双柱联合基础设计参考
《土力学与基础工程》课程设计任务书
一、设计资料
1、工程概况
某五层综合楼，全框架结构。底层柱网平面如图所示，柱截面尺寸均为
450mm ×450mm ，室内外高差为0.45m 。
2、地质资料
（1）地基土自上而下：
第一层：素填土，厚1m ，3/8.17m kN =γ；
第二层：粉质黏土，厚9m ，3/7.18m kN =γ，885.0=e ，MPa E s 5.7=，
c=15kp a , 020=?, a k a kp f 280=
第三层：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)、配筋图(1:30)，并编写施工说明；
三、设计步骤
1、确定基础的埋置深度
2、确定持力层承载力特征值；
3、按持力层承载力特征值确定基底尺寸；
4、基础结构设计；
5、绘制施工图并附施工说明。
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、计算说明书一律用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、赵明华主编，《土力学与基础工程》，武汉理工大学出版社。
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。
《土力学与地基工程》课程设计计算书
一、确定基础持力层及基础的类型
地基土自上而下分为两层，第一层为1.0m 厚的杂填土，第二层为9.0m 的粉质粘土，第三层为很厚的碎石类土。杂填土层成分较杂乱，均匀性较差，不能作持力层，将基础底部落在粉质粘土上，则可以采取浅基础形式。各框架柱的内力较大，且有弯矩、剪力作用，故采用钢筋混凝土基础（柔性基础）——A.D 轴为柱下钢筋混凝土独立基础，B.C 轴为双柱联合基础。
二、③轴外注下钢筋混凝土独立基础设计
1.基础埋置深度的确定：
根据任务书要求和工程地质资料，建筑场内地表以下无地下水，最大冻深-1.34m ；取基础底面高时最好取至持力层下0.5m ，本设计取第二层土为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为1+0.5=1.5m 。由此得基础剖面示意图如下：
2.确定地基承载力特征值a f
根据地质资料，查表得0.10
==d b ηη
基底以上土的加权平均重度
持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度的修正）
3.初步选择基底尺寸
<1>、取柱底荷载标准值： m 2201?=kN M k ，kN V kN F k k 48178011==，
计算基础和回填土重k G 时的基础埋深 基础底面积：21075.6725.12003.2981780m d f F A G a k =?-=?-=γ 由于偏心不大，基础底面积按20％增大，即：
初步选定基础底面面积24.84.25.3m b l A =?=?=，且m m b 34.2<=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：
偏心距： m l m G F M e k k k k 58.06
125.08.28917808.048220111=<=+?+=+=， 基底最大压力： ??? ???+?+=??
? ??++=5.3125.061.4.88.2891780611max l e A G F P k k
k k )64.357(2.12.299a a a KP f KP =<= 0min >k P ，满足
所以，最后确定基础底面尺寸为m m b l 4.25.3?=?
<3>、计算基底净反力n p
净偏心距 m F M e n 145.01780
8.048220k 1k 1=?+== 基础边缘处的最大和最小净反力
4.确定基础高度(采用阶梯形基础)
<1>、柱边基础截面抗冲切验算
m l 5.3=，m b 4.2=，m b a c t 45.0==，m a c 45.0=
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），混凝土采用C30，2/43.1mm N f t =，保护层为：40mm ；垫层：混凝土C15，厚100mm ，出基础边100mm 。
m b m h a a t b 4.295.175.0245.020=<=?+=+=，
因偏心受压，n p 取KPa p n 57.264max ,=
冲切力：
抗冲切力：
KN KN 87.4789.900>=，满足
<2>、变阶处抗冲切验算
m b a t 5.11==，m a 9.11=，mm h 3505040001=-=
m b m h a a t b 4.22.235.025.1201=<=?+=+=，取m a b 2.2= 冲切力：???
???????? ??---??? ??--=2011011max ,2222h b b b h a l P F n l =???
???????? ??---???? ??--?235.025.124.24.235.029.125.357.264 抗冲切力：
KN KN 1.28315.648>=，满足
5.配筋计算
选用的HRB335 级钢筋，2/300mm N f y =
偏心受压柱基础底板配筋计算简图
<1>、基础长边方向
1-1截面（柱边）
柱边净反力：()min ,max ,min ,2n n c n Ⅰn P P l
a l P P -++= 悬臂部分净反力平均值：
弯矩： ()()c c n b b a l p M +-=224
121 钢筋面积： 26
011,1.2428750
3009.0107.4919.0mm h f M A y s =???== 3-3 截面（变阶处）
变阶处净反力：()min ,max ,1min 3,2n n n n P P l
a l P P -++= 弯矩： ()()1213,max ,322241
b b a l P P M n n +-???
