基础工程独立浅基础课程设计

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：建筑工程1班

年级：2013 级

学号：

姓名：张旭

指导教师：

西南交通大学

2016年4 月10 日

课程设计任务书

专业建筑工程姓名张旭学号 2013 开题日期： 2016年 4 月2 日完成日期： 2016年 4月 20日

题目柱下钢筋混凝土独立基础

一、设计的目的

通过该设计使学生初步掌握柱下钢筋混凝土独立基础（浅基础）的设计方法，设计思路，熟练浅基础设计的计算理论及具体步骤。通过该课程设计的联系，达到应用浅基础的设计理

论解决工程实际问题的目的。

二、设计的内容及要求

1、选择浅基础具体类型；

2、拟定基础埋深d、基础高度h和立面型式；

3、计算地基承载力、基础底面积并判断是否满足设计要求；并进行地基基础检算；

4、计算并分析设计基础是否满足抗冲切、抗弯承载力（并有配筋计算分析）等；

5、用CAD绘制施工图，包括立面、剖面、平面图；

6、并作简单的施工说明；

7、图文排版按照教务网上有关“毕业设计排版要求”一致。

三、指导教师评语

四、成绩ＡＢＣＤ

指导教师 (签章)

２０１6年月日

目录

第一部分课程设计资料............................................................................................................ - 4 - 1.1 设计题目.............................................................................................................................. - 4 - 1.2 设计资料.............................................................................................................................. - 4 -

1) 地形................................................................................................................................ - 4 -

2) 工程地质资料................................................................................................................ - 4 - 1.3 水文资料为.......................................................................................................................... - 5 - 1.4 上部结构资料...................................................................................................................... - 5 - 1.5 材料...................................................................................................................................... - 5 - 1.6 分组...................................................................................................................................... - 5 - 第二部分课程设计.................................................................................................................... - 6 - 2.1 柱子以及荷载....................................................................................................................... - 6 - 2.1.1 选择柱子（⑦—B）..................................................................................................... - 6 - 2.1.2 柱下荷载 ....................................................................................................................... - 6 - 2.2 基础材料及立面形式........................................................................................................... - 6 - 2.3 确定持力层选择及基础埋置深度d.................................................................................... - 6 - 2.4 具体设计计算.......................................................................................... 错误！未定义书签。

1) 已知常用数据 ................................................................................... 错误！未定义书签。

2) 地基承载力特征值的确定 ............................................................... 错误！未定义书签。

3) 基础底面尺寸................................................................................... 错误！未定义书签。

4) 基础高度的确定............................................................................... 错误！未定义书签。

5) 内力计算........................................................................................... 错误！未定义书签。

6) 抗弯钢筋的配置............................................................................... 错误！未定义书签。

7) 基础施工图....................................................................................... 错误！未定义书签。

2.5 相邻轴线（A、C轴）柱底尺寸设计..................................................... 错误！未定义书签。

1) 地基承载力特征值的确定............................................................... 错误！未定义书签。

2) 基础底面尺寸（A轴）.................................................................... 错误！未定义书签。

3) 基础底面尺寸（C轴，基底承载力特征值同A轴）.................... 错误！未定义书签。

第一部分课程设计资料

1.1设计题目

柱下钢筋混凝土独立基础

1.2设计资料

1)地形

拟建建筑场地平整

2)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，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130kN/m2；

③粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180kN/m2；

④全风化砂质泥岩：厚2.7m，承载力特征值fak=240kN/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；

地基岩土物理力学参数表表2.1

地

层

代号土

名

天然地基土

厚度

重度

（γ）

孔隙比

（e）

凝聚力

（c）

内摩

擦角

（Φ）

压缩

系数

(a1-2)

压缩

模量

（Es）

抗压

强度

（frk

）

承载

力特

征值

（fak

）m KN/m3KPa度1

MPa MPa MPa KPa

①杂填土0.5 18

②粉质粘土 1.2 20 0.65 34 13 0.20 10.0 130

③粘土 1.5 19.4 0.58 25 23 0.22 8.2 180 ④

全风化砂

质泥岩

2.7 21 22 30 0.8 240

⑤强风化砂 3.0 22 20 25 3.0 300

1.3

水文资料为

地下水对混凝土无侵蚀性。地下水位深度：位于地表下1.5m 。 1.4 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 。柱网布置见图1，图1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1 柱网平面图

