柱下钢筋混凝土独立基础设计例题
扩展基础计算题
Mk=225kN·m
152.5kPa
粉质素填土 粉质粘土
0 1
2m
淤 泥 砾 砂
2 3
（2）沉降经验系数 s 的确定
Es Ai E si
A
i
zii zi 1i 1 p0 zi i zi 1 i 1 / Esi
Pk max
1 2 1 W lb 2 2.52 2.08m3 基础底面的抵抗矩： 6 6
Fk Gk M k 1050 300 354kPa 1.2 f a 299kPa A W 2.5 2 2.08
不满足强度要求，调整基础底面积再计算， 取基底面积为3m×2m
基底平均压力： Fk Gk 900 180 pk 180kPa A 6 基础底面处土的自重应力：
cd 17.9 1 19.2 0.5 27.5kPa
则基础底面处的附加压力： p0 pk cz 180 27.5 152.5kPa 下卧层顶面处自重应力 cz 17.9 1 19.2 2 56.3kPa
例题：某场地的土层分布及各土层中点处标准贯入击数 如图所示。该地区抗震设防烈度为8度，由《抗震规范》
查得的设计地震分组
组别为第一组。基础 埋深按2．0 m考虑。 试按《抗震规范》判 别该场地土层的液化 可能性以及场地的液 化等级。
1．初判
根据地质年代，土层④可判为不液化土层， 其他土层判别如下： 由图可知dw=1.0 m，du=2.0 m。 对土层①，d。=0， 查表得do=8.0 m， 液化可能性。 对土层②，d。=0，查表得do=7.0 m， 计算结果不能排除液化可能性。 对土层③，d。=0，查表得do=8.0 m，不能排除液化可能性。
柱下独立基础设计实例
p j ,max p j ,I
p j,max p j,I l 650.3kN m
As , I
MI 0.9 f y h0
3521 .1mm 2
M II
1 48
l a
2
2b b
p j,max p j,min
336kN m
AsII
M II 0.9 f yh0
1819mm2
2.2
(20
10) 0.5
16.36kN
/
m3
持力层特征承载力值fa：
fa fak d m d 0.5 224.5kPa
4.初步选择基底尺寸
柱底荷载标准值为：Nk=1535kN,Mk=335kN,Vk=109kN
计算基础和回填土重Gk时的基础埋置深度为：
d d左 d右 2.425m 2
要
再
对
f
a
进
行
修
正
。
180 0.3 (20 10) 3.6 - 31.6 (0.7 10 1.725 20) 2.2 0.5 294.68kPa
5、验算持力层承载力
基础和回填土重Gk为：
Gk mdA 0.7 10 1.725 2010.08 418.32kN
偏心距ek为：
ek
Mk Nk Gk
取基础底面高时最好取至持力层下0.5m，本设计取③号土层为持力层，因此考虑取 室外地坪至基础底面的基础埋置深度d=0.5+1.2+0.5=2.2m
3、地基承载力特征值
根据黏土e=0.58，IL=0.78，查表得ηb=0.3，ηd=1.6。
基底以上土的加权平均重度为：
m
18 0.5
20 1
20
基础工程浅基础例题
例1：某柱下独立基础，基础底面尺寸3.0m ×2.5m ，上部结构传至基础的荷载效应：轴向荷载KN F k 1650=，基础埋深1.5m （不考虑相邻基础荷载的影响）。
解：基底压力计算：KPa A G F p k k k 2505.20.35.15.20.3201650=⨯⨯⨯⨯+=+= 基底附加应力：KPa p p c k 222195.12500=⨯-=-=σ按《建筑地基基础设计规范》，无相邻荷载影响，基础宽度1～30m 范围内，有地基变形沉降计算深度：m b b z n 33.5)5.2ln 4.05.2(5.2)ln 4.05.2(=-⨯=-=计算地基最终变形量的沉降经验系数由计算深度范围内土层压缩模量的当量值确定。
