柱下钢筋混凝土独立基础设计说明

柱下钢筋混凝土独立基础设计任务书
（一）设计题目
某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，柱下独立基础，柱网布置如图所示，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-6.3m处。

相关数据可查阅规。

⑵给定参数
柱截面尺寸为450mm×450mm，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，荷载由上部结构传来有以下五种情况：
①单柱轴心荷载为900kN，弯矩值为100kN·m，水平荷载为20kN。

②单柱轴心荷载为850kN，弯矩值为80kN·m，水平荷载为15kN。

③单柱轴心荷载为850kN，弯矩值为90kN·m，水平荷载为15kN。

④单柱轴心荷载为800kN，弯矩值为70kN·m，水平荷载为10kN。

⑤单柱轴心荷载为800kN，弯矩值为50kN·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HRB335（可以调整）（f y=210 N/mm2）。

（三）设计容(只需设计一个独立基础)
⑴定基础埋置深度；
⑵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基础底板配筋计算；
⑹绘制施工图（平面图、详图）。

（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。

（五）设计成果要求
课程设计结束各位同学须按时提交以下成果并统一用档案袋装好：
⑴设计任务书一份；
⑵设计计算书一份；
⑶基础设计施工图纸一（A1#图纸）图纸应该包括：基础平面布置图、基础配筋图、基础配筋详图以及相应的剖面图等。

（六）具体各组设计任务如下：(2~3人一组)
第一组：设计第①种荷载下的柱下独立基础；
第二组：设计第②种荷载下的柱下独立基础；
第三组：设计第③种荷载下的柱下独立基础；
第四组：设计第④种荷载下的柱下独立基础；
第五组：设计第⑤种荷载下的柱下独立基础。

柱下钢筋混凝土独立基础设计
Ⅰ设计资料
一、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1-3所示，试设计该基础。

1-3柱网布置图
二、设计资料
（一）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
18kN/m3，地基承载力特征值
ak
f=230kN/m2，地下水位在-6.3m处。

（二）给定参数
柱截面尺寸为450mm×450mm，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8000kN，弯矩值为70kN·m，水平荷载为10kN。

（三）材料选用
混凝土：采用C20（可以调整）（
2
1.1N/mm
t
f=）
钢筋：采用HPB235（可以调整）（
2
y
210N/mm
f=）
Ⅱ 设计容
一、设计依据
1.建筑结构设计术语 （GB/T50087-97）
2.建筑结构荷载规 （GB 50009-2001）
3.砌体结构设计规 （GB 50003-2001）
4.建筑地基基础设计规 （GB 50007-2002）
5.混凝土结构设计规 （GB 50010-2002）
6房屋建筑制图统一标准 （GB/T50001-2001）
7.建筑结构制图标准 （GB/T50105-2001）
二、设计步骤
（一）假定基础埋置深度d=1.0m ，将该独立基础设计为阶梯型，取基础高度为650m ，基础分两级，室外高差450mm
（二）确定地基承载力特征值a f 假设b ＜3m ，因d=1.0m ＞0.5m ，
故对地基承载力特征值只需进行深度修正
＝239]0.5﹚-﹙1.0×18×1.0[230＝0.5-d γη)m(d ++=ak a f f
（三）确定基础的底面尺寸
1.初步估算基底面积首先按轴心受压估算0A
考虑偏心荷载的影响，将0A 增大20%
取矩形基础长短边之比/ 1.5l b =，
取b=1.8m ， l =2.7m
（四）持力层强度验算 作用在基础形心的竖向力值、力矩值分别为 ﹚＝919.07K N 1.225×4.86×＝﹙﹙800＋2d A γ＝800＋＋G m
K K F
m ＝0.4562.7＝6L ＝0.083m＜07.91976.5＝＋G F M ＝K K K 0e （符合规要求） ﹚2.70.083×6±﹙14.86919.07＝)L 6e ±(1A ＋G F ＝
0K K k max k min P
故持力层满足要求
（五）基础高度验算。

现选用混凝土强度等级C20，钢筋HPB235，
查得混凝土C20 21.1N /mm t f =，钢筋HPB235 2y 210N /mm f =
地基净反力
269.31KPa ﹚KPa 4.86 1.225×4.86×20×1.35－223.99×﹙1.35= 175.14KPa ﹚KPa 4.86 1.225×4.86×20×1.35－154.23×﹙1.35=
设h=650mm ，有垫层基础，则0h =650-40=610mm ；下阶
1h =350mm,上阶01h =310mm ；z1a =1200mm ，z1b =800mm 。

基础高度及配筋
如图1-4
图1-4基础高度及配筋图
柱边截面：
＝﹙0.45+0.61﹚×0.61＝0.65㎡ 2－0.61﹚20.45－21.8－﹙1.8×－0.61﹚20.45－22.7＝﹙
＝248.57KN ＝500.5KN＞F 0.65KN ×1100×1.0×＝0.7A f β7.012t hp
符合要求
变阶处截面：
z101b 2h 0.820.311.42m b 1.6m ++⨯===﹤
符合要求 （六）底板配筋计算
21110101222
()()2222
2.4 1.2 1.60.8[(0.31) 1.6(0.31)]m 0.4559m 2222z z a b b b A h b h =-----=--⨯---=2
210101()[(0.80.31)0.31]0.3441z A b h h m =++⨯==11(0.4559279.99)127.65jmax F A p kN kN
==⨯=210.70.7 1.011000.3441264.96127.65hp t f A kN F kN
β=⨯⨯⨯=>=
1、计算基础长边方向，
Ⅰ—Ⅰ截面
Ⅲ—Ⅲ截面
比较s I A 和s A Ⅲ，应按s I A 配筋，在1.6m 宽度围配12Φ14130钢筋As=11842mm ＞1156.902mm ）
2、计算基础短边方向，
Ⅱ—Ⅱ截面
22
()22.40.5[127.33(279.99127.33)]/219.56/2 2.4
z jI jmin jmax jmin l a p p p p l kN m kN m +=+-+=+-=⨯21121()(2)()48
1[(2.40.5)(2 1.60.35)(279.99219.56)]133.3848
z z jmax j M l a b b p p kN m kN m =-++=-⨯++⋅=⋅6
220s 133.38101156.900.90.9210610I I y M A mm mm f h ⨯===⨯⨯12
()22.4 1.2127.33(179.99127.33)241.83/2 2.4z jI jmin jmax jmin l a p p p p l kN m +=+-+=+-=⨯21121()(2)()481(2.4 1.2)(2 1.60.80)(279.99241.83)62.6248z z jmax jI M l a b b p p kN m =-++=-⨯++=⋅Ⅲ6220s 62.621010680.90.9210310y M A mm mm f h ⨯===⨯⨯ⅢⅢ2min 21()(2)()481[(1.60.35)(2 2.40.50)(279.99127.33)]70.2748z z jmax j M b b l a p p kN m kN m =-++=-⨯++⋅=⋅Ⅱ620s 70.2710609.510.90.9210610
y M A mm f h ⨯===⨯⨯ⅡⅡ
Ⅳ—Ⅳ截面
比较As Ⅱ和As Ⅳ，应按As Ⅱ配筋，在2.4m 宽度围按构造配12Φ12180钢筋（As=6282
mm ＞609.512mm ） （七）绘制施工图（见附录）
211min 21()(2)()481[(1.60.8)(2 2.4 1.2)(279.99127.33)]32.5948z z jmax j M b b l a p p kN m kN m =-++=-⨯++⋅=⋅Ⅳ6
220s 32.5910556.230.90.9210310
y M A mm mm f h ⨯===⨯⨯ⅣⅣ。