柱下独立基础设计.pdf
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b c×a c=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E S=5.1Mpa，地基承载力特征值f ak=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I L=1.0，压缩模量E S=3 Mpa，地基承载力特征值f ak=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。
基础工程课程设计(柱下独立基础)
础
基础工程课程设计
名:
号:
级:
指导教师:设计条件：
1、某框架结构建筑物设计安全等级为乙级，柱
网尺寸为6.5mX6.5m,柱截面尺寸为400mmX
400mmo经过上部结构验算，作用于基础顶面的 荷载效应准永久组合及标准组合分别为
F=2520kNห้องสมุดไป่ตู้Fk=2800kN,Mk=80kN.m（逆时针）,
eo=0.65,Il=0.5,Es=30MPa,fak=430kPa。
要求：设计该柱下基础
（提示：按照讲述的基础设计步骤进行， 注意需
要验算地基变形！）
地下水位在地面下6.0m处。
46.0〜10.0m，粘土，sat= 19kN/m3，e°=0.83,
Il=0.81,Es=6.0MPa,fak=280kPa;
510.0〜12.0m为淤泥质粘土，饱和容重
sat=仃.4kN/m3,fak=146kPa, 压 缩模量
Es=1.5MPa。
⑥12.0m以下为密实粘性土，sat=20kN/m3,
Hk=50kN（-），荷载效应基本组合由永久荷载控 制。
2、天然土层分布
10〜0.8m,填土， =仃kN/m3;
20.8〜2.0m，粉质粘土，=18kN/m3,Il=0.82,
Es=3.3MPa，fak=185kPa;
32.0〜6.0m，粉土（粘粒含量为8%）， =佃kN/m3，Es=5.5MPa，fak=300kPa;
四层钢筋混凝土框架结构柱下独立基础设计 精品
目录一、设计题目二、设计资料2.1工程地质条件2.2给定参数2.3材料选用三、设计内容3.1确定基础埋置深度3.2确定地基承载力特征值3.3确定基础的底面尺寸3.4确定基础的高度3.5基础底板配筋计算3.6绘制施工图（平面图、详图）1 柱下独立基础课程设计一、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，8.0==l I e ，土的天然重度为18 kN/m 3，地基承载力特征值f ak =230kN/m 2，地下水位在-7.5m 处，无侵蚀，标准冻深为1.0m 。
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/mm 2） 钢筋：采用HPB300（可以调整）（f y =270 N/mm 2）3.基础设计⑴确定基础的埋置深度dd =Z 0+200 =（1000 +200）mm=1200 mm根据GB50007-20XX 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 γη ⑶确定基础的底面面积 m 35.1m 21.52.1=+=hA ≥22a k m 11.3m 35.1186.242680=⨯-=⨯-+h f P F k γA=22ak k m 061.5m 220210860=⨯-=-d f F G 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 =1.5b m 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。
柱下独立基础设计算例
柱下独立基础设计算例设计要求：设计一座独立柱基础，承受一个柱子的荷载。
柱子的尺寸为0.4米×0.4米，柱子的荷载为1000千牛，土壤的容重为18千牛每立方米，承载力因子为3.5，地下水位以下，土壤的重度为15千牛每立方米。
设计流程：1.根据柱子的尺寸，计算出柱子的面积为0.16平方米。
2.根据柱子的荷载和承载力因子，计算出柱子的设计承载力为1000/3.5=285.71千牛。
3.计算柱子的单位面积承载力为285.71/0.16=1785.69千牛每平方米。
4.根据土壤容重和重度，计算出土壤的有效重度为(18-15)=3千牛每立方米。
5.根据单位面积承载力和土壤的有效重度，计算出土壤的承载力为1785.69/3=595.13千牛每平方米。