其压缩模量的当量值：∑∑=-siii s E A A E i A 为附加应力图形面积011)(p z z A i i i i i ••-•=----αα 基底下6m 深度内主压缩层有两层土：基础按矩形基础，2.15.2/0.3/==b l ，查表基础底面处：00=z ；查均布矩形基础角点下的平均附加应力系数表，得到： 25.00=-α粘土层底面： 15.2/5.2/,5.21===b z z ，查表1822.02=-α基础底面下6m 处：4.25.2/6/,61===b z z ，查表1036.03=-α 00000111822.1)01822.045.2()(p p p z z A =•-⨯⨯=••-•=--αα000112226644.0)1822.045.21036.046()(p p p z z A =•⨯⨯-⨯⨯=••-•=--ααMPa E A A E si ii s 0.52.76644.05.4822.16644.0822.1=++==∑∑- 地基沉降经验系数：2.1)45(470.13.13.1=-⨯---=s ψ例2：某建筑场地，地质资料如下：地表下第一层土为杂填土，厚2m ，重度16KN/m 3；第二层土，粉土厚4.5m ，粘粒含量%14=c ρ，饱和重度19.6KN/m 3，E s =7.2MPa ，试验测得地基承载力特征值KPa f ak 165=；其下为较厚的淤泥质粘土：重度19KN/m 3，E s =2.4MPa ，地基承载力特征值KPa f ak 85=。
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。
柱下独立基础课程设计
基础工程课程设计任务书题目：钢筋混凝土柱下独立基础设计专业：土木工程（建筑工程）班级：姓名：学号：指导教师：时间：一、设计目的与题目1、设计目的课程设计是高等教育中一直强调和重视的教学实践环节，是土木工程专业最重要的专业基础课程之一。
《基础工程课程设计》是学生在学习《土力学》、《钢筋混凝土结构》和《基础工程》的基础上，综合应用所学的理论知识，完成基础设计任务。
该课程设计的主要目的是经过本课程设计的学习，要求学生能够掌握大、中型建筑物的地基基础设计方法。
本课程的主要任务是培养学生：（1）具备应用基础工程设计基础知识和基本理论解决实际问题的能力，掌握浅基础和深基础的选型和埋深的确定、设计、计算方法；（2）能够运用数学、力学、土力学等知识对基础的基本构件进行受力分析及公式推导，建立基本公式，并正确地通过验算过程进行优化和改进；（3）能够结合行业背景进行设计，解决工程中基本构件的截面设计及承载力校核问题，以及地基承载力的确定、地基变形沉降校验问题；（4）能够熟练使用专业相关规范和图集，结合本课程的知识，结合区域特点，提出复杂工程问题的解决方案，能够处理实际工程问题。
（5）能够基于所学知识提出新型浅基础和深基础的结构，并按照规范要求进行内力分析和承载能力验算，论证设计过程和结果的合理性。
2、设计题目兰州市区某教学楼为五层钢筋混凝土框架结构，柱网布置如图1所示，试设计该基础。
二、设计条件1、场地工程地质条件：拟建场地地形平坦，地面高程在1525.20~1529.23m 之间。
本次勘察深度范围内，场地地层自上而下依次分布有：①杂填土层（Q4ml）：总体厚度0.50～2.50m。
黄褐色，土质不均匀，以粉土为主，含大量建筑垃圾、植物根系等，稍湿，稍密。
②黄土状粉土层（Q4al+pl）：埋深 1.50～4.50m，厚度0.20～6.30m，层面高程1522.09～1527.45。
褐黄色，土质较均匀，孔隙、虫孔较发育，具水平层理，无光泽反应，干强度低，韧性低，摇振反应中等，稍湿-湿，稍密。
柱下钢筋混凝土独立基础-课程设计
课程名称：《基础工程》设计题目：柱下钢筋混凝土独立基础院系：土木工程系专业：年级：学号：姓名：指导教师：2017 年4月20 日目录第一部分课程设计任务书 (2)（一）设计题目： (2)（二）设计资料： (2)（三）设计要求： (5)（四）设计内容 (5)第二部分设计步骤 (6)1、扩展基础可按下列步骤进行设计： (6)2、无筋扩展基础可按下列步骤进行设计： (6)第三部分设计说明书 (7)3.1 设计参数拟定 (7)3.1.1选择柱子，确定荷载 (7)3.1.2 基础材料及立面形式的选择 (7)3.1.3持力层的选择 (8)3.1.4基础埋置深度d的确定： (8)3.2 具体设计计算： (9)3.2.1 已知常用数据 (9)3.2.2 地基承载力特征值的确定 (9)3.2.3 计算作用在基础底面的荷载 (13)3.3基础底面尺寸的拟定 (14)3.3.1 基本要求 (14)3.1.2 基础底面的压力的确定公式 (15)3.1.3 轴心荷载下基础底面积尺寸的拟定 (16)3.1.4 偏心荷载作用下的基础底面尺寸的拟定 (18)4 持力层承载力的验算实例 (21)第一部分课程设计任务书（一）设计题目：柱下钢筋混凝土独立基础（二）设计资料：1、地形：拟建建筑场地平整；2、工程地质资料详见表2.1。
