华中科技大学基础工程课程设计

框架柱下钢筋混凝土条形基础设计土木工程与力学学院
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目录
1.设计资料 (2)
2.设计任务 (2)
3.设计依据 (3)
4.计算过程 (3)
4.1选择基础的材料和埋置深度 (3)
4.2钢筋混凝土条形基础底面尺寸设计 (3)
4.3钢筋混凝土条形基础的剖面及构造设计 (4)
4.4钢筋混凝土条形基础的内力计算 (5)
4.5钢筋混凝土条形基础的配筋设计： (7)
4.5.1基础底板配筋计算 (8)
4.5.2基础梁配筋计算 (9)
4.5.1基础梁剪力计算 (10)
5.基础施工图绘制 (11)
框架柱下钢筋混凝土条形基础设计
1、设计资料
1. 场地工程地质资料：如图1和表1所示。

0.000
-1.600
-0.600杂填土
粉质粘土夹杂淤
泥质土
图1. 场地土层分布
黄红色粘性土
土层名称
含水量
w(%)
重度
γ(kN/m3)
比重
d s
液限
w L(%)
塑限
w P(%)
内聚力
c(kPa)
内摩擦角
φ（度）
压缩模量
E S1-2(MPa)
承载力特征值标
准值f ak(kPa) 杂填土16.8
粉质粘土28.0 18.5 2.71 28.8 18.4 12 15 4.55 120
黄红色粘性土 6.9 19.4 2.73 34.7 17.3 20 21 7.0 200
2. 柱距布置及各柱端传至基础顶面的荷载（设计值）如图2所示。

其中，M沿柱截面长边方向作用）
3. 各柱截面尺寸：按荷载大小自行拟定。

4. 柱底面标高：－0.5 m。

2、设计任务
1. 钢筋混凝土条形基础底面尺寸设计
2.钢筋混凝土条形基础的剖面及构造设计；
3. 钢筋混凝土条形基础的内力计算；
4. 钢筋混凝土条形基础的配筋设计；
5. 基础的施工图等绘制。

3、设计依据
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011） 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010） 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
4、计算过程
4.1. 选择基础的材料和埋置深度：
由于杂填土不能做持力层，且粉质粘土夹杂淤泥质土的承载力比较小，同时粉质粘土夹杂淤泥质土的厚度不大，故选择黄红色粘性土作为持力层。

基础埋深为1.6m 。

先进行地基承载力深度修正。

基础底面以上土的加权平均重度：
30.616.8118.5
17.8625/1.6
m kN m γ⨯+⨯=
=
根据地质勘查资料， 1.6d η=，故修正后的地基承载力特征值为：
(0.5)200 1.617.8625(1.60.5)231.438a ak d m f f d kPa ηγ=+-=+⨯⨯-=
为方便施工，各柱截面统一采用400mm 600mm ⨯。

柱和基础均采用C30混凝土，垫层采用C10素混凝土，厚度为100mm 。

4.2. 钢筋混凝土条形基础底面尺寸设计：
为了调整基底形心位置，使基地压力分布较为均匀，条形基础端部沿纵向从两端边柱往外伸，外伸长度为边跨跨距的0.25~0.30倍。

左端条形基础端部外伸长度为000.25~0.30l l
0.25 5.4~0.30 5.4 1.35m ~1.62m =⨯⨯=，取1.6m 。

按照双心重合原则计算右端条形基础外伸长度：
1
2
3
4
2000180010023006200kN F F F F F
=+++=+++=∑
对左端取矩，由
=02000 1.6+18007+10013.6+230020.270021015031062000M x ⇒⨯⨯⨯⨯++---⨯=∑
10.3210.320.6x m L m ⇒=⇒=⨯=
故右端条形基础端部外伸长度为20.6 1.6 5.4 6.6 6.60.4m ----=。

确定基础宽度：
3
33
620010 1.51()20.6(231.438
1020 1.610)
i
i
a
a G F G F
P f B m LB
L f d γ+⨯=
≤⇒≥≥=-⨯⨯-⨯⨯∑∑ 取 1.63B m m =<，地基承载力特征值不需要进行宽度修正。

