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。
柱下独立基础课程设计
目录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)柱下独立基础设计1、工程地质条件3、岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如表1所示表1土 层 编 号土的名称重度丫 (kN/m3)孔 隙 比e液性 指数11粘聚 力c(kPa) 内摩 擦角？(°)压缩 模量Es(MPa)标准贯入 锤击数N承载力 特征值 fak(kPa) ① 杂填土18② 粉质粘土 200.65 0.8434 13 7.5 6 130 ③ 粘土 19.4 0.58 0.78 2523 8.2 11 180 ④ 细砂 210.623011.6 16 240 ⑤强风化砂质泥岩2218223004、 水文地质条件(1) 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。
(2) 地下水位深度：位于地表下 1.5m 。
5、 上部结构荷载资料拟建建筑物是多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500m 材500mm 室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mn 柱网布置如图1所示。
图1柱网平面布置图O00O 00O 0000 6030000—2 l .Xk I25000 60250AC十BH00216上部结构作用上部结构作用在柱底的荷载效用标准组合值如表2所示，上部结构作用在柱底的荷载效用基本组合如表3。
表2 柱底荷载效用标准组合值表3 柱底荷载效用基本组合7、材料基础梁混凝土强度为C30,受力筋为HRB4O0箍筋采用HRB335级钢筋8、地基基础等级：丙级。
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。
基础工程——柱下独立基础设计
课程名称：基础工程A设计题目：柱下独立基础设计院系：土木工程X专业： XX工程年级：XXXX级姓名：XXX指导教师：XXX大学0000 年12月15 日课程设计任务书专业00001姓名0007学号200000开题日期：0000年11月28日完成日期：0000 年12月15日题目柱下独立基础设计一、设计的目的柱下独立基础是桥梁工程中的常用基础形式之一，在工程中应用范围较广。
为系统掌握此类基础的设计方法，通过本次课程设计应全面掌握柱下独立基础设计计内容与步骤及主要验算内容与方法，了解现行《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10002.5-2005）的有关规定，并初步具备独立进行该类基础设计的能力。
二、设计的内容及要求该基础拟采用刚性基础或柔性基础，分别进行设计。
1、采用刚性基础，试确定基础埋深，并设计该刚性基础2、采用柔性基础，高度取0.8m，基础埋深与基底尺寸同1，试设计该柔性基础（验算基础高度，进行抗弯检算与配筋）。
检算相关内容，设计满足要求的刚性及柔性基础，绘制基础横断面、平面及配筋图。
该课程设计主要按如下步骤进行：1、熟悉地基条件及上部结构资料；2、确定合理的基础埋置深度；3、确定地基承载力；4、确定基础底面尺寸，验算地基承载力；5、基础其它验算（偏心距、抗倾覆）；1 / 106、确定基础高度和构造尺寸；7、绘制基础横断面、平面及配筋图（柔性基础）。
三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日2 / 10一.基础资料地质资料及上部荷载某柱下独立基础，柱子断面600mm×400mm。
考虑主要荷载与附加荷载时，基础受竖向荷载Fk＝800kN，力矩250kN·m。
地基土剖面图如图1所示。
地基土特理力学性质指标如表1所示。
表1 地基土物理力学性质指标土层序号土层名称层底埋深（m）容重γ（kN/m3）含水量ω（%）孔隙比e压缩模量基本承载力[σ]（kPa）<1> 杂填土 2.5 16 27.8 0.81 4.5 60<2> 粉质粘土15.0 18 38.8 0.6 7.5 280图1 地质横断面图二.设计方案(一)刚性基础1.选择基础埋置深度3 / 104 / 10根据工程地质情况，初选基础埋深为2.5米。
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 。
柱下独立基础设计
柱子下面的独立基础是一根钢筋混凝土基础，不与其他地基相连。
柱下独立基础设计：1计算地基的轴向力、弯矩和剪力。
根据地质调查报告和地基的耐久性要求，根据规范要求确定地基的承载层和埋深。
2根据地质勘探承压层的承载力值FAK，将其修改为FA，计算地基底面积；三。
根据提出的地基净响应，计算地基的抗弯强度、抗剪强度和冲切强度，确定地基各步的高度和配筋；4当承压层位于软弱层时，应检查其下承压层的承载力。
5最后，您绘制的设计必须满足规范要求。
XXXXX级：XXXXXXXX姓氏：XXX老师：XXXXX课程设计任务书专业名称学号开始日期：年月日竣工日期：第1栏：桥梁工程中独立基础设计的基本形式在工程中被广泛使用。
为了系统地掌握这一基本设计方法，必须通过课程设计，充分掌握柱下独立基础的设计内容和步骤以及主要检验计算内容和方法，并了解现行规范的有关规定。
用于铁路桥涵路基及地基设计（TB1000 2.5-2005），初步具备独立设计地基的能力。
2设计要求和内容。
基本资料：地质资料和上部荷载：柱下独立基础，柱段600 mm×400 mm。
当考虑主荷载和附加荷载时，地基竖向荷载为FK＝800 kN，弯矩为250kN·m。
地基土剖面如图1所示。
地基土的特殊力学性能指标见表1。
1表1地基土层物理力学性能指标N土层名称埋深（m）容重γ（kn/m3）含水量ω（%）孔隙率E压缩模量基本承载力〔0〕（kPa）＜1杂土2.51627.80.814560＜2＞粉质粘土150183880.67.5280图1地面质量剖面2。
设计方案建议采用刚性基础或柔性基础作为基础设计。
①采用刚性基础，确定基础埋深，设计刚性基础。
②采用柔性基础，席高0.8m，地基埋深与基础尺寸相同。
设计一个柔性基础（检查地基高度，检查抗弯和加固）。
三。
设计依据：①铁路桥涵路基及地基设计规范（TB1000 2.5-2005）4。
检查并计算设计要求的相关内容，设计满足刚性和柔性要求的基础，并绘制基础截面、平面图和加固图。
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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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。