3、水文资料为：地下水对混凝土无侵蚀性。
后面实例的水位深度为1.5m个人的地下水位深度在下表中选择其一。
具体可由学习委员安排。
4、上部结构资料：上部结构为多层全现浇框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。
柱网布置见下图,图中仅画出了1-6列柱子，其余7-10列柱子和3-1列柱子对称。
图2-1 柱网平面图上部结构作用在柱底的荷载标准值见表2：上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合设计值见表3：柱底荷载标准值表25、材料：混凝土等级Ｃ25～C30，钢筋Ⅰ、Ⅱ级。
6、根据以上所给资料及学生人数，可划分为若干个组。
基础工程柱下独立基础设计
基础⼯程柱下独⽴基础设计任务书⼀、设计⽬的根据本课程教学⼤纲的要求，学⽣应通过本设计掌握天然地基上的浅基础设计的原理与⽅法，培养学⽣的分析问题、实际运算和绘制简单施⼯图的能⼒，以巩固和加强对基础设计原理的理解。
⼆、设计题⽬○B轴柱下钢筋砼独⽴基础设计三、设计分组成员四、设计资料（1）上部结构资料设计⼀多层现浇框架建筑物基础，按使⽤功能要求，上部结构的柱截⾯尺⼨设计为500×500mm2，室外地坪为天然地⾯，室内地坪标⾼⾼于室外地坪0.45m。
柱底荷载标准值如表1所⽰，柱⽹分布如图1所⽰。
表1图1（2）场地与地质条件资料建筑场地平整。
⾃上⽽下的⼟层依次如下：1号⼟层，杂填⼟，层厚0.5m，重度γ=18k N/m3。
2号⼟层，粘⼟，层厚2m，重度γ=19kN/m3，孔隙⽐e=0.68，液性指数为I l =0.78，可塑，稍湿，承载⼒特征值f ak=180kPa，压缩模量为15Mpa。
3号⼟层，淤泥⼟，重度γ=14k N/m3承载⼒特征值f ak=94kPa压缩模量为3Mpa。
（3）⽔⽂地质条件地下⽔位深度：位于地表以下2m处；地下⽔对混凝⼟结构⽆腐蚀性。
五、设计指导1、选择基础材料2、确定地基持⼒层与基础埋深3、确定地基承载⼒特征值4、确定基础底⾯尺⼨5、验算地基变形（需要验算沉降的验算沉降）6、确定基础⾼度h7、基础底板配筋计算书1、设计基本资料1.1⼟层结构：给定的场地条件如图2所⽰：1.2柱底荷载效应标准组合值: F 1730M 150m V 66K K K kN kN kN==?=1.3持⼒层的选择：持⼒层在此选⽤②号⼟层，根据已知资料可知该⼟层为粘⼟，层厚2m ，重度: 319/kN m γ=，孔隙⽐: e 0.68=，液性指数为: 0.78l I =，承载⼒特征值:180ak f kPa=,可塑，稍湿，压缩模量为15MPa 。
，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 。
地基基础设计实例
《地基基础》课程设计墙下条形基础课程设计一、墙下条形基础课程设计任务书（一）设计题目某教学楼采用毛石条形基础，教学楼建筑平面如图4-1所示，试设计该基础。
（二）设计资料⑴工程地质条件如图4-2所示。
杂填土 3KN/m 16=γ粉质粘土 3KN/m 18=γ3.0=b η a MP 10=s E6.1=d η 2KN/m 196=k f淤泥质土a 2MP =s E2KN/m 88=k f⑵室外设计地面-0.6m ，室外设计地面标高同天然地面标高。
图4-1平面图图4-2工程地质剖面图⑶由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙∑F1558.57，山墙∑F2168.61，内横墙∑F3162.68，内纵墙∑F41533.15。
⑷基础采用两种方案:(1) 采用M5水泥砂浆砌毛石;(2) 采用水泥砂浆M5, 砌10砖基础。
标准冻深为1.20m。
（三）设计内容⑴荷载计算（包括选计算单元、确定其宽度）。
⑵确定基础埋置深度。
⑶确定地基承载力特征值。
⑷确定基础的宽度和剖面尺寸。
⑸软弱下卧层强度验算。
（四）设计要求⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