地基承载力验算：
2000+1800+100+2300+2020.6 1.6 1.6220.1231.43820.6 1.6
i
a
F G P kPa f
kPa LB +⨯⨯⨯===≤=⨯∑
max
2
2
6
2000+1800+100+2300+2020.6 1.6 1.66(700210150310)
20.6 1.6 1.620.6224.1 1.2277.73i
i
a F G M p LB BL kPa f kPa
+=+⨯⨯⨯⨯+++=+
⨯⨯=≤=∑∑ min 2
2
62000+1800+100+2300+2020.6 1.6 1.66(700210150310)20.6 1.6 1.620.6
216.120
i
i
F G M
p LB BL kPa +=
-⨯⨯⨯⨯+++=-⨯⨯=>∑∑ 满足要求。

4.3.钢筋混凝土条形基础的剖面及构造设计：
柱底面标高为0.5m -，基础埋深为1.6m ，故肋梁高度为1.1m 。

素混凝土垫层为0.1m 。

肋
梁宽度11111
(~)(~)1100367~5503232
b h mm mm ==⨯=，取1=500b mm ，翼板厚度取250mm ，
采用变厚度翼板，其坡度为0.273。

基础剖面构造设计如下图：
4.4. 钢筋混凝土条形基础的内力计算：
柱和基础均采用C30混凝土，基础梁纵筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋，翼板受力筋和分布筋采用HPB300级钢筋。

基底净反力计算（按近似线性分布）： 基底平均净反力：
2000+1800+100+2300
188.1120.6 1.6
i
j
F P kPa LB
==
=⨯∑
沿L 方向净反力：
max 662006450(1)(1)192.0820.6 1.620.66200
i
i
i
i j i
F M
F M p kPa LB W
LB L F ⨯=
+=
+=⨯+=⨯⨯∑∑∑∑∑ min 662006450(1)(1)184.1320.6 1.620.66200
i
i
i
i j i
F M F M p kPa LB W LB L F ⨯=
-=-=⨯-=⨯⨯∑∑∑∑∑
沿基底纵向分布的基底边缘最大和最小线性净反力设计值为：
max 1.6192.08307.33/j bp kN m =⨯= min 1.6184.13294.61/j bp kN m =⨯=
采用倒梁法计算基础梁的内力：
用结构力学求解器进行计算，求解器建模如下：
计算结果：
从求解器中可以读出各支座反力，如下图：
可以看出，支座反力与柱子的轴力并不相等，相差超过20%，故需对计算模型进行调整。

采用“极大反力局部调整法”加以调整。

将各柱子轴力与支座反力的差值均匀分布在相应支座两侧各三分之一的跨度范围内（对边跨支座的悬臂跨则取全部），作为基底反力的调整值，
然后再按反力调整值作用下的连续梁计算内力，最后与算得的内力叠加。

经过2~3次调整后，基础梁的弯矩图，剪力图如下：
4.5. 钢筋混凝土条形基础的配筋设计：
按倒梁法计算连续基础的内力时，中间跨的计算跨度取为支座中心线间的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线的。

实际上，正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制界面应在支座边缘，内力设计值应以支座边缘截面为准，故取
弯矩设计值：02
c b M M V =- 剪力设计值：2
c b V V p
=- 各跨的弯矩剪力设计值如下表：
截面
l A r A
1
l B r B
2
l C r C
3
l D r D
弯矩设计值
()kN m
402.72 959.36 -393.72 325.82 515.75 -329.51 843.11 621.12 -1541.65
-144.40
42.52
剪力设计值
()kN
619.57 1097.43
——
744.08 811.00
——
-29.53 269.51
——
1625..28 94.47
4.5.1基础底板配筋计算：
底板混凝土保护层厚度取40mm ，底板钢筋采用HPB300级钢筋，初步选取A 10受力钢筋。