6.根据柱子的设计承载力和土壤的承载力，计算出柱子的有效直径为285.71/595.13=0.48米。
7.选择柱子的实际直径为0.5米，计算出柱子的截面积为0.1963平方米。
8.根据柱子的截面积和土壤的有效重度，计算出柱子的自重荷载为0.1963×15=2.94千牛。
9.根据柱子的设计承载力和柱子的自重荷载，计算出柱子的荷载调整系数为285.71/2.94=97.1810.根据柱子的设计承载力和荷载调整系数，计算出柱子根底面积为285.71/97.18=2.94平方米。
11.根据柱子根底面积，计算出柱子的底面直径为√(2.94/π)=1.93米。
12.根据柱子的底面直径和柱子的实际直径，选择环形基础，内径为0.5米，外径为2米。
13.根据基础的形状和尺寸，计算出基础的面积为π(2^2-0.5^2)=12.57平方米。
14.根据基础的面积和柱子的底面积，计算出基础的底面压力为285.71/12.57=22.7千牛每平方米。
设计结果：根据上述计算，设计出的柱下独立基础为环形基础，内径为0.5米，外径为2米。
基础的底面压力为22.7千牛每平方米，满足设计要求。
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。
相关数据可查阅规范。
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）设计内容(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张（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。
柱下独立基础计算说明书
柱下独立基础计算说明书由于部分资料不全，一些参数采用经验和查询相似案例估算，整个基础采用保守计算，设计成柱下独立无筋扩展基础（C25混凝土）。
经对比水深线，得土层表面高程72,常水位高程75.65m ，柱顶高程75.75m ，挡土墙基底高程70.70m 。
柱下独立基础要求低于挡土墙基础1m 左右，故按低于1m 计算得独立基础基底高程为69.70m 。
柱截面尺寸：500mm × 400mm柱、肋、翼缘均采用C25砼人群荷载: 2/0.3m kN修正后的地基承载力特征值 a f 240kPa独立基础间距4m每个基础受载荷区域面积 4m × 2.5m = 102m站桥截面面积计算截面尺寸S = （ 300 + 400 ）* 1000 + 500 * 400= 9000002mm土表层上方柱长：75.75-72.0=3.75m基础埋深：d = 72.0-69.70=2.3m基础上方结构自重1N = （0.9*0.4+0.4*0.5*3.75+0.4*0.5*1.8*2)*263/m kN =47.58kN(取48KN)上部人荷载：2N = 3kN/2m * 102m =30kN受载荷区域内水重：3N = 3.65*2.5*4*1*10=365kNN=48+30+365=443kN剪力Q=0.8kN/m * 4m = 3.2kN弯矩 M=12.5 + 2 = 14.5kN （取15kN ）先按照中心荷载作用计算基础底面积1A1A 28.23.2*20240443=-=-≥d f N G a γ2m 式中 G γ——基础及其台阶上填土的平均重度，通常采用3/20m kN考虑偏心荷载不利影响保守计算加大基础底面积20%A=1.21A =2.742m根据桥布置及相关要求，基础选择2500x2000的无筋扩展基础设计，面积为5平方米.进行验算计算基础及台阶上的土重kN dA G G 23020*5*3.2===γ计算基底抵抗矩32226/5.2*26/*m b l W ===计算基底边缘最大、最小应力 kPa W Q M A G N p 1.14422.3*2.11552304432.1max =+++=+++=kPa W Q M A G N p 2.12522.3*2.11552304432.1min =+-+=+-+= 验算基础底面应力kPa f kPa p p a 2407.1342/)2.1251.144(2/)(min max =<=+=+，安全kPa kPa f kPa p a 288240*2.12.16.134max ==<=，满足要求根据查“无筋扩展基础台阶宽高比的允许值”，得基础的刚性角∂的宽高比tan ∂=1:1.50。
柱下独立基础计算书
