柱下独立基础课程设计例题

1 柱下独立基础课程设计

1.1设计资料

1.1.1地形

拟建建筑地形平整

1.1.2工程地质条件

自上而下土层依次如下：

①号土层：杂填土，层厚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ak f 130KPa =。 ③号土层：黏土，层厚1.5m ，可塑，稍湿，承载力特征值180ak f KPa =。 ④号土层：细砂，层厚2.7m ，中密，承载力特征值k 240Kpa a f =。 ⑤号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值300ak f KPa =。

1.1.3岩土设计参数

表1.1 地基岩土物理学参数

1.1.4水文地质条件

1) 拟建厂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 。

1.1.5上部结构材料

拟建建筑物为多层全现浇框架结构，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 。柱网布置图如图1.1所示：

1.1.6材料

混凝土强度等级为2530C C -，钢筋采用235HPB 、HPB335级。

1.1.7本人设计资料

本人分组情况为第二组第七个，根据分组要求及参考书柱底荷载效应标准组合值及柱底荷载效应基本组合值选用⑦题号B 轴柱底荷载.

①柱底荷载效应标准组合值:k K K F 1970KN M 242KN.m,V 95KN ===，。 ②柱底荷载效应基本组合值:k K K F 2562KN M 315KN.m,V 124KN ===，. 持力层选用④号土层，承载力特征值k F 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 。

1.2独立基础设计

1.2.1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 。

1.2.2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。你、拟建厂区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位于地表下1.5m 。

取基础底面高时最好取至持力层下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底面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m 。由此得基础剖面示意图，如图1.2所示。

基础剖面示意图

1.2.3求地基承载力特征值a f

根据细砂e=0.62.，l I =0.78，查表得b η=2.0，d η=3.0。基底以上土的加权平均重度为：

3180.5201(2010)0.2(19.410) 1.5(2110)0.5

13.683.7

m KN m γ?+?+-?+-?+-?=

持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度修正值）为

(0.5)240 3.013.68(3.70.5)371.328a ak d m f f d KPa ηγ=+-=+??-=

上式d 按室外地面算起。

1.2.4初步选择基底尺寸

取柱底荷载标准值：K 1970,242.,95KN K K F KN M KN m V ===。计算基础和回填土重K G 时的基础埋置深度为

d= 3.7 4.15m 2

+（）=3.925 基础底面积为

2K 0F 1970

A 6.24371.33 2.210 1.67520

a G m f d γ=

==--?-?

由于偏心不大，基础底面积按0200

增大，即

201.2 1.2 6.247.488A A m ==?=

初步选定基础底面积22.88 2.67.488A lb m ==?=，且b=2.6m ≤3m 不需要再对a f 进行修正。

1.2.5验算持力层地基承载力

基础和回填土重为

K G dA= 2.210+1.67520KN G γ=???（）7.488=415.58

偏心距

K K K K M 242L

e 0.1010.48F G 1970415.586

==<=++

K min P 0>，满足要求。

基底最大压力：

K K F G 61970415.5860.101

Pmax=

1)(1)385.62 1.2(445.593)A 10.08 2.88

K a e Kpa f KPa L ++?+=?+=<=（1.2.6计算基底反力

取柱底荷载效应基本组合设计值：

2562,315.,124F KN M KN m V KN ===。

静偏心距为

3151240.8e 0.162562

no M m N +?=

== 基础边缘处的最大和最小净反力为

max

min 16256260.16

()(1)456.2(228.12.88 2.6 2.88

n no n e F p Kpa Kpa lb l ±?=

=?±=?）

1.2.7基础高度

柱边基础截面抗冲切验算（见图1.3）

（a ）

（b ）

冲切验算简图

（a ）柱下冲切（b ）变阶处冲切

L=3.6m,b=2.6m,0.5,0.5t c c a b m a m ===。初步选定基础高度h=1000mm ，分两个台

阶，每阶段高度均为400mm 。0h 10004010950mm =-+=（）（有垫层），则取 b t 0a a 20.520.95 2.4 2.6h m =+=+?=<

取b a =2.4m 。因此，可得

5002400

145022

t b m a a a mm ++=

== 因偏心受压，max 456.2a n p p Kp =取，所以冲切为

2max 00F ()()2222c c l a b l b p h b h ??

=-----????

22.880.5 2.60.5456.2(

0.95) 2.6(0.95)284.212222KN ??

=?--?---=????

抗冲切力为

3hp 00.70.7 1.0 1.2710 1.450.951224.60284.2t m f a h KN KN β=?????=> 因此满足要求。

1.2.8变阶处抗冲剪验算

由于有

11011.5, 1.9,50050450t a b m a m h ====-=

所以012 1.520.45 2.4 2.6b t a a h m m =+=+?=<

2.4m.b a =取因此，可得m 1.5 2.2

a 1.9522

t b a a m ++=

== 冲切力为

2max 00F ()()2222c c l a b l b p h b h ??

=-----????

22.88 1.9 2.6 1.5456.2(0.45) 2.6(0.45)42.882222KN ??

=?--?---=????

抗冲切力为

3hp 00.70.7 1.0 1.2710 1.950.45780.1042.88t m f a h KN KN β=?????=> 因此满足要求。

1.2.9配筋计算

1) 基础长边方向。对于Ⅰ-Ⅰ截面，柱边净反力为

1min max min)(2c

n n n l a p p p p l

+=+

- 2.880.5

228.1(456.2228.1)321.052 2.88

Kpa +=+-=?

悬臂部分净反力平均值为

max 111

()(456.2321.05)388.63Kpa 22

n p p +=?+= 弯矩为

2max 1

11()()(2)242

n n c c p p M l a b b +=

388.63(2.880.5)(2 2.60.5)522.82.24

KN m =

??-??+= 6

2110522.82102911.840.90.9210950

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

对于Ⅲ-Ⅲ截面（变阶处），有

3min max min ()2n n n l a p p p p l

+=+

- 2.88 1.9

228.1(456.2228.1)359.55K 2 2.88

pa +=+?-=?

2max 3

3111()()(2)242

n n P P M l a b b +=-+

1456.2359.55 2.88 1.92 2.6 1.5109.36KN.m 242

+=??-??+（）（）=

23101109.36101285.830.90.9210450

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

比较3s A 和1s A ，应取1s A 配筋，实际配18@200φ，则钢筋根数为

2600

n 11420

+= 22254.51435632911.84s A mm mm =?=>

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

max min 11()456.2228.1342.15KPa 22

n n n P P P =+=?+=（）

与长边方向的配筋计算方法相同，对于Ⅱ-Ⅱ截面（柱边）的计算配筋值

221458.24s A mm =，Ⅳ-Ⅳ截面（变阶处）的计算配筋值221058.24s A mm =。因此

按2s A 在短边方向配筋，实际配12@140.φ钢筋根数为

2880

11718

n =

+= 22113.1171922.71458.24s A mm mm =?=>

1.2.10基础配筋大样图

基础配筋大样图如图A3图纸01所示。