mm2。

沿b边方向配筋：

b

y

由MI=573.95KN·m，h0I=650mm，宽度3000mm，按照悬臂梁进行配筋。

假定受力钢筋按一排布置，则

a1=1.0，fc

有公式得

=11.9N/mm2，f

=210N/mm2，x=0.614

a= MI =

573.95´106N×mm =

s afbh2

1´11.9N/mm2´3000mm´6502mm2

0.0381

查表可得

1c 0

xI=0.0389

所需纵向受拉钢筋面积为

f

sI 0

A=xlha1fc=0.0389´3000mm´650mm´

y

1.0´11.9N/mm2

210N/mm2



=4282.98mm2

取AsI

=4283mm2，选用30f14@100（钢筋总面积为4618mm2）。

沿L边方向配筋：

MII=310.7KN·m

采用HPB235级钢筋，其fy=210N/mm2



h0



=650mm，宽度3400mm。

按照

悬臂梁进行配筋

b

y

假定受力钢筋按一排布置，则

a1=1.0，fc

有公式得

=11.9N/mm2，f

=210N/mm2，x=0.614

a= MI =

310.7´106N×mm =

s afbh2

1´11.9N/mm2´3400mm´6502mm2

0.0181

查表可得

1c 0

xII=0.0183

所需纵向受拉钢筋面积为

f

sII 0

A =xbha1fc=0.0183´3400mm´650mm´

y

1.0´11.9N/mm2

210N/mm2



=2291.77mm2

取AsII

=2292mm2，选用30f10@110（钢筋总面积为2356mm2）。

基础的施工图如下，其中基础长度超过了2500mm，其受力钢筋的长度取计算长度的0.9倍，并交错布置。

二、B-6柱基础的设计

（1）确定基础埋深d、初拟地基尺寸b×l

①根据设计要求，基础持力层为土层③且为室内柱，故假定d=3500mm。

地基岩土物理力学参数表2.1:

φk=30°，g=21KN/m

Ck=22kpa,再查

续表3-5得：

Mb=1.90、Md=5.59、Mc=7.95。

f =240KN/m2：

ak

g=18´（0.5+0.45）+1.0´20+0.2´（20-10）+1.5´（19.4-10）+0.3´（21-10）=14.61KN/m3

m 3.5

fa=Mbgb+Mdlmd+McCk=1.90´（21-10）´3+5.59´14.61´3.5+7.95´22=523.45kpa

②Fk=1883KNfa=230.56kpa

gH=20´（1.5+0.45）+10=44.5kpa

G

1

A³ Fk

2

= 1883



=3.93m2，取A=4m2

fa-lGH

523.45-44.5 1

令A=1.2A1

=1.2´4=4.8m2

拟定地面尺寸b´l=2500mm´2500mm，A=6.25m2

计算基地荷载：

Gk=gGHA=44.5´6.25=278.125KN

Mk=218+90´（3.5+0.45）=573.5KN/m

W=1lb2=1´2.5´2.52=2.60m3

1 6 6

（3）、持力层检算

承载力验算：

P =Fk+Gk+Mk

=1883+278.125+573.5=566.36kpa<1.2f



=628.14kpa

1

kmax A W

6.25

2.6 a

P =Fk+Gk

-Mk

=1883+278.125-573.5=125.2kpa>0

kmin



A W1

6.25

2.6

P=Pkmax+Pkmin

k 2

=533.36+125.2=345.78kpa

2 a

偏心距验算：

e= Mk =

573.5

=0.265m

Fk+Gk

1883+278.125 6 6

故持力层承载力满足要求

三、C-6柱基础的设计

（1）确定基础埋深d、初拟地基尺寸b×l

①根据设计要求，基础持力层为土层③且为室内柱，故假定d=2500mm。

地基岩土物理力学参数表2.1:

e=0.58，可塑土：

0.25

ak

（3-4）得ηb=0.3,ηd=1.6。

仅对深度进行修正。

f =180KN/m2

g=18´（0.45+0.5）+1.0´20+0.2´（20-10）+0.8´（19.4-10）=15.80KN/m3

m 2.95

fa=fak+hg（bb -3）+hgmb （d-5）=180+0+1.6´15.8´（2.5-0.5）=230.56Kpa

②Fk=1496KNfa=230.56kpa

gH=20´（1.5+0.45）+10=44.5kpa

G

A³ Fk

2

= 1496



=8.04m2，取A=8.2m2

fa-lGH

230.56-44.5 1

令A=1.2A1

=1.2´8.2=9.84m2

拟定地面尺寸b´l=4000mm´3000mm，A=12m2

计算基地荷载：

Gk=gGHA=44.5´12=534KN

Mk=325+83´（2.5+0.45）=569.85KN/m

W=1lb2=1´3´42=8m3

1 6 6

（4）、持力层检算

承载力验算：

P =Fk+Gk+Mk

=1496+534+569.85=240.40kpa<1.2f



=276.67kpa

1

kmax A W 12 8 a

P =Fk+Gk

-Mk

=1496+534-569.85=97.94kpa>0

kmin

A W1 12 8

P=Pkmax+Pkmin

k 2

=240.4+97.94=169.17kpa

2 a

偏心距验算：

e= Mk

= 569.85

=0.281m

Fk+Gk

1496+534 6 6

故持力层承载力满足要求