J-1、一、基础设计（f ak=180kPa）1.基础上荷载N k=3116kN.m N=3852kN.mM xk=-6kN.m M x=-8kN.mM yk=-41kN.m M y=-51kN.mQ xk=-82kN Q x=-101kNQ yk=49kN Q y=61kN轴向力最大标准组合轴向力最大基本组合基础埋深为2.5m，地下水位为未知，不考虑。
2.确定基础底面尺寸及地基承载力验算查规范，粉质黏土的承载力修正系数为：ηb=0,ηd=1.6 (只进行深度修正)f a=f ak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)=180+1.6×18×（2.5-0.5）=237.6kPa(1)基础底面尺寸的确定在轴力荷载F作用下，基础底面积A´为：A´=N k/(f a-γm d)=3116/(237.6-18×2.5)=16.17m2选取基础尺寸为：A=4.1×4.1=16.81m²，取基础高度为700mm。
(2)地基承载力验算W=bl2/6=4.13/6=13.25m3基础底面的压力为：p k=(F k+G k)/A±M xk/W x=(3116+16.81×2.5×18)/ 16.81±(6+82×0.7)/11.49=230.37±5.52p kmax=235.89kPa<1.2f a=1.2×237.6=285.12kPaP kmin=224.85kPa>0，均满足要求。
(3)受冲切承载力验算进行冲切计算式，按由柱边起成45°的冲切角椎体的斜面进行验算。
p=(F+G)/A±M x/W x=(3852+1.35×16.81×2.5×18)/ 16.81±(8+101×0.7）/13.25=289.90±5.94p max=295.84kPaP min=283.96kPa。
柱下独立基础课程设计 (2)
目录一、设计资料二、独立基础设计1、选择基础材料2、选择基础埋置深度3、计算地基承载力特征值4、初步选择基底尺寸5、验算持力层的地基承载力6、计算基底净反力7、验算基础高度8、基础高度(采用阶梯形基础）9、变阶处抗冲切验算10、配筋计算11、基础配筋大详图12、确定A、Ｂ两轴柱子基础底面尺寸13、设计图纸(附图纸）三、设计技术说明及主要参考文献柱下独立基础课程设计一、设计资料3号题○，Ｂ轴柱底荷载:错误!柱底荷载效应标准组合值:F K=１720(１６77）ＫN,ＭK=150(402）ＫN·m,V K＝66(106）KN。
错误!柱底荷载效应基本组合值：F=2２50KN,M＝195KN·m，Ｖ=86KN.持力层选用错误!号土层,承载力特征值f ak=240ｋPａ，框架柱截面尺寸为500mm×500mm,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:杂填土，层厚约0。
5m,含部分建筑垃圾。
②号土层：粉质粘土,层厚1．２m,软塑，潮湿，承载力特征值f ak=13０ｋＰａ。
③号土层:粘土,层厚1.5m，稍湿，承载力特征值f ak＝1８0kPa.④号土层:细砂，层厚3。
0m,中密,承载力特征值fａｋ＝24０kPa。
⑤号土层:强风化砂质泥岩,很厚,中密，承载力特征值f ak＝３0０kPａ.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1．5m.取基础地面高时最好至持力层下0.5ｍ，本设计取○4号土层为持力层,所以考虑取室外地坪到基础地面为０.５+1。
２+1。
5＋０．５=３.7ｍ。
由此得到基础剖面示意图如下图所示.3.求地基承载力特征值f a根据细沙e=0.6２，查表得b η=２。
0,d η＝3．0。
柱下独立基础设计
桩基础设计计算书一、确定桩基持力层、桩型、承台埋深1．设计资料某厂房上部结构荷载设计值为轴力：N=7460kN, 弯矩：M=，柱截面尺寸600mm*800mm。
建筑场地位于城郊，土层分布情况及各层土物理性质指标如表中所示，地下水位位于地表下。
从各测点的静力触探结果看场地土具有不均匀性，东部区域的比贯入阻力 ps 平均值要高于西部，局部地区有明浜，埋深近 2m。
注：表中括号内为西区的数值。
2、确定桩、承台尺寸与材料等初选承台尺寸：××；柱初选为 400*400 的钢筋混凝土预制方桩。
桩身混凝土用 30 号，型式详见标准图集。
3、选择桩基持力层，确定荷载情况由设计资料可知，作用在承台底面中心的荷载为：轴力：N=7460kN, 弯矩：M=。
初选桩基础为边长为 400mm 的钢筋混凝土预制方桩，打入土层⑤灰-褐色粉质粘1土，控制最后贯入度 e 小于 50mm，此基础桩基按照摩擦桩进行设计。