地质报告如下表所示：土容重含水液抗剪强度压缩比贯入层层底埋孔隙比性模量编土层名称深（m）(kN量e指C(kP°(MPa阻力号/m3)w(%)数a))(MPa)0.30(2② 褐黄色粉质粘土 2.018.027.80.81481）25(18) 6.40.59灰色淤泥质粉质 1.14(9③粘土 6.017.838.8 1.0918.8)19(13) 4.50.57④ 灰色淤泥质粘土14.917.053.1 1.51 1.12(810(7) 2.10.6229.4)灰 -褐色粉质粘0.16(1⑤土20.018.035.4 1.0280 1.2)18(13) 4.8 2.27暗绿色草黄粉质0.36(2⑥粘土24.018.524.70.7131 5.2)25(18)7.8 4.76⑧灰色粉质粘土>34.018.035.5 1.020.22(122(13) 4.987 3.0)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：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 ： L 0=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 p Σq sia L i=2270*0.4 2+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 2.0m ，则有：作用在承台顶面的土体荷载 ：Gk=18*2.0*3.0*2.0=216KNnFG7460 /1.35 2164.25所以桩数为 ：Ra1300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 k216n7460 /1.351148<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 K xi7460 /1.35216(840 /1.35) 1.111481411289KN54 1.11.1<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和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 ＝ 0.09ie查书上所给表有 ：c ＝0.110，c ＝0.630由A ci＝5.41m2， A ce＝2×3－5.412＝0.59m2得i A i cA ecccce c＝ 0.11 5.41 0.63 0.59 ＝0.161c6 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 ：QukQckQ ukq ckAcRspcspcsp c sp cn＝ (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和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和平均附加应力，由 P 1i 和 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 .i1i2i) i1i)△ S ＝∑ (e －e ×h/ (1+ e（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 ）采用分层总和法计算如下表所示 ：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=27.26cm桩端平面以下沉降计算表自重应分层点分层厚应力系深度深宽比编号度力 czi数zi(m)z/bhi (m)（KPa ）ɑi023.923.9189.70 1.00 10.80.8196.20.40.9772 1.60.8202.80.80.6953 2.40.8209.4 1.20.4624 3.20.8215.9 1.60.3485 4.00.8222.5 2.00.2706 4.80.8229.0 2.40.2167 5.60.8235.6 2.80.1738 6.40.8246.1 3.20.142 97.20.8256.7 3.60.117 108.00.8263.26 4.00.102 118.80.8269.82 4.40.095 129.60.8276.36 4.80.089附加应力zi(kPa)536.3524.3372.9247.9186.7144.9115.992.876.262.854.7350.9747.76平均自平均附重应力加应力总的平均应力czi zi(KPa)（KPa ）(kPa)192.95 530.3723.3199.5 448.6648.1206.1 310.4516.5212.65 217.3429.9219.2 165.8385225.75 130.4356.2232.3 104.35336.7240.8584.5325.4251.469.5320.9259.98 58.765318.7266.54 52.85319.4273.09 49.365322.5孔隙比分层沉降量Si(cm)e1i e2i0.8050.776 1.290.8150.779 1.590.8260.781 1.970.8690.789 3.420.8760.801 3.200.8860.826 2.550.8950.813 3.460.8960.825 3.000.8960.826 2.950.8860.826 2.550.8560.826 1.290.8430.815 1.22七、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/mm 2，f t = 1.43N/mm 2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 : M 0y = M y＋V x·H = 840.00＋0.00× 1.40 = 840.00kN·m2．基桩净反力设计值：N= F/n M± ·y/∑yj 2±M0y·x/∑x2i0x i2i jN= F/n＋M0y ·x/∑x11j=7460.00/5＋ 840.00×(-1.10)/4.84 = 1301.092= 7460.00/5＋ 840.00×1.10/4.84 = 1682.91kN N 3 = F/n ＋M 0y ·x 3/∑x j 2= 7460.00/5＋ 840.00×0.00/4.84 = 1492.00kN N 4 = F/n ＋M 0y ·x 4/∑x j 2= 7460.00/5＋ 840.00×(-1.10)/4.84 = 1301.09kN N 5 = F/n ＋M 0y ·x 5/∑x j 2= 7460.00/5＋ 840.00×1.10/4.84 = 1682.91 kN3．承台受柱冲切验算 ：F ≤2[β ·(b ＋a )＋β · ＋a )] ·β0x c 0y 0y (hc0x·f ·hlhp t 0X 方向上自柱边到最近桩边的水平距离 ：a 0x = 0.50 m y 方向上自柱边到最近桩边的水平距离 ：a 0y = 0.10 m承台有效高度 ：h 0 = 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 ：λ = a /h = 0.50/1.33 =0x 0x 00.38 Y 方向冲跨比 ：λ = a /h 0 = 0.10/1.33 =0y 0y0.08 λ取 λ0y = 0.20y < 0.2X 方向冲切系数 ：β = 0.84/(＋ 0.2) = 0.84/(0.38＋0.2) = 1.460x0xY 方向冲切系数 ：β = 0.84/(＋ 0.2) = 0.84/(0.20＋0.2) = 2.100y0y2[ β · ＋a＋β ·＋ a )] ·β··0x (H c 0y )0y(Bc0xhp f t h= 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。