上部结构作用在柱底的荷载标准值，荷载效应基本组合设计值见EXCEL 1.5 材料

上部结构作用在柱底的

混凝土等级C25~C30，钢筋Ⅰ、Ⅱ级。

质泥岩

⑥

中风化砂质

4.0

24

15 40

4.0 620

第二部分 课程设计

2.1 柱子以及荷载

2.1.1 选择柱子（⑦—B ）

根据班级分配，本设计为⑦—B 柱子。

2.1.2

柱下荷载

柱底所受荷载 表4

项目 F K (kN) M K (kN ·m) V K (kN) 标准值 1590 124 53 设计值

2012

130

62

2.2 基础材料及立面形式

选择“C25”混凝土，Ⅰ级（HPB300）钢筋，立面形式初步定为锥形。 则有：C25混凝土：kPa mm N f t 127027.12== Ⅰ级（HPB300）钢筋：MPa mm N f y 2702702==

2.3 确定持力层选择及基础埋置深度d

基础示意图

根据地质资料，综合考虑，选择第○

3层粘土层作为本基础的持力层，基础底面取至持力层下0.3m 处，则可得基础埋深为： 65.25.02.15.045.0=+++=d

2.4具体设计计算

1) 已知常用数据

基底以上基础、土等的平均重度 3/20m kN G =γ；

基底在地下水位以下时，水下部分采用浮重度 3w /10m kN =γ； 室内回填土的重度 3/5.17m kN =γ

由于选择粘土层作持力层，且孔隙比e=0.58 ,故基础埋深的地基承载力修正系数 6.1=d η；

基础垫层保护层厚度 d=50mm ；

受冲切截面的高度影响系数，当mm h 800≤时，0.1=hp β； C25混凝土:kPa 1270f t =；

Ⅰ级（HPB300）钢筋：MPa mm N f y 2702702== 2) 地基承载力特征值的确定

基底以上土的加权平均重度为：

3m /44.162.65

0.5

10)-(19.40.210)-(200.5180.4517.5m kN =?+?+?+?=

γ

持力层承载力特征值 a f (假设基础宽度小于等于3m ，不考虑基础宽度地基承载力修正系数)为:

236.55k P a 0.5-2.6516.441.61800.5-d f f m d k a'a =??+=+=）（）

（γη

3) 基础底面尺寸的确定

由

a

W W G A A F f h A -d 000k =+γγ得：

20m 15.8)

5.165.2(1065.22055.2361590=-?+?-=+-=

W W G a k h d f F A γγ

由于偏心不大，基础底面积按20%增大，

2

0m 78.915.82.12.1=?==A A

初选定基础底面积：

2278.99.9m 33.3l b m A >=?=?=

且33≤=l ，故不需要再对a f 进行修正。 验算持力层地基承载力： 基底以上基础、土等的自重：

[]kN G 4.4559.91.5)-0.45-2.65100.451.520k =??++?=（）（

假设基础高度为600mm,偏心距： 55.06

3

.360.08455.415900.653124e k ==<=+?+=

b

基底最大压力：

kPa

f kPa b e A G F P a k k k k 86.28355.2362.12.166.236)3

.308

.061(9.94.4551590)61(max .=?=<=?++=++=

满足要求

所以基础面积确定为233.3b m l ?=?。

4) 基础高度的确定

柱底荷载效应基本组合设计值：

F= 2012 kN M= 130 kN ·m V= 62kN 净偏心距为：

08.020126.0621300=?+==

F M e

基础边缘的最大和最小反力为：

kPa

kPa

b e A F P j j 67.17379.232)3.308.061(9.92012)61(0min

.max

.=

?±=?±= 由上部荷载资料可知，上部结构为多层全现浇框架结构，故宜选现浇独立基础，且按要求立面形式初步选为锥形。

初步拟定基础高度h=600mm ，按地基规范要求，铺设垫层时保护层厚度不小于40mm ，假设钢筋重心到混凝土外表面的距离为50mm ，故基础的有效高度mm h 550506000=-=。且由设计资料知：

m b a t t 5.0== m mm b 3.33300== m mm l 33000==

则:36.155.025.020=≤=?+=+l h a t

2

2

200 2.060.55-2

0.5-23-3)0.55-20.5-23.3()22()22(m h a l l h b b A t t l =?=---?--=）（ m h a a t b 6.120=+=

m a a a b t m 05..12

6

.15.02=+=+=

因偏心受压，kPa P P j j 79.232max .== 则:kN A P F l j L 55.47906.279.232=?=?=

kN h a f m t hp 30.51355.005.112700.17.07.00=????=β 07.0h a f F m t hp l β≤，且比较经济合理