所以可以得到桩长为：嵌入承台，锥形桩尖，故有：总桩长为：L=++++=二、确定单桩竖向承载力根据《地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式，初步预估桩的竖向承载力符合要求。
Ra=q pa A p+u pΣq sia L i=2270*+4**(25*6+*25+40*=1221KN按照相同条件下的静载实验结果，经过分析和比较，综合确定采用Ra=1300KN，等验算完群桩作用后再复核承载力要求。
三、确定桩数和承台尺寸采用平板式承台，且顶面埋深较浅，初步拟定承台埋深为，则有：作用在承台顶面的土体荷载：Gk=18***=216KNn? F ? G ?7460 /?216?Ra1300所以桩数为：2取 Sa=3d=,并考虑到 My 比较大，取 5 根桩进行设计。
故布置桩平面如下图所示：四、单桩承载力验算1）轴心受压作用下：Q k?G k+F k7460 / ? 216n ? ? 1148 <Ra＝1300KN，满足要求52）偏心受压作用下：Q k max?Q ? ( M K? H K h )x max? x2k min Ki? 7460 / ? 216? (840 / ?? 1148 ?141 ? 1289KN5 4 ??<*Ra＝1560KN，故可以满足要求，表明桩基选用无误，但以下还需进行群桩效应下的承载了，估计可以满足设计要求。
柱下钢筋混凝土独立基础设计
一 柱下钢筋混凝土独立基础一、设计资料做100mmC15素混凝土垫层。
抗震设防烈度为6度，抗震等级为三级，基础设计为阶梯型基础，本设计为一5层现浇框架结构的基础，柱采用C30的混凝土，基础采用C30的混凝土 二、地基埋设情况和基础材料砂砾土为持力层，基础底面埋在素填土和砂砾土的交界处，所以基础的埋深为2.5米。
基础采用C30混凝土，c f =14.3 N/mm 2 ，f t =1.43N/mm 2 钢筋采用HPB335，y f =300 N/mm 2，钢筋的混凝土保护层厚度为40mm ；垫层采用C15混凝土，厚100mm 。
三、持力层特征值的修正及基底尺寸的确定1）按深度进行修正()()kpakpa kpa kpakpa d mdakaff64.50664.1563505.05.28.174.43505.0=+=-⨯⨯+=-+=γη)()(mf FdA Gak285.10~53.85.22064.50635404.1~1.14.1~1.1=⨯-⨯=-=γ取m l m b 5.3,3==2）计算基底压力k p a d blGkkF p14.3875.2205.333540=⨯+⨯=+=γ⎩⎨⎧=⨯±=±=k p ak p a W M p p kk k k 69.37659.397636414.3875.32minmax3）验算持力层承载力kpakpakpa fpfp ak ak97.60764.5062.12.159.39764.50614.387m ax=⨯=<==<=所以m l m b 5.3,3== ，满足设计要求。
四、基础结构的设计1）基础底板厚度的确定（按柱与基础交接处受冲切承载力计算）因为m b 3=，所以特征值不必进行宽度修正。
基底净反力kpappk s59.397m ax==21430,6.0,6.0,0.1m KN m m fb a tt t hp====β56.359.39714309.07.01)6.03()6.05.3(327.01)()(222=⨯⨯+---⨯⨯=+---=pf b a s thpt t b l b C β基础有效高度mm m C b b h tt 69069.0)56.36.06.0(21)(21220==++-⨯=++-=基础底板厚度mmh h 73040690400=+=+=设计采用基础底板厚度h 。
《土力学与基础工程》课程设计--柱下独立基础
目录一、设计资料二、独立基础设计1、选择基础材料 (1)2、确定基础埋置深度 (2)3、计算地基承载力特征值 (3)4、初步选择基底尺寸 (4)5、验算持力层的地基承载力 (5)6、软弱下卧层的验算 (6)7、地基变形验算 (7)8、计算基底净反力 (8)9、验算基础高度 (9)10、基础高度（采用阶梯形基础） (10)11、变阶处抗冲切验算 (11)12、配筋计算 (12)13、确定A、B两轴柱子基础底面尺寸 (13)15、 B、C两轴持力层地基承载力验算 (14)16、设计图纸 (15)17、设计资料及设计任务进度...............................16-19柱下独立基础课程设计二、独立基础设计1.选择基础材料基础采用C25混凝土，HRB335级钢筋，预估基础高度0.75m。
