柱下钢筋混凝土独立基础设计-2014

柱下钢筋混凝土条形基础设计一、柱下钢筋混凝土条形基础设计任务书（一）设计题目某教学楼采用柱下条形基础，柱网布置如图4-7所示，试设计该基础。

（二）设计资料⑴工程地质条件该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察：持力层为粘性土，土的天然重度为18 kN/m3，地基承载力特征值f ak=230kN/m2，地下水位在-7.5m处，无侵蚀性，标准冻深为1.0m（根据地区而定）。

⑵给定参数柱截面尺寸为350mm×500mm，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，由上部结构传来轴心荷载为680kN，弯矩值为80kN·m，水平荷载为10kN。

⑶材料选用混凝土：采用C20（可以调整）（f t=1.1N/mm2）钢筋：采用HPB235（可以调整）（f y=210 N/mm2）（三）设计内容⑴确定基础埋置深度⑵确定地基承载力特征值⑶确定基础的底面尺寸⑷确定基础的高度⑸基础配筋计算（6）配筋图（四）设计要求⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。

⑵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，图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。

⑶设计时间五天。

二、柱下钢筋混凝土独立基础课程设计指导书（一） 确定基础埋置深度d 同前所述 （二）确定地基承载特征值f a 同前所述)5.0()3(-+-+=d b f f m d b ak a γηγη（三）确定基础的底面面积A ≥hf F ⨯-γa k式中各符号意义同前所述（四）持力层强度验算⎪⎭⎫ ⎝⎛±+=l e A G F p 0k k kmaxkmin 61≤1.2f a2kminkmax k p p p +=≤f a式中 p k ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)；p kmax ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值(kPa)； p kmin ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最小压力值(kPa)； F k ——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值kN)； G k ——基础自重和基础上的土重(kN)； A ——基础底面面积(m 2)； e 0——偏心距(m)；f a ——修正后的地基承载力特征值(kPa)； l ——矩形基础的长度(m)。

（五）确定基础的高度F l ≤0.70m t hp h a f β 式中 F l ——相应于荷载效应基本组合时作用在A l 上的地基土净反力设计值(kN)； βhp ——受冲切承载力截面高度影响系数，当h 不大于800mm 时，βhp 取 1.0；当大于等于2000mm 时，βhp 取0.9，其间按线性内插法取用； f t ——混凝土轴心抗拉强度设计值(kPa)；a m ——冲切破坏锥体最不利一侧计算长度(m)；h 0——基础冲切破坏锥体的有效高度(m)。

（六）底板配筋计算y 0s 9.0f h M A I I =； ()()()jI jmax z 2z I 2481p p b b a l M ++-= y0s 9.0f h M A II II =； ()()()j m i n m a x z 2z II 2481p p a l b b M j ++-= 式中 A sI 、A sII ——分别为平行于l 、b 方向的受力钢筋面积(m 2)；M I 、M II ——分别为任意截面I-I 、II-II 处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值(kN ·m)；l 、b ——分别为基础底面的长边和短边(m)； f y ——钢筋抗拉强度设计值(N/mm 2)；p jmax 、p jmin ——相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地 基净反力设计值（kPa ）；p jI、p jII——任意截面I-I 、II-II处相应于荷载效应基本组合时的基础底面地基净反力设计值（kPa）；a z、b z——分别为平行于基础长边和短边的柱边长(m)；三、参考文献1.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB 50007-）. 北京：中国建筑工业出版社，2012。

2.孙维东主编. 土力学与地基基础.。

3.中华人民共和国国家标准. 砌体结构设计规范（GB50003-）. 北京：中国建筑工业出版社。

4.沈克仁主编. 地基与基础. 中国建筑工业出版社。

四、设计实例1.设计题目某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，采用柱下独立基础，柱网布置如图4-7所示，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，由上部结构传来的轴心荷载为680kN，弯矩值为80kN·m，水平荷载为10kN。

柱永久荷载效应起控制作用，柱截面尺寸为350mm ×500mm，试设计该基础。

图4-7柱网布置图2.工程地质情况该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察：持力层为粘性土（ηb=0、ηd=1.0），土的天然重度为18 kN/m3，f ak=230kN/m2，地下水位在-7.5m处，无侵蚀性，标准冻深为1.0m（根据地区而定）。

3.基础设计⑴确定基础的埋置深度dd=Z0+200 =（1000 +200）mm=1200 mm根据GB50007-2002规定，将该独立基础设计成阶梯形，取基础高度为650 mm，基础分二级，室内外高差300mm，如图4-8所示。