? ??+= 钢筋面积： 260133,6.3591350
3009.01041.3399.0mm h f M A y s =???== 比较1,S A 和3,S A ，应按23,6.3591mm A S =配筋
每米宽配筋面积235.14964
.26.3591mm b A A s s ==='， 配满足＞s s A mm A '=Φ21547130
@16 钢筋根数：191130
1002400=+-=n 实配钢筋面积满足＞2
26.35919.38201.20119mm mm A s =?= 即实配钢筋为130@1619Φ
<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 n n KP P P P 9.21124.15957.2642
121min .max .=+?=+= 2-2截面（柱边）
弯矩： ()()c c a l b b P M +-=224
2n 2 钢筋面积：26
022.1235750
3009.01012.2509.0mm h f M A y s =???== 4-4截面（变阶处）
弯矩： ()()121n 4224
a l
b b P M +-= 钢筋面积： 260144,5.673350
3009.01065.639.0mm h f M A y s =???== 比较2,S A 和4,S A ，应按22,2.1235mm A S =配筋，
每米宽配筋面积27.2284
.52.1235mm l A A s s ===' 配满足＞s s A mm A '=Φ2393200
@10 钢筋根数满足＞实配钢筋面积222.123514135.78181812001003500mm mm A n s =?==+-= 即实配钢筋为200@1018Φ
6.基础配筋大样图：见施工图
三、③轴内柱下双柱联合基础设计
1.确定荷载的合力和合力作用点
作用在基础顶面的竖向荷载为： mm l KN F F KN F k k 240031202,
1560122====合力，
由 0=∑B M 有 12k 0l F Fx = 得 m 2.13120
4.2156012k 0=?==F l F x m l m l l
5.1
6.1~2.132~2110==??
? ??=去 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.确定基础底面宽度
()()m d f l F G a 96.15.12003.2984.53120b =?-=-=
γ 取去b=2.2m 有
所以，基础底面尺寸为m m b l 2.24.5?=?满足设计要求
3.按静定梁计算基础内力
基础沿纵向的净反力
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k F x P V 2n b -=，当时0=V 有m bp F x n k 7.28.57715602===
最大负弯矩
最大正弯矩
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
<1>、柱1:
冲切力 12A p F F n k t -= a n kp bl F p 63.2622
.24.53120=?==
破坏锥体实际底面积： ()()776.09.32245.0245.05.122020000001++=+???? ??++=+??
? ??++=h h h h h b h a l A c c 上下周边平均值：
()9.3345.0245.05.1222200000011+=++??? ??++?=++??
? ??++=+=h h h h b h a l b a b c c m 由 o m t hp t h b f F β7.0≤
有 o m t hp n k h b f A p F β7.012≤-
即()()0030209.331043.17.0776.09.3263.262-1560h h h h +???≤++?
解得：mm h 2750≥则mm h h 315400=+=
取mm h mm h 460405005000=-==则实际的 由mm l h 4006
240061==＞ 即基础高度大于柱距的1/6, 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：
5.配筋计算
<1>、纵向钢筋
A. 底面配筋：
每米宽配筋面积 223792.27
.5233mm b A A s s ==='
配满足＞s s A mm A '=Φ22545100@18
钢筋根数： 221100100
2200=+-=n
实际配筋： 227.523355995.25422mm mm A s ＞=?= 满足
即实配钢筋为100@1822Φ
B.顶面配筋
每米宽配筋面积 2
68.8562.27
.1884mm b A A s
s ==='
配满足＞s s A mm A '=Φ2870130@12
钢筋根数 171130100
2200=+-=n
实际配筋 227.18847.19221.11317mm mm A s ＞=?= 满足
即实配钢筋为130@1217Φ
<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075.0h a b c l += 则等效梁底面积为()075.0h a b A c l += 其基底净压力为()()
a c k n kp h a
b F p 94.89146.075.045.02.2156075.002=?+?=+=
柱截面弯矩为 横向钢筋面积 26
018.2497460
3009.01023.3109.0mm h f M A y s =???== 每米宽配筋面积 256.4624
.58.2497mm l A A s s ===' 配满足＞s
s A mm A '=Φ2491160@10 钢筋根数 341160
1005400=+-=n 实际配筋 228.248726696.7834mm mm A s ＞=?= 满足 即实配钢筋为160@1034Φ
B.柱2的计算同柱1
6.基础配筋大样图：见施工图