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：杂填土，层厚约0.5m，含部分建筑垃圾。
②号土层：粉质粘土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值f ak=130kPa。
③号土层：粘土，层厚1.5m，稍湿，承载力特征值f ak=180kPa。
④号土层：细砂，层厚3.0m，中密，承载力特征值f ak=240kPa。
⑤号土层：强风化砂质泥岩，很厚，中密，承载力特征值f ak=300kPa。
-0.45 +0.00Vk=96kNFk=1339KN 3.7m Mk=284KN.m基础剖面简图1、确定基础的埋置深度：由于该框架结构处于青海，则必须考虑土的冻账都基础的影响，则有： ：根据设计设计资料易知以上设计地面基础的顶面应低于设计遭受外界的破坏，所以同时为了避免基础外露不易浅于）规范规定基础的埋深（的控制：同时基础还受以下条件地基冻结条件所控制，故基础的埋置深度收到采用条形基础。
即有：得出查表为：基底平均压力测资料可知西宁地区的根据西宁地区的地质勘）（即：城市近郊，不冻胀图得出：粘性土依次和，教材查表《土力学与基础工程》三个参数依次参考最大冻结深度为西宁地区标准冻深为mm 100,m 5.01 1.098m,2.200021.1,2.2h 5-7,k 11002m,1.195.00.10.116.1-95.0,0.10.14-73-72-7,,-1.34m; 1.34m-1.16m,-;,max min max 000max min =+-=-==-=⨯⨯⨯=ψψψ==ψ=ψ=ψψψψ=ψψψ=-=h z d m pa z z z z z h z d d ze zw zs d ze zw zs ze zw zs ze zw zs d d① 号土层：染填土，层厚约0.5m ，含部分建筑垃圾② 号土层：粉质黏土，层厚1.2m 软塑，潮湿，承载力特征值f ak =130KPa 。
柱下独立基础的设计
c 钢筋： 积≥1/10 受力钢筋
钢筋保护层 有垫层≥ 40mm，无垫层≥ 70mm
当基础受力边长b≥2.5m时，钢筋长度可减短10％交错布置
d 砼强度等级≥ C20
16
h 0
l (l ) a ae 100
现浇柱（墙）的构造要求
a 钢砼柱和剪力墙纵向受力钢筋在基础 内的锚固长度la由现行《砼结构设计规 范》（GB50010-2002)有关规定确定， 当有抗震要求时，其laE 一、二级抗震laE=1.15la ， 三级laE=1.05la，四级laE=1.0la
17
= 29.2kN ⋅ m
13Φ10
1600 800 b =300
c
I IV
II I ac=400 1200 2400
As IV
=
M IV 0.9 f yh01
11Φ12
=
0.9 ×
29.2 × 106 210 × (255
−
12)
=
636mm
2
按构造要求配13φ10, As=1021mm2>651mm2
−
h01 )b
−
(b 2
−
b1 2
−
h0 )2 ]
2400
= 239.2 ×[( 2.4 − 1.2 − 0.255)× 1.6 − (1.6 − 0.8 − 0.255)2 ]
(完整版)基础工程课程设计(柱下独立基础)
基础工程课程设计(1) 柱下独立基础设计姓名：学号：班级：指导教师：设计条件：1、某框架结构建筑物设计安全等级为乙级，柱网尺寸为6.5m ×6.5m ，柱截面尺寸为400mm ×400mm 。
经过上部结构验算，作用于基础顶面的荷载效应准永久组合及标准组合分别为F=2520kN ；F k =2800kN ，M k =80kN.m(逆时针)，H k =50kN(←)，荷载效应基本组合由永久荷载控制。
2、天然土层分布①0～0.8m ，填土，γ=17kN/m 3；②0.8～2.0m ，粉质粘土，γ=18kN/m 3，I L =0.82，Es=3.3MPa ，f ak =185kPa ；③2.0～6.0m ，粉土(粘粒含量为8%)，γ=19kN/m 3， Es=5.5MPa ，f ak =300kPa ； 地下水位在地面下6.0m 处。
④6.0～10.0m ，粘土，γsat =19kN/m 3，0e =0.83，L I =0.81， Es=6.0MPa ，f ak =280kPa ； ⑤10.0～12.0m 为淤泥质粘土，饱和容重sat γ=17.4kN/m 3， f ak =146kPa ，压缩模量s E =1.5MPa 。