故能够满足抗冲切承载力要求，所以基础高度确定为600mm 。

（第一次选择的高度为800mm ，算得369.74<833.44，很大一部分承载力不能发挥，后改为600mm ，更合理）

5) 内力计算

已知数据：m b 3.3= mm b c 5.0= mm h 600= 08.0=e

t t b b m a a ====/

/

5.0 m b b a 4.12

/

=-=Ⅰ 控制截面在柱边，即上图的Ⅰ-Ⅰ及Ⅱ-Ⅱ截面 由于台阶的高宽比为：5.233.26

.025

.03.32<=?-=-h b b c 且偏心距6

b

e < 故：

Pa

P P a b P P j j j 272.83k 173.67-232.793

.34

.13.367.173b min ,max .min .=?-+=--+

=）

（）（Ⅰ

Ⅰ

[]

[]m

l P P P P a l a M j j ?=?++?+???=

-+++=479.95kN 3.0207.71-232.79)71.20779.232()5.00.32(4.112

1

)(212

12max .max ./2

）（）（）（ⅠⅠⅠⅠ m

kN P P b b a l M j j ?=+?+??-=++-=407.23173.67232.79)5.03.32()5.00.3(48

1)

(24812min .max ./2

/）（）（）（Ⅱ 6) 抗弯钢筋配置

选用Ⅰ级（HPB300）钢筋，

MPa

mm N y 270/270f 2==

由0

9.0h f M A y S =

得：

沿长边方向：2

6

35915502700.910479.95mm A S =???=Ⅰ 选用16@19018Φ实配面

积36182

mm 。故实际的

mm d a h h 552216

4060020=--=-

-=，大于原先假定

的550mm ，上述钢筋显然满足要求。

沿短边方向的钢筋应该置于长边钢筋之上，并假设采用10Φ钢筋，故

mm d d a h h 5392/0=---=，则2

6

3109mm 5392700.910407.23=???=ⅡS A 选10@140

22Φ实配面积31422

mm 。

7) 基础施工图

2.5 相邻轴线（A 、C 轴）柱底尺寸设计

1) 地基承载力特征值的确定

基础埋深：

m d 425.25.02.15.0245

.0=+++=

基底以上土的平均重度：

3

m /35.16425

.25.0)104.19(2.0)1020(1205.018245

.05.17m kN =?-+?-+?+?+?

=γ 则可得：kPa

f a 36.230)5.0425.2(35.166.1180=-??+=

2) 基础底面尺寸（A 轴）

由荷载资料kN F 980k = m kN M K ?=145 kN V k 47=

则：

2

k 020.57

.010425.22036.230980

m h d f F A w w G a =?+?-=+-=

γγ

由于偏心不大，故按20%增大：20 6.23m 2.1==A A

初选定基础底面积：22 6.236.4m 23.2l b m A >=?=?= 且32≤=l ，故不需要再对a f 进行修正。 验算持力层地基承载力： 基底以上基础、土等的自重：

kN G 265.66.40.71020.451.520k =???

?

????++?=）（

假设基础高度为600mm,偏心距： 35.06

3.260.14265.69800.647145e k ==<=+?+=

b

基底最大压力：

kPa

f kPa b e A G F P a k k k k 43.27636.2302.12.1245.71)2

.3.14

061(6.4265.6980)61(max .=?=<=?++=++=

满足要求

所以基础面积确定为222.3b m l ?=? 3) 基础底面尺寸(C 轴)

由荷载资料kN F 1252k = m kN M K ?=234 kN V k 64= 则：2k 0 6.637

.010425.22036.2301252

m h d f F A w w G a =?+?-=+-=

γγ

由于偏心不大，故按20%增大：207.96m 2.1==A A

初选定基础底面积：227.968.00m 24l b m A >=?=?= 且32≤=l ，故不需要再对a f 进行修正。 验算持力层地基承载力： 基底以上基础、土等的自重：

kN G 265.66.40.71020.451.520k =???

?

????++?=）（

假设基础高度为600mm,偏心距： 67.06

4

60.18265.612520.664234e k ==<=+?+=

b

基底最大压力：

kPa

f kPa b e A G F P a k k k k 43.27636.2302.12.1240.92)4

.18

061(8265.61252)61(max .=?=<=?++=++=

满足要求

所以基础面积确定为224b m l ?=?

2.6 草纸验算过程

查附页