(2)绘制施工图（两种方案的基础平面图和基础剖面图）(3)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。
二、墙下条形基础课程设计指导书（一）荷载计算 1.选定计算单元 对有门窗洞口的墙体，取洞口间墙体为计算单元；对无 门窗洞口的墙体，则可取1m 为计算单元（在计算书上应表示出来）。
2.荷载计算 计算每个计算单元上的竖向力值（已知竖向力值除以计算单元宽度）。
（二）确定基础埋置深度d50007-2002规定或经验确定0+（100~200）。
式中 ——设计冻深， Z 0·ψ·ψ·ψ； Z 0——标准冻深；ψ——土的类别对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-1； ψ ——土的冻胀性对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-2；ψ ——环境对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-3；（三）确定地基承载力特征值)5.0()3(m d b ak a -+-+=d b f f γηγη式中 ——修正后的地基承载力特征值（）； ——地基承载力特征值（已知）()；ηb 、ηb ——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（已知）； γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度(3)；γm ——基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度(3)； b ——基础底面宽度（m ），当小于3m 按3m 取值，大于6m 按6m 取值；d ——基础埋置深度（m ）。
墙下条形基础、柱下独立基础基础设计
墙下条形基础、柱下独立基础基础设计一、 墙下条形基础课程设计（1）荷载计算由题条件：外墙选取两窗中心线间的距离3.3m ，为计算单元宽度。
m kN m kN F F kk /26.169/3.357.5583.311===∑ 山墙：取1m 为计算单元宽度m kN m kN F F k k /61.168/161.168122===∑ 内横墙：取1m 为计算单元宽度m kN m kN FF k k /68.162/168.16213===∑ 内纵墙：取两门中心线间的距离8.26m 为计算单元宽度m kN m kN F F kk /61.185/26.815.153326.844===∑ （2）查表[1]得敦煌地区的标准冻深m Z 2.10=，按老师要求，一组基础埋置深度m D 3.1min =，首先假定基础埋深为1.3m ，假设b m 3<，无需宽度修正，查表得粉质粘土6.1=d η，则地基承载力修正为)5.0(-+=d f f m d ak a γη其中m γ=3/23.173.18.0185.06.1m kN =⨯+⨯ 解得：2/06.218m kN f a =（3）确定基础宽度 外纵墙：df F b a k G 1γ-≥ 解得：m b 865.01≥ 同理得 山墙：m b 862.02≥内横墙：m b 831.03≥内纵墙：m b 949.04≥求得条形基础宽度，即无需进行承载力宽度修正，（2）中成立。
统一取m b 1=。
（4）确定基础高度基础为条形毛石基础，采用M5水泥砂浆砌毛石，内横墙和内纵墙基础采用两层毛石，计算每层台阶的伸出宽度m b t 2.019.0424.01<=-=。
查表8.1.2[2]毛石基础宽高比的允许值，得tan α=5.1/1 计算基础宽度285.05.11424.01tan 40=⨯-=-≥αb b h m 根据灰石基础高度要求，得m h 5.0=，外纵墙和内纵墙基础亦采用两层毛石。
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。
柱下独立基础结构计算书