⑥12.0m 以下为密实粘性土，γsat =20kN/m 3，0e =0.65，L I =0.5， Es=30MPa ，f ak =430kPa 。
要求：设计该柱下基础（提示：按照讲述的基础设计步骤进行，注意需要验算地基变形！）一．选择基础类型及材料选择柱下独立基础，基础采用C20混凝土，HPB235级钢筋，预估基础高度0.95m。
二．选择持力层（确定基础埋深）选择③号土层为持力层，基础进入持力层0.5m。
基础埋深为2+0.5=2.5m。
三．确定地基承载力特征值f a’ρｃ=8%，查表2-15得,ηb=0.5,ηd=2.0。
基底以上土的加权平均重度为：γm=17×0.8+18×1.2+19×0.52.5=17.88kN/m3持力层承载力特征值为：f a’=f ak+ηd γm(d−0.5)=300+2×17.88×(2.5−0.5)=371.52kPa四．确定基础底面尺寸取柱底荷载标准值：F k=2800kN，M k=80kN.m，H k=50kN。
柱下独立基础设计
柱下独立基础设计第一节、设计资料本设计为一10层框架结构的基础，楼层建筑高度为37.35m,则柱采用C30的混凝土，基础采用C30的混凝土，做100mmC15素混凝土垫层。
抗震设防烈度为6度，抗震等级为三级，基础设计为阶梯型基础一、地基承载力特征值和基础材料（一）本工程地质情况如下：粘性土，γ=18KN/m3，f=200KN/m2。
综合考虑建筑物的用途、基础的型式、ak荷载大小、工程地质及水文地质条件等，持力层考虑为一般土层，f=200KN/m2，基础的埋置深度取d=37.35/15=2.5m。
基础采用C30混凝土，akf=14.3 N/mm2，f t=1.43N/mm2 钢筋采用HPB335，y f=300 N/mm2，钢筋的混c凝土保护层厚度为35mm；垫层采用C15混凝土，厚100mm。
（二）、确定地基承载力特征值：假设基础宽度小于3米或埋深大于0.5米，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）式 5.2.4修正f=ak f+ηbγ(b－3)+ηdγm(d－a0.5)=200+1.0×18×(2.5－0.5)=236KN/2m第二节、基础顶面内力组合一、标准组合由PK计算结果查得柱1柱底标准组合，分别取三组内力组合：弯矩 KN·m 轴力 KN 剪力KN （1）轴力最大N -118.64 2686.98 -39.62 m ax（2）弯矩最大M -185.25 2643.05 -58.94 max（3）弯矩、剪力都较大 -185.01 2671.09 -58.71二、基本组合（1.35×标准组合）弯矩 KN ·m 轴力 KN 剪力KN（1）轴力最大m ax N -160.16 3627.42 -53.49 （2）弯矩最大max M -250.09 3568.12 -79.57 （3）弯矩、剪力都较大 -249.76 3605.97 -79.26第三节、取第一组轴力最大maxN来确定柱1基础底面尺寸bXL ：一、 考虑偏心作用，取0A =1.2×a G N f dγ-=1.2×2686.98/（227－18×2）=16.92m 。
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柱下独立基础设计.pdf桩基础设计计算书一、确定桩基持力层、桩型、承台埋深1.设计资料某厂房上部结构荷载设计值为轴力:N=7460kN,弯矩:M=840kN、m,柱截面尺寸600mm*800mm。
建筑场地位于城郊,土层分布情况及各层土物理性质指标如表中所示,地下水位位于地表下1、0m。
从各测点的静力触探结果瞧场地土具有不均匀性,东部区域的比贯入阻力ps平均值要高于西部,局部地区有明浜,埋深近2m。
2、确定桩、承台尺寸与材料等初选承台尺寸:3、0m×2、0m×1、4m;柱初选为400*400的钢筋混凝土预制方桩。
桩身混凝土用30号,型式详见标准图集。
3、选择桩基持力层,确定荷载情况由设计资料可知,作用在承台底面中心的荷载为:轴力:N=7460kN,弯矩:M=840kN、m。
初选桩基础为边长为400mm的钢筋混凝土预制方桩,打入土层⑤灰-褐色粉质粘1土0、5m,控制最后贯入度e小于50mm,此基础桩基按照摩擦桩进行设计。
所以可以得到桩长为:嵌入承台0、05m,锥形桩尖0、5m,故有:总桩长为:L0=0、05+6、0+14、9+0、5+0、5=21、95m二、确定单桩竖向承载力根据《地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式,初步预估桩的竖向承载力符合要求。
