独立基础与双柱基础汇总

《基础工程》

课

程

设

计

计

算

书

班级：11级建筑二班

学号：1100506069

姓名：郭超超

设计任务书

一、设计资料

（一）工程概况

某五层办公楼，全框架结构。底层柱网平面如图所示，柱截面尺寸均为 500mm×500mm ，室内外高差为0.45m 。 （二）设计资料

1．气象条件

（1）温度：常年夏季平均气温16.3℃，冬季平均气温-8.6℃，夏季最高气温30℃，冬季最低气温-26.6℃。

（2）主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压W 0=0.35kN/m 2； （3）雨雪条件：基本雪压0.25 kN/m 2。 2．工程地质条件 （1）自地面而下

①素填土：厚1m ，3/18m kN =γ；②粉质粘土：厚9m ，3/8.18m kN =γ，

828.0=e ，52.0=l I ，MPa E a 5.7=，kPa c 15=， 20=? ，a k a kp f 280=；

③碎石土：很厚，中密。

（2）地下水：建设场地内地表以下无地下水；

（3）西宁地区标准冻深－1.16m ，最大冻深－1.34m ，土的冻胀类别属不冻胀。 3、荷载

（1）外柱：A 、D 轴，基础承受上部荷载

M kN M k ?=2201，kN V kN F k k 48178011==，。

（2）内柱：B 、C 轴，基础承受荷载

kN F k 15602=。

二、设计内容

1、设计③轴外柱下钢筋混凝土独立基础、内柱下双柱联合基础；

2、绘制基础平面布置图(1:100)、基础配筋图(1:30)，并编写施工说明； 三、设计步骤

1、选择基础的材料、类型和平面布置；

2、选择基础的埋置深度；

3、确定地基承载力特征值；

4、确定基础的底面尺寸；

5、进行基础结构设计（按基础布置进行内力分析、强度计算和满足构造要求）；

6、绘制基础施工图，提出施工说明；

四、设计要求

1、设计计算过程条理清楚，内容完整；

2、设计步骤合理，设计图纸清晰；

3、提交手写稿和打印稿计算说明书各一份，打印稿一律用A4纸打印，题目为三号黑体，标题用小四黑体，正文为小四宋体，1.25行间距。

4、手绘施工图，图纸一律用铅笔按比例绘制，要求线条清楚，绘图正确。。

五、进度和考核

集中设计一周，按百分制记分。

六、参考文献

1、华南理工大学等合编.基础工程.北京：中国建筑工业出版社,2008.

2、中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB50007－2011）.北京：中国建筑工业出版社,2011。

○

3轴外柱下基础

1. 基础材料，类型及布置

基础采用C30混泥土，HRB400级钢筋，采用柱下独立基础，预估基础高度800mm 。 2. 选择基础埋置深度

根据任务书要求和工程地质条件，

第一层土：填土，厚1m ；第二层土：粉质粘土，厚9m ，280=ak f kpa ； 第三层土：碎石土，很厚。

取基础底面高时最好取至持力层下0.5m ，由于软弱土层厚度1m ＜2m,取第二层土为持力层。

所以室外取地坪到基础底面为1+0.5=1.5m 。由此得基础剖面示意图如下：

图1基础剖面示意图

3.求地基承载力特征值

a

f

根据粉质粘土828.0=e ＜0.85，查表2.5得 3

.0=b η，

6

.1=d η

基底以上土的加权平均重度

3/3.185

.18

.185.0118m KN r m =?+?=

持力层承载力特征值

a

f

)5.05.1(3.186.1280)5.0(-??+=-+=d f f m d ak a γη

a KP 3.309=

（上式d 按室外地面算起）

4.确定基础的底面尺寸

（1）初步选择基底尺寸

取柱底荷载标准值：KN F k 1780=，m KN M k ?=220，KN V k 48= 计算基础和回填土重

k

G 时的基础埋深()m d 725.195.15.12

1

=+=

基础底面积：2048.620

725.13.3091780

m d f F A G a k =?-=?-=

γ

由于偏心不大，基础底面积按20％增大，即：

2078.748.62.12.1m A A =?==

取基底长短边之比n =l

b =2，于是b =√A

n =√7.782

=1.97m ，取b=2m ，l=nb=2×

2=4m 且m m b 30.2<=不需要再对a

f 进行修正。

（2）验算持力层地基承载力

回填土和基础重：

4220725.1???=??=A d G G k γ

KN 276= 偏心距： m l

m G F M e k

k k k 67.06

12.027617808.048220=<=+?+=

+=

，

m in >k P ，满足。

基底最大压力： ???