⑵确定地基承载特征值f a假设b ＜3m,因d =1.2m ＞0.5m 故只需对地基承载力特征值进行深度修正, ()[]22m d ak a m /kN 6.242m /kN 5.02.1180.1230)5.0(=-⨯⨯+=-+=d f f γη⑶确定基础的底面面积m 35.1m 21.52.1=+=h A ≥22a k m 11.3m 35.1186.242680=⨯-=⨯-+h f P F k γ考虑偏心荷载影响，基础底面积初步扩大12%，于是 22m 73.3m 11.32.12.1=⨯=='A A 取矩形基础长短边之比l/b =1.5，即l =1.5bm 58.15.173.35.1===A b取b=1.6 m 则l =1.5b =2.4 mA = l ×b =2.4×1.6 m=3.84 m 2⑷持力层强度验算作用在基底形心的竖向力值、力矩值分别为kN 68.783kN )35.184.320680(kN 680K K =⨯⨯+=+=+h A G F γ m kN 5.86m )kN 65.01080(k ⋅=⋅⨯+=+=Vh M Mm 11.0m 68.7835.86k k 0==+=k G F M e ＜m 4.06m 4.26==l符合要求。

2m /60.21kN 22m/47.96kN 1m /kN 4.211.06184.368.7836120k k kmax kmin =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯±=⎪⎭⎫ ⎝⎛±+=l e A G F p ＜1.2f a =1.2×242.6kN/m 2=291.12kN/m 2图4-8基础高度和底板配筋示意22kmin kmax k m /kN 09.204m /kN 296.14760.2122=+=+=p p p＜f a =242.6kN/m 2 故持力层强度满足要求。

⑸基础高度验算现选用混凝土强度等级C20，HPB235钢筋，查得混凝土f t =1.1N/mm 2=1100 kN/m 2，钢筋f y =210 N/mm 2。

地基净反力22K max max max m /kN 83.314m /kN ).84335.184.32035.121.26035.1(35.135.1=⨯⨯⨯-⨯=-=-=AG p A Gp p k j22K min min min m /kN 3.163m /kN ).84335.184.32035.196.14735.1(35.135.1=⨯⨯⨯-⨯=-=-=AG p A Gp p k j由图4-8可知，h =650mm ，h 0=610mm ；下阶h 1=350mm ，h 01=310mm ；a z1=1200mm ，b z1=800mm 。

1) 柱边截面b z +2 h 0=(0.35+2×0.61)m=1.57m ＜b =1.6m 22220010.5438mm 61.0235.026.16.161.025.024.22222=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=h b b b h a l A z z()()22002m 5856.00.61m61.035.0=⨯+=+=h h b A z kN 2.171kN 83.3145438.0max 11=⨯==j p A FkN 91.450kN 5856.011000.17.07.02t hp =⨯⨯⨯=A f β＞F 1=171.2kN 符合要求。

2) 变阶处截面b z1+2 h 01=(0.8+2×0.31)m=1.42m ＜b =1.6m222201101110.4559mm 31.028.026.16.131.022.124.22222=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=h b b b h a l A z z()()22010112m 3441.00.31m 31.08.0=⨯+=+=h h b A zkN 53.143kN 83.3144559.0max 11=⨯==j p A FkN 96.264kN 3441.011000.17.07.02t hp =⨯⨯⨯=A f β＞F 1=143.53kN 符合要求。

⑹基础底板配筋计算1）计算基础的长边方向，I-I 截面 柱边地基净反力()()22m i n j m a x j zm i n jI m /kN 85.254m /kN 3.16383.3144.225.04.23.1632=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯++=-++=p p la l p p j ()()()()()()mkN 1.152m kN 85.25414.83335.06.125.04.248124812jI jmax z 2z I ⋅=⋅++⨯-=++-=p p b b a l M2260y I sI mm 28.1319mm 6102109.0101.1529.0=⨯⨯⨯==h f M AIII-III 截面：()()22min j max j 1min jIII m /kN 95.276m /kN 3.16383.3144.222.14.23.1632=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯++=-++=p p la l p p z j()()()()()()m kN 01.71m kN 95.27683.3148.06.122.14.248124812jIII jmax z121III ⋅=⋅++⨯-=++-=p p b b a l M z 2260y I I I s I I Imm 98.1211mm 3102109.0101.0179.0=⨯⨯⨯==h f M A 比较A sI 和A SIII ，应按A sI 配筋，在平行于l 方向 1.6m 宽度范围内配12φ12@140（A s =1356mm 2>1319.28mm 2）。