柱下独立基础结构设计1、设计题目：基础埋深按2.0m 计算地基承载力f ak =180kPa1）混凝土标号，钢筋级别自己确定2）柱尺寸为400×6003）计算出地基承载力4）验算基础抗冲切选用C20混凝土f t =1.1×103kN/mm 2,钢筋采用HRB400，f y =360kN/mm 2,地基土质按粉土计算，b η=0.3，d η=1.5，钢筋混凝土重度c γ=25kN/m,土的重度m γ=20kN/m.1、地基承载力验算：1）荷载计算：标准值 设计值N k =2000kN N=1.35N k =2700kNM k =60kN.m M=1.35M k =81kN.mV k =12.5kN V=1.35V k =16.88kNf a =f ak +b ηr(b-3)+d η(d-0.5)m γ假定基础宽度为3~6m则： f a =180+1.5×1.5×2.0=225kPaA ’≥d f N m a Kγ-=2202252000⨯-=10.8m 2选用l=b=3.6mA=l ×b=12.96m 2>10.08m 2 W=62bl =7.82)基底净反力平均值：P s =A N =26.32700=208.33kPa 柱截面尺寸：400×600系数：C1=s t t P f b b /6.0122+-=33.208/11006.016.06.322⨯+-=3.02 C1=st t P f b b /6.0122+-=3.07 基础有效高度：h 0=21(-b t +C b t +2) 解得：h 01=0.62 h 02=0.7h=h 0+保护层厚度故去h=800mm3)采用两级台阶，每阶高400mm,台阶宽度分别为800、750mm 则剪力产生弯矩M V =Vh=10kN.m∑M k =70kN.m ∑M=94.5kN.mG k =m γAd=518.4kN G=1.35G k =699.84kN e=k k F M ∑∑=0.035<6b 故 P max =W M A G N k k k ∑++=203.3kPa,P min =WM A G N k k k ∑-+=185.4kPa P max <f a =225kPa,满足地基承载力要求2、抗冲切验算：1)x 方向：柱与基础交界处（第二级台阶处） h 0=h-40=760mmA l =3.6×(0.8-0.7)+(3.6+2.2)×0.7/2=2.39m 2地基净反力：P max =W M A N -=8.75.946.327002+=220.5kPa Fl =P max A L =527kNa m =(a t +ab )/2=(0.6+0.6+2×0.76)/2=1.360.70h a f m t hp β=795.82kN>F l 满足抗冲切要求2)Y 方向柱与基础交接处（第二级台阶处） h 0=800-40=760mmA l =(b t +2h 0)(02h L L t --)+(02h L L t --)2=1.89m 2 a m =(a t +a b )/2=(0.4+0.4+2×0.76)÷2=1.160.70h a f m t hp β=0.7×1100×1.16×0.76=678.32kNF l =P max A L =416.75kN<0.70h a f m t hp β=678.32kN 满足抗冲切要求3）x 方向：第一级台阶处h 0=400-40=360mma m =(a t +ab )/2=(2.1+2.1+2×0.36)÷2=2.46A l =1.31m 2F l =P max A L =228.9kN0.70h a f m t hp β=0.7×1×1100×2.46×0.36=681.912kN>F l =228.9kN故满足抗冲切要求。
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 ]
《土力学与地基基础》课程设计任务书(河南建筑职业技术学院)
《土力学与地基基础》课程设计任务书一、课程设计的教学目的通过课程设计，使学生掌握钢筋混凝土墙下条形基础和柱下独立基础的理论知识和应用条件，能够初步选择基础方案，进行基础设计；能够绘制和识读基础结构施工图，增强解决工程实际问题的能力。
二、课程设计的内容和要求（一）柱下独立基础1.设计题目某多层现浇钢筋混凝土框架结构，房屋高度H=30m，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。
柱网布置如图所示，试进行柱下独立基础的设计。
2.上部结构传下来的荷载柱截面尺寸为500mm×500mm，上部结构作用在柱底的最不利荷载标准值见表1，上部结构作用在柱底的最不利荷载效应基本组合设计值见表2：柱底荷载标准值表1Fk (KN) Mk (KN•m) Vk (KN) 题号1 2 3 1 2 3 1 2 3柱底荷载效应基本组合设计值表2（二）墙下条形基础（锥形截面）1.设计题目某多层砖混结构，房屋高度H=15m，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。