? ???+?+=???? ??++=

412.0610.8276178061max l e A

G F P k k

k k )16.371(2.126.303a a a KP f KP =<=

所以，最后确定基础底面面积长m 0.4，宽m 0.2。

（3）.计算基底净反力

取柱底荷载效应基本组合设计值：KN F 231417803.1=?=，

m KN M ?=?=27522025.1，KN V 4.62483.1=?=。

净偏心距 e 0=

M F

=

275+62.4×0.8

2314

=0.14m

基础边缘处的最大和最小净反力

)0

.414.061(0.20.42314)61(0max ,j min

,j ?±??=±=

l e lb F p

a a kP kP 99.34451.228=

（4）.基础高度(采用阶梯形基础)

柱边基础截面抗冲切验算（见图2）

图2 冲切验算简图

（a ）柱下冲切；（b ）变阶处冲切

m l 0.4=，m b 0.2=，m b c 5.0a c ==。初步选定基础高度mm h 800=，分两个

台阶，每阶高度均为400mm 。mm h 750)1040(8000=+-=（有垫层）。

m b m h b 0.2275.025.02b b 0c ===?+=+=，取m b 2b =

mm b m 12502

20005002b b b t =+=+=

因偏心受压，j p 取KPa p 99.349max ,j =

冲切力：

???

????????? ??---???? ??--=2

00max ,j 2222h b b b h a l P F c

c l

???

?

???????? ??---????? ??--?=2

75.025.020.20.275.025.020.499.349

KN 98.699=

抗冲切力：

75.0）75.05.0（1043.10.17.0）h b （7.03

00c ?+?

???=+h f t hp β KN KN 98.69984.938>=，满足

（5）.变阶处抗冲切验算

基础分两级，下阶?1=400mm ，?01=400?50=350mm ，

l 1≤12(l +a c )=1

2(4+0.5)=2.25m ，取l 1=2.2m

b 1≤12(b +b

c )=1

2

(2+0.5)=1.25m ，取b 1=1.2m

m b m h 0.295.135.022.12b 011=<=?+=+

冲切力：???

????????? ??---???? ??--=2

011

011max ,j 222l 2h b b b h l P F l

???

?

???????? ??---????? ??--?=2

35.022.120.20.235.022.220.499.349

KN 11.384=

抗冲切力：

35.055.11043.10.17.0b 7.0301?????=h f m t hp β

KN KN 11.38404.543>=，满足

（6）.配筋计算

选用的HRB400级钢筋，2/360mm N f y =

○

1 基础长边方向 ?-?截面（柱边） 柱边净反力：()min ,j max ,j min j ,j 2P P l

a l P P c

Ⅰ-++

= ()51.22899.3490

.425

.00.451.228-??++

=

a KP 84.296=

弯矩： M I =1

48[(P j ，max +P j ，I )+(2b +b c )+(P j ，max ?P j ，I )b]（l ?a c ）2

=

1

48

[(349.99+296.84)×(2×2+0.5)+（349.99?296.84）×2]×（4?0.5）2

m KN ?=97.769

26

0,3169750

3609.01097.7699.0mm h f M A y ⅠI

s =???== Ⅲ-Ⅲ 截面（变阶处）

P j,Ш=228.51+4+2.2

2×4×(349.99?228.51)=322.66K P a M Ш=

1

48

[(P j ，max +P j ，Ш)+(2b +b 1)+(P j ，max ?P j ，Ш)b]（l ?l 1）2 =1

48

[(349.99+322.26)+(2×2+1.2)+（349.99?322.26）×2]（4?2.2）2 m KN ?=19.241

26

01,2126350

3609.01019.2419.0mm h f M A y ⅢⅢ

s =???== 比较1,S A 和ⅢS A ,，应按1,S A 配筋，实际配21C 16@100

则钢筋根数：211100

2000

=+=

n ，2231694224mm mm A s ≥= ○

2 基础短边方向 因为该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取：()()a n KP P P P 25.28951.22899.3492