为简化计算，基础悬臂部分的净反力按最大净反力max 192.08j p kPa =，沿长度方向取单位长度计算，即1l m =，基础底板配筋计算简图如下图：
验算翼板厚度：
翼板有效高度0250405205800h mm mm =--=≤，故1/4
800(
)1800
hs β== 10192.080.551105.6440.70.71 1.432101000205.205j hs t p b l kN f h l kN β=⨯⨯=≤=⨯⨯⨯⨯=
翼板厚度满足要求；
悬臂板根部的最大弯矩设计值M 为：
22111
192.080.55129.122
j M p b l kN m =
=⨯⨯⨯= 基础受力钢筋截面面积s A 为：
62029.110584.20.90.9270205s y M A mm f h ⨯===⨯⨯
选用配筋A 10@100，22785584.2s A mm mm => 配筋率785100%0.196%0.15%2501600
s A A ρ=
=⨯=>⨯，满足最小配筋率要求； 纵向分布钢筋采用A 22s 8@250=201.064415%96.6A mm mm >⨯=， ，满足要求； 4.5.2基础梁配筋计算：
基础梁纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋，初步假定箍筋直径为10mm ，下部纵向受力钢筋直径为25mm ，经粗略计算，C 、D 支座之间的上部截面采用两排钢筋，其余截面均采用一排钢筋。

对于一层下部纵向钢筋：
025
110040101037.52
h mm =---=，取整01035h mm =；
对于一层上部纵向钢筋：
025
110040101037.52
h mm =---=，取整01035h mm =；
对于二层上部纵向钢筋：
025
11004010251012.52
h mm =----=，取整01010h mm =；
402.72
全梁通长布置，以A 支座的右截面控制截面，故梁底部的纵向钢筋为4C 25+3C 22。

4.5.3基础梁剪力计算：
基础梁宽度在350~800mm ，故采用四肢箍筋，选用四肢箍A 10@150，在支座
3
n l 范围内加密为A 10@100。

配箍率1,min 478.5 1.430.418%0.240.240.127%500150270sv t sv sv yv nA f bs f ρρ⨯===>==⨯=⨯ 满足要求；
对于D 支座左截面：
01010 2.024500
w h h b b ===≤ 00.250.25114.350010101805.3751625.28c c f bh kN V kN β=⨯⨯⨯⨯=>=
截面尺寸满足要求；
00.70.7 1.435001010505.5051625.28t f bh kN V kN =⨯⨯⨯=<=,故需计算配筋 根据已经配的4C 25+3C 22，可以利用3C 22以060角弯起，则弯起钢筋承担的剪力：
0.8sin 0.81140360284.33sb sb y s V A f kN α==⨯⨯= 要求混凝土和箍筋承担的剪力：
1625.28284.331340.95cs sb V V V kN =-=-=
3100478.50.7505.5051027010101361.7831340.95100
sv cs t yv nA V f bh f h kN kN s ⨯=+=⨯+⨯⨯=> 满足要求；
验算弯起点处的斜截面受剪承载力：
该处的剪力设计值由弯矩图可以读出为：=1100.89V
=1100.89<1361.783cs V V kN =，满足要求。

对于其他各支座截面：
01035 2.074500
w h h b b ===≤ 00.250.25114.350010351850.11625.28c c f bh kN V kN β=⨯⨯⨯⨯=>=，截面尺寸满足要求； 3100max 478.50.7518.021027010351395.4931097.43100
sv cs t yv nA V f bh f h kN V kN s ⨯=+=⨯+⨯⨯=>= 满足要求。

对于各跨间截面（考虑最不利的C 、D 间截面）：
01035 2.074500
w h h b b ===≤ 00.250.25114.350010101805.3751625.28c c f bh kN V kN β=⨯⨯⨯⨯=>=
截面尺寸满足要求；
3100max 478.50.7505.5051027010101076.357831.93150
sv cs t yv nA V f bh f h kN V kN s ⨯=+=⨯+⨯⨯=>= 满足要求 。

基础梁的腹板高度大于450mm ，故需在梁的两侧面沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且其间不大于200mm 。

现每侧配置5C 14,则有769/(5001035)0.148%0.1%⨯=>，满足要求。

5 .基础的施工图的绘制
另附施工图。