结构平面布置如图所示，试进行墙下条形基础的设计。
2.上部结构传下来的荷载内外墙墙厚均为240mm，上部结构作用在墙底的最不利荷载标准值见表3，上部结构作用在墙底的最不利荷载效应基本组合设计值见表4。
墙底荷载标准值表3墙底荷载设计值表3（三）工程及水文地质材料1.工程地质条件该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察，工程地质资料自上而下依次为：①杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾；②粉质粘土：厚1.2m，承载力特征值fak=130KN/m2；③粘土：厚1.5m，承载力特征值fak=210KN/m2；④全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值fak=230KN/m2；⑤强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值fak=300KN/m2；⑥中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值fak=620KN/m2；建议持力层选第③层粘土层。
地基岩土物理力学参数表表52.水文地质资料地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位深度位于地表下3.5m，且属于不冻胀土。
柱下钢筋混凝土条形基础
虎丘塔建于五代，砖木塔身，由于多次遭遇火灾，现存已只是砖砌塔身，虎丘塔造型优美，质朴素雅，据文献资料记载，从明朝起，虎丘塔即已开始倾斜，至今，塔身已倾斜2.34米，由于倾斜，更增添了它的魅力和神秘感，称为古城苏州又一道与众不同的风景线。
从地基角度处理沉降方法
造价偏高，需要具备一定的施工条件
2、相对刚度的影响
两种极端 结构绝对柔性 结构绝对刚性 木结构、 排架结构 称这两种结构为“柔性结构。 整体弯曲
结构绝对刚性
体形简单，长高比很小，采用框架、剪力墙或筒体结构的高层建筑及其烟囱、水塔等高耸结构属于这种情况，称之为刚性结构。 沉降总在一条线上 局部弯曲
砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构，其刚度一般都是有限的称为相对刚性或弹性结构。 整体弯曲和局部弯曲叠加 沉降为一条曲线
基础底板宽：
按构造x1=0.5m，
内力分析
倒梁法 中心受荷，地基反力均布，qn=300kN/m， 以A|、B、C、D位支座，按弯距分配法分析三跨连续梁，计算弯距M和剪力V。
（2）剪力平衡法
按静力平衡条件计算内力 AB跨： 剪力为0，M最大 其余各截面计算方法相同
减轻不均匀沉降损害的措施 一般地说，地基发生变形即建筑物出现沉降是难以避免的，但是，过量的地基变形将使建筑物损坏或影响其使用功能；
02
据调查，软土地基上紧接高差超过一层的砌体承重结构房屋，低者很容易开裂。
因此，遇软弱地基时，要力求 (1)平面形状简单，如用“一”字形建筑物； (2)立面体型变化不宜过大，砌体承重结构房屋高差不直超过l-2层。
建筑物高低(或轻重)变化太大，地基各部分所受的荷载轻重不同，自然也容易出现过量的不均匀沉降。
底部钢筋不少1/3通长部置
箍筋6-12mm H0<350, 2肢箍 350-800, 4肢箍 >800, 6肢箍
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一、设计题目某教学楼为多层现浇框架结构，底层平面图布置如图一所示，已知上部结构传递至桩顶的荷载设计值为轴力N=1150KN，弯矩M=200KN·m，柱截面尺寸为800mm*600mm,土层分布及各土层的物理力学指标如表1所示，地下水距离地表2.0m,试设计此钢筋混凝土独立基础。
