柱下钢筋混凝土独立基础的设计

课程设计

一． 课程设计目的

通过本次的课程设计，让我们熟练掌握柱下钢筋混凝土独立基础的设计

步骤、方法及具体计算过程。培养从事基础工程浅基础的设计能力。 二． 课程设计题目描述和要求

某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，采用柱下独立基础，柱网布置如图所示，试设计该基础。

柱网布置图(水平间距4500，竖向8000,3000，8000)

设计主要内容——确定基础埋置深度；确定地基承载力特征值；确定基础底面尺

寸；确定基础的高度；基础底板配筋计算；绘制施工图（平面布置图、详图）

1、设计资料 (1)地质资料

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18kN/m 3，地基承载力特征值ak f =230kN/m 2

，地下水位在-7.5m 处，无侵

蚀性。

(2)、荷载资料

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N=680kN ，弯矩值为M=80kN ·m ，水平荷载为10kN 。（3）、材料选用

混凝土：采用C20（可以调整） 钢筋：采用HPB235（可以调整） 2、计算书要求

计算书包括封面（见统一格式）、正文，要求书写工整、数字准确、图文并茂。

3、制图要求：

完成2张图：1张基础平面布置图，1张详图（包括基础平面图和剖面图）。建议图纸采用A3幅面，手工或CAD 绘制均可，表达要清楚，施工图（图纸折叠成A4大小）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。 三．课程设计报告内容 1）确定基础埋置深

根据GB50007-2002规定，初步将该独立基础设计成阶梯形，取基础埋置深度d=1.5m ，室内外高差300mm 。基础高度为h =650mm ，基础分二级，从下至上分350mm,250mm 两个台阶；h 0=610mm （40mm 厚的垫层），h 1=350，h 01=310mm ；a 1=1200mm ，b 1=800mm 。 2）确定地基承载力特征值a f

查表得b η=0; d η=1.0所以：

a f =ak f +

b ηγ（b-3）+d ηγm (d -0.5)

=230+0+1.0×18×1.0kN ∕m 2=248 kN ∕m 2 3)确定基础底面面积

计算基础和回填土重G k 时的基础埋深d = 2

1

⨯(1.5+1.3）m=1.35m A 0=

d f F G a k γ-=35

.120248680

⨯-m 2=3.08 m 2

由于偏心不大，基础底面面积按20%增大，即： A=1.2 A 0=1.2⨯3.08 m 2=3.69 m 2

初步选择基础底面面积A=l b =2.4⨯1.6=3.84 m 2,且b=1.6m ﹤3m 不需要再对f a

进行修正。

4)验算持力层地基承载力 偏心距

e k =

K K k G F M +=35.184.32068065

.01080⨯⨯+⨯+m=0.11m 则：

p k max

=

A

G F K

K +⎪⎭⎫ ⎝

⎛+l e 61=

84.335.184.320680⨯⨯+⎪⎭⎫

⎝

⎛⨯+4.211.061kPa=260.2 kPa

p k min

=

A G F K K +⎪⎭⎫ ⎝⎛-l e 61=84.335.184.320680⨯⨯+⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯-4.211.061 kPa=148 kPa

p

k

=

2min max k k p p +=2

1482.260+ kPa=204.1 kPa

其中

p

knax

f a

2.1=297.61 kPa ；

0min

p

k ；

f

p

a

k

满足要求。

最后确定柱子基础底面长l =2.4m ，宽b =1.6m 。 5）确定基础的高度（采用阶梯形基础）

假设基础高度为h =650mm ，基础分二级，从下至上分350mm,250mm 两个台阶；h 0=610mm （40mm 厚的垫层），h 1=350，h 01=310mm ；a 1=1200mm ，b 1=800mm 。 1. 计算基底净反力

由给定标准值上部结构传来轴心荷载为N=680kN ，弯矩值为M=80kN ·m ，水平荷载为10kN 分别乘以分项系数得荷载设计值为N=918 kN,M=108 kN ·m ，V=13.5 kN C20的混凝土（21.1mm N f t =）则偏心距e n 0,=127.0918

65

.05.13108=⨯+=m F M 基础边缘最大和最小净反力

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛±=l lb F e p

o n n n ,max ,min

,61==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+4.2127.06184.3918{

kpa kpa

3152.163

2．柱边基础截面抗冲切验算

由假设知m h b m l m a m b a c c t 610,6.1,4.2,5.0,35.00======;

则m a m b m m h a b t 57.16.157.161.0235.020===⨯+=+取

2

205856.061.0257.135.02m

m h a a A b t m =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=

2

22

2

005438.061.0235.026.16.161.025.024.22222m m h b b b h a l A c c l =⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪

⎭

⎫

⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=

由于是偏心受压，m ax ,n n p p 取冲切力：

kN kN A p F l n l 3.1715438.0315max ,=⨯==

抗冲切力：

满足要求l m t hp F kN kN A f 8.4515868.011000.17.07.0=⨯⨯⨯=β

3．变阶处抗冲切验算

m b m l mm h m a m b a t 6.1,4.2,310,2.1,8.00111======

同理m a m b m m h a b t 42.1,6.142.131.028.0201===⨯+=+所以

则2

203441.031.0242.18.02m m h a a A b t m =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=

2

22

2

004559.031.028.026.16.131.022.124.22222m m h b b b h a l A c c l =⎪⎭

⎫ ⎝⎛---⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪

⎭

⎫

⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=

kN kN A p F l n l 6.1434559.0315max ,=⨯==冲切力

满足要求抗冲切力l m t hp F kN kN A f 96.2643441.011000.17.07.0=⨯⨯⨯=β

最后确定基础高度h=650mm 。