121

min .j max .j =+?=+=

Ⅱ－Ⅱ截面

M Ⅱ=1P j (b ?b c )2

（2l +a c ） =1

24×289.25×（2?0.5）2×（2×4+0.5）

= 230.5KN ·m

A s ，Ⅱ=M Ⅱ

0.9f y （?0?d ）

=

230.5×106

0.9×360×（750?16）

=969mm 2

Ⅳ－Ⅳ截面

M Ⅳ=

1

P j (b ?b 1)2(2l +l 1) =1

24

×289.25×（2?1.2）2×（2×4+2.2）

=78.68KN ·m

A s ，Ⅳ=

M Ⅳ

0.9f y （?0?d ）

=

78.68×106

0.9×360×（350?16）

=727mm 2

按构造要求配筋21C 12@200

则钢筋根数 211200

4000

=+=

n ，229692375211.113mm mm A s >=?= 5.基础配筋大样图：见施工图

③轴内柱下双柱联合基础设计 1.选用C30混泥土，HRB400级钢筋，采用双柱联合基础 2.选择基础埋置深度：（1.5m ）

3.确定地基承载力：f a =309.3KP a ，基础高度500mm

4.确定荷载的合力和合力作用点

（1）计算基底形心位置及基础长度（F k2=F 2k ）

mm

l KN 2400KN 4212221062F ，KN 2106156035.135.1122k 2

F F F

==?===?==，

由 0=∑B M 有 120l F Fx = 得 l 0=(1

3~2

3)l 1=0.8~1.6m ，取 l 0=1.5m 以合力作用点作为基底的形心，则基底长度为 ()()m 4.55.12.12x 200=+?=+=l l 此时基底压力均匀分布

（2）计算基础底面宽度 （荷载采用荷载效应标准组合） ()

()

m d f l G a 1.2725.1203.3094.53120

2b F k2

=?-?=

-=γ

（3）计算基础内力

基础沿纵向的净反力

P j =F bl =42122.1×5.4

=371.43KN ／m 2

m

KN P /78043.3711.2b j =?=

由剪力为 0 的截面确定最大弯矩的截面位置，假定弯矩最大截面至基础左 端距离为x 则2j b F x P V -=，当时0=V 有m b F x 7.27802106

p j

2===

最大负弯矩

()()m 9.3155.1-7.22106-7.27802

1

212022j max

?=???=--='KN l x F x bp M 最大正弯矩

5.8775.17802

12122

0j max =??====l bp M M M C B KN ·m

（4）确定基础高度

抗冲切强度验算： 考虑沿柱全周边的冲切作用

F l ≤0.7β?p f t u m ?0

取h=500mm ，?0=500?（40+10）=450mm

○

1 柱1: 冲切力 1j 2l A p F F -= a kp bl F p 43.3711

.24.54212

j =?==

破坏锥体实际底面积： ()()08.345.0250.045.0250

.05.1220001=?+????

? ??++=+???? ??++=h b h a l A c c m 2 上下周边平均值：

()35.5）45.05.0（45.0250.05.1222u 000=++???? ??++?=++???

? ??++=h b h a l c c m m F l =2106?371.43×3.08=962KN

0.7β?p f t u m ?0=0.7×1.0×1430×5.35×0.45=2410KN >F l =962KN （可以）

由于基础高度较大, 因此无需配置受剪钢筋

○

2 柱2的计算同柱1 ○

3 抗冲切验算： 计算截面在冲切破坏锥体底面边缘处： 07.0bh f V t c β≤

KN h a l b F V c 39045.025

.05.1780210621

P 00j 2=???

? ??++?-=???? ?

?

++

-= 满足＞95.94545.01.21043.10.17.07.030V

KN bh f t c =?????=β

5.配筋计算

○

1 纵向钢筋 A. 底面配筋：

26

0max 6019450

3609.0105.8779.0mm h f M A y s =???==

钢筋根数： 211100

100

2100=+-=

n

实际配筋： 226019＞1.79821.38021mm mm A s =?= 满足 即实配钢筋为21C 22@100 B.顶面配筋 26

0max 2167450

3609.0109.3159.0mm h f M A y s

=???='= 钢筋根数 211100

100

2100=+-=

n

实际配筋 222167＞9.3231mm mm A s = 满足 即实配钢筋为21C 14@100

○

2 横向配筋 基础横向宽度为b ，在柱下取一垂直于基础纵向的假想等效梁进行计算。（等效梁 宽度沿基础的纵向） A.柱1

等效梁宽度为m 84.045.075.05.075.00=?+=+=h a b c l 柱截面弯矩为

M =12F 2b (b?b c12

)2

=12×

21062.1

×(2.1?0.52

)2=320.91KN ·m

横向钢筋面积

2602272）14-450（3609.01091.320）

d -（9.0mm h f M A y s =???==

每米宽配筋面积 274.4204

.52272

mm l A A s s ===

'

钢筋根数 341160

100

5400=+-=

n

实际配筋 222272＞4.38451.11334mm mm A s =?= 满足 即实配钢筋为34C 12@160 B.柱2的计算同柱1

6.基础配筋大样图：见施工图