图1 底层平面布置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液性指数IL粘聚力（kpa）内摩擦角φ（°）压缩模量E（Mpa）①浅黄色粘土 5.0 19.4 27.8 0.79 0.23 33.0 18 11.9②褐黄色粉质粘土8.0 20.0 21.8 0.64 0.37 20.0 21.0 8.1③强风化泥质砂岩15.0 25.0 68.0 25.0 24.9二、主要内容（1）确定基础埋置深度（2）确定地基承载力特征值（3）确定基础地面尺寸（4）确定基础的高度（5）基础底板的配筋计算（6）绘制施工图（平面图，详图）三、具体要求（1）结构设计必须依据最新出版的有关技术规范或教程，设计图纸必须符合建筑制图国家标准，图面整洁美观，可采用手工或者Autocad软件绘制。
（2）设计说明书要求论据充分、调理清楚、文正句通，可采用手工抄写或电脑打印。
（3）必须严格遵守设计纪律，独立按时完成指导教师制定的各项设计任务，不得无故缺席或从事与设计无关的其它事务，有特殊情况必须经知道教师同意，否则作违纪处理。
四、完成后应上交的材料（1）基础平面布置图（1:100）（2）基础详图（底板配筋图、平面图、剖面图）（1:50）（3）设计说明书五、参考文献（1）《基础工程》，莫海鸿、杨小平等主编，中国建筑工业出版社。
（2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中国建筑工业出版社。
（3）《土力学》（陈仲颐、周景星、王洪瑾编著，清华大学出版社）。
指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日设计过程：一、确定基础埋置深度由《建筑地基基础设计规范》（GB500007-2002）（下称《规范》）可知，在满足地基稳定和变形要求的前提下，地基宜浅埋，而基础埋深不宜小于0.5m和基础宜埋置在地下水位以上。
故取基础埋深为h=1.0m。
则持力层为浅黄色粘土层。
二、确定地基承载力特征值《土力学》（陈仲颐、周景星、王洪瑾编著，清华大学出版社）表8-6 ，由浅黄色粘土力学指标e和I查得浅黄色粘土的承载力基本值f=245kPa.ak由于埋深大于0.5m ，需要对地基承载力进行修正（此处暂时忽略基础宽度的修正）：f a = f ak +ηd γm （d-0.5）=245+1.6*19.4*（1.0-0.5）=261kPa ηd =1.6，查《基础工程》承载力修正系数表得知 三、确定基础底面尺寸计算基础及其上土的重力G k 的基础埋置深度为： d=（1.0+1.0）/2=1.0m由于埋深范围内没有地下水，h w =0，初步基础底面面积为： A 0=F k /( f a -γG d)=1150/(261-20*1)=4.772㎡ 考虑荷载偏心，将基底面积初步增大20%，得： A=1.2 A 0=1.2*4.772=5.726㎡ 取基底长短边之比n=l/d=1.4，于是： b=n A /=4.1/726.5=2.02，取b=2.0m则l=1.4b=2.8m因b=2.0m<3.0m ，故f a 无需作宽度修正。
验算荷载偏心距e ：基底处的总竖向力：F k + G k =1150+20*2.8*2*1=1262kN 基底处的总力矩：M k =200kN ·m偏心距：e= M k /（F k + G k ）=200/1262=0.16m<l/6=0.47m 故可以。
验算基底最大压力P m ax kP m ax k = （F k + G k ）（1+6e/l ）/bl=1262*（1+6*0.16/2.8）/2.8*2=303kN<1.2 f a =313kN 可行，不需要调整底面尺寸。
四、确定基础的高度采用C20混凝土，HPB235级钢筋，查得f t =1.10N/mm 2，f y =210N/mm 2。
垫层用C10混凝土，厚度100mm ，各边伸出基础底面100mm 。
计算基底净反力设计值： P j =F/bl=1150/(2*2.8)=205.4kPa 净偏心距：e=M/F=200/1150=0.174m基底最大和最小净反力设计值：Pm axj =F(1+6e/l)/bl=205.4*(1+6*0.174/2.8)=282kPaPm inj =F(1+6e/l)/bl=205.4*(1-6*0.174/2.8)=129kPa基础高度①柱边截面取h=800mm，由于基础下面有垫层，混凝土保护层的厚度取45mm，故h=755mm，则b c +2h=0.6+2*0.755=2.11m>b=2.0m故用公式 Pm axj （l/2-ac/2-h）b≤0.7βhpft[(bc+h)h-（bc/2+h-b/2）2]进行验算。