Ra=q pa A p+u pΣq sia L i=2270*0、42+4*0、4*(25*6+14、9*25+40*0、5)=1221KN按照相同条件下的静载实验结果,经过分析与比较,综合确定采用Ra=1300KN,等验算完群桩作用后再复核承载力要求。
三、确定桩数与承台尺寸采用平板式承台,且顶面埋深较浅,初步拟定承台埋深为2、0m,则有:作用在承台顶面的土体荷载:Gk=18*2、0*3、0*2、0=216KNn= F + G =7460 /1、35+216=4、25Ra1300所以桩数为:2取Sa=3d=1、20m,并考虑到My比较大,取5根桩进行设计。
故布置桩平面如下图所示:四、单桩承载力验算1)轴心受压作用下:Q k = G k+F k 7460 /1、35 +216n = = 1148 <Ra＝1300KN,满足要求52)偏心受压作用下:Q k max = Q ± ( M K + H K h ) x max2k min Ki= 7460 /1、35 +216 +(840 /1、35)⨯1、1 = 1148 +141 = 1289KN5 4 ⨯1、1⨯1、1<1、2*Ra＝1560KN,故可以满足要求,表明桩基选用无误,但以下还需进行群桩效应下的承载了,估计可以满足设计要求。
五、群桩承载力验算根据本基础工程设计要求,结合《桩基规》,本基础桩中心距Sa较小, Sa=3、0d,显然应该按照群桩效应与承台效应重新验算单桩承载力设计值Ra。
《桩基规》根据大量的基桩侧阻、端阻、承台土的阻力测试结果,经分析,应按照以下方式确定各项群桩效应系数值,然后再按相关公式进行验算。
S a B c由d ＝3、0 ; l ＝0、093查书上所给表有: c i＝0、110, c e＝0、630由A ci＝5、41m², A ce＝2×3－5、41²＝0、59m²得i A i cA ec =c+ e ＝ = 0、11 5、41 + 0、63 0、59 ＝0、161A c A c6 6查表得 c =1、70,所以考虑承台底土的抗力,并用以下公式进行基桩竖向承载力计算: R = spQ uk+ c Q ck= spQ uk+ cq ck A csp c sp c n＝(0、80×2270×0、16/1、65)+4×0、4×1、64×( 25×6×+14、9×25+40×0、5)/1、65+216×0、16/1、70=1157kN由于 1157×5=5785KN<(7460/1、35+Gk)=5741KN ,故满足要求 六、群桩沉降计算本设计建筑物为厂房,属于乙级建筑,但就是设计桩基础为摩擦型群桩基础, 预制混凝土桩穿过软土层,应该考虑桩基础的沉降计算,假定桩群为一假想的实 体基础,按与浅基础相同的方法与步骤计算桩端平面以下由附加应力引起的压缩 层范围内的地基变形量,计算过程中,土层的压缩模量按实际的应力实验曲线确 定,同时,基底边长取承台底面边长为 2、0m,还要引入桩基等效沉降系数加以修 正。
具体的计算步骤为:(1)分层:将桩端以下平面土分为若干层,分层厚度为 0、4b=0、8m 、 (2)确定地基沉降计算深度:按附加应力与自重应力比小于 0、2 来进行确定。
(3)计算各分层土体的平均自重应力与平均附加应力,由 P 1i 与 P 2i 的实验曲线查得相应的孔隙比。
(4)分别计算每层土体的变形量△S i 、△S i ＝∑ (e 1i －e 2i ) ×h i / (1+ e 1i )(5)累加 s i 可以得到最终的沉降量 S,乘以桩基计算经验系数为 1、0,再乘以基 等效沉降系数 ψs ＝0、112(查《桩基规》可知) 采用分层总与法计算如下表所示: 故有总的沉降量为:S=1、29+1、59+1、97+1、3、42+3、20+2、55+3、46+3、0+2、95+2、55+1、29=27、26cm4柱下独立基础设计.pdf七、桩身结构设计由于本设计采用混凝土预制桩,桩身结构可以参照标准图集进行选用,故在计算书内部不再详细说明,直接参照北京地区混凝土预制桩图集,施工图内部所示的桩身结构大样仅供参考,详见图集,此处不再赘述。