式子左边：Pm axj （l/2-ac/2-h）b=282*(2.8/2-0.8/2-0.755)*2=138.18kN式子右边：0.7βhp ft[(bc+h)h-（bc/2+h-b/2）2]=0.7*0.98*1100*[(0.6+0.755)*0.755-(0.6/2+0.755-2/2)2]=880.6kN>138.18kN 故满足要求。
（βhp —受冲切承载力截面高度影响系数，当基础高度h不大于800mm时，βhp取1.0,；当h大于或等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用，此处取0.98。
）有《规范》可知，当基础高度大于等于600mm而小于900mm时，阶梯型基础分两级，所以下阶h1=400mm，h01=355mm，取l1=1.6m，b1=1.2m。
②变阶处截面b 1+2h01=1.2+2*0.355=1.91m<b=2.0m故用公式Pm axj [(l/2-l1/2-h01)b-（b/2-b1/2-h01）2]≤0.7βhpft(b1+ h01)h01进行验算。
式子左边：Pm axj [(l/2-l1/2-h01)b-（b/2-b1/2-h01）2]=282*[(2.8/2-1.6/2-0.355)*2-(2/2-1.2/2-0.355) 2]=137.6kN 式子右边：0.7βhp ft(b1+ h01)h01=0.7*0.98*1100*(1.2+0.355)*0.355=416.6kN>137.6故满足要求。
五、基础底板的配筋计算计算基础长边方向的弯矩设计值，取1-1截面P1j =Pm inj+(l+ac)(Pm axj-Pm inj)/2l=129+(2.8+0.8)*(282-129)=227.4kPaM 1=1/48*[(Pm axj+P1j)(2b+bc)+(Pm axj-P1j)b](l-ac)2=1/48*[(282+227.4)*(2*2+0.6)+(282-227.4)*2](2.8-0.8)2=204.37kN·m 计算配筋面积：A1s =M1/(0.9fyh)=204.37/0.9*0.210*0.755=1432.2mm23-3截面P3j =Pm inj+(l+l1)(Pm axj-Pm inj)/2l=129+(2.8+1.6)*(282-129)=249.2kPaM 3=1/48*[(Pm axj+P3j)(2b+b1)+(Pm axj-P3j)b](l-l1)2=1/48*[(282+249.2)*(2*2+1.2)+(282-249.2)*2](2.8-1.6)2=84.8kN·m 计算配筋面积：A3s =M3/(0.9fyh01)=84.8/0.9*0.210*0.355=1263.9mm2比较A1s 和A3s，应按A1s配筋。
钢筋根数n=(2000-200)/200+1=10，所以现于2.0m宽度范围内配10φ14，放置下排，As=1539mm2>1432.2mm2。
计算基础短边方向的弯矩设计值，取2-2截面M 2=1/24*Pj(b-bc)2(2l+ac)=1/24*205.4*(2-0.6)2*(2*2.8+0.8)=107.4kN·m计算配筋面积:A2s =M2/(0.9fyh)=107.4/[0.9*0.210*(0.755-0.014)]=764.8mm24-4截面M 4=1/24*Pj(b-b1)2(2l+l1)=1/24*205.4*(2-1.2)2*(2*2.8+1.6)=39.4kN·m计算配筋面积：A4s =M2/(0.9fyh01)=39.4/[0.9*0.210*(0.355-0.014)]=607.8mm2比较A2s 和A4s，应按A2s配筋。
又因为由《规范》知，底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm和小于100mm。
当有垫层时，混凝土的保护层净厚度不应小于40mm，无垫层不应小于70mm。
纵向分布筋直径不小于8mm，间隔不大于300m，每延米分布钢筋的面积不小于受力钢筋面积的1/10。
按构造配筋，最少配筋条数nm in =(2800-200)/200+1=14。
配14φ10，放置上排，As=1099 mm2>764.8mm2。
基础配筋图见CAD图纸。