八、承台设计1)、示意图:2)、承台的基本尺寸:承台边缘至桩中心距: C = 400 mm桩列间距: A = 1100 mm桩行间距: B = 600 mm承台根部高度: H = 1400 mm承台端部高度: h = 1400 mm 纵筋合力点到底边的距离: a s= 70 mm平均埋深: h m= 2、00 m方桩边长: L s= 400 mm3)、荷载设计值:(作用在承台顶部)竖向荷载: F = 7460、00 kN绕Y轴弯矩: M y= 840、00 kN· m 4)、选择承台的材料:承台混凝土强度等级为C30,故有f c= 14、30 N/mm2,f t= 1、43N/mm2钢筋强度等级: HRB335,f y= 300、00 N/mm25)、验算承台过程:1.作用在承台底部的弯矩绕Y轴弯矩: M0y= M y＋V x·H = 840、00＋0、00×1、40 = 840、00kN·m2.基桩净反力设计值:N i = F/n±M0x·y i/∑y j2±M0y·x i/∑x j2N1 = F/n＋M0y·x1/∑x j2= 7460、00/5＋840、00×(-1、10)/4、84 = 1301、09 kNN2 = F/n＋M0y·x2/∑x j26=7460、00/5＋840、00×1、10/4、84 =1682、91 kN N3 = F/n＋M0y·x3/∑x j2=7460、00/5＋840、00×0、00/4、84 =1492、00 kN N4 = F/n＋M0y·x4/∑x j2=7460、00/5＋840、00×(-1、10)/4、84 =1301、09 kN N5 = F/n＋M0y·x5/∑x j2=7460、00/5＋840、00×1、10/4、84 =1682、91 kN 3.承台受柱冲切验算:F l≤ 2[β0x·(b c＋a0y)＋β0y·(h c＋a0x)]·βhp·f t·h0X 方向上自柱边到最近桩边的水平距离:a0x = 0、50m y 方向上自柱边到最近桩边的水平距离:a0y = 0、10m承台有效高度:h0= H－a s= 1、40－0、07 = 1、33 m作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值:F l = F－∑Q i = 7460、00－1492、00 =5968、00 kN X 方向冲跨比:λ0x = a0x/h0 =0、50/1、33 = 0、38 Y 方向冲跨比:λ0y =a0y/h0 = 0、10/1、33 = 0、08 λ0y < 0、2 取λ0y = 0、2X 方向冲切系数:β0x= 0、84/(λ0x＋0、2) = 0、84/(0、38＋0、2) = 1、46 Y 方向冲切系数:β0y= 0、84/(λ0y＋0、2) =0、84/(0、20＋0、2) = 2、10 2[β0x·(H c＋a0y)＋β0y·(B c＋a0x)]·βhp·f t·h0=2×[1、46×(0、60＋0、10)＋2、10×(0、80＋0、50)]×0、95×1430、00×1、33=13554、43 kN > F l = 5968、00 kN, 满足要求。
4.承台受剪验算:计算公式:《建筑地基基础设计规范》(GB 50007－2002)F l≤ βhs·β·f t·b0·h0 (8、5、18－1)(1) 垂直 Y 方向截面的抗剪计算Y 方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离:a0 = 0、10 m 计算截面处承台宽度:b = 2A＋2C = 2×1、10＋2×0、40 = 3、00 m斜截面上最大剪力设计值:V l= 2984、00 kN计算截面的剪跨比:λ＝a0/h0= 0、10/1、33 = 0、08λ < 0、3取λ= 0、3剪切系数:β = 1、75/(λ＋1、0) = 1、75/(0、30＋1、0) = 1、357承台计算截面的计算宽度:b e= b = 3、00 mβhs·β·f t·b e·h0=0、88×1、35×1430、00×3、00×1、33=6764、15 kN > V l = 2984、00 kN, 满足要求。
(2) 垂直 X 方向截面的抗剪计算X 方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离:a0= 0、50m 计算截面处承台宽度:b = 2B＋2C = 2×0、60＋2×0、40 = 2、00 m斜截面上最大剪力设计值:V l= 3365、82 kN计算截面的剪跨比:λ＝a0/h0= 0、50/1、33 = 0、38剪切系数:β = 1、75/(λ＋1、0) = 1、75/(0、38＋1、0) = 1、27承台计算截面的计算宽度:b e= b = 2、00 mβhs·β·f t·b e·h0=0、88×1、27×1430、00×2、00×1、33=4260、55 kN > V l = 3365、82 kN, 满足要求。