基础工程课程设计

一、设计资料

1.地形

拟建地形场地平整。

2.工程地质条件

自上而下土层依次如下：

①号土层：杂填土，厚度约0.5m，含部分建筑垃圾。

②号土层：粉质黏土，厚度1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值f ak=130kPa。

③号土层：黏土，层厚1.5m，可塑，稍潮，承载力特征值f ak=180kPa。

④号土层：细沙，层厚2.7m，中密，承载力特征值f ak=240kPa。

⑤号土层：强风化砂质泥岩，层厚未揭露，承载力特征值f ak=300kPa。

1)拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。

2)地下水深度：位于地表下1.5m。

5.上部结构资料

拟建建筑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。柱网布图1.1所示。

图1 .1 柱网平面图

6.2号题A轴柱底荷载：

柱底荷载效应标准组合值：F k=1032kN，M k=164KN·m，V K=55kN。

柱底荷载效应基本组合值：F=1342KN，M=214KN·m，V=72KN。

持力层选用3号土层，持力层特征值f ak=180kPa，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。

二、独立基础设计

1.选择基础材料

基础采用C25混凝土，HPB235级钢筋，预计基础高度0.6m。

2.选择基础埋置深度

①号土层：杂填土，厚度约0.5m，含部分建筑垃圾。

②号土层：粉质黏土，厚度1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值f ak=130kPa。

③号土层：黏土，层厚1.5m，可塑，稍潮，承载力特征值f ak=180kPa。

④号土层：细沙，层厚2.7m，中密，承载力特征值f ak=240kPa。

⑤号土层：强风化砂质泥岩，层厚未揭露，承载力特征值f ak=300kPa。

拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水深度：位于地表下1.5m。

取基础地面高取至持力层下0.5m，本设计取3号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础地面为0.5+1.2+0.5=2.2m。此基础剖面图示意图，如图1.2所示。

±0.000

图1.2基础剖面示意图

3.求地基承载力特征值f ak

根据黏土e=0.58，I L=0.78，查表得ηb=0.3，ηd=1.6。

基底以上土的加权平均重度为

γm=18×0.5+20×1+(20−10)×0.2+9.4×0.5

=17.85kM/m3

2

持力层承载力特征值 f ak 为

f a =f ak +ηd γm (d-0.5)=180+1.6×17.85×﹙2.2-0.5﹚=222.84kPa

4. 初步选择基底尺寸

取柱底荷载效应标准组合值：F k =1032kN ，M k =164KN ·m ，V K =55kN 。 计算基础和回填土重G k 时的基础埋置深度为

d=0.5×(2.2+2.65)=2.225m

基底面积为

A 0=F k

f

a−γG

d =1032

222.84−0.5×10−1.725×20

=5.63m 2 由于偏心不大，基础底面积按20%放大，为

A=1.2A 0=1.2×5.63=6.752

初步选定基础底面积为A=bl=2.2×3.1=6.82m 2，且b=2.2m <3m ，不需要对f a 进行修正。

5. 验算持力层地基承载力

基础和回填土重为

G k =γG dA =（0.5×10+1.725×20）×6.82=269.39kN

偏心距为

e k =M k

F

k +G k

=164+55×0.61032+269.39=0.152m

6=0.52m

p kmin >0，满足条件 。

基地最大压力：

p kmax =F k +G k

A

(1+

6e k l

)

=

1032+269.39

6.82

×（1+6×0.1523.1

）

=246.96kPa<1.2f a =267.41 kPa

所以，最后确定基础底面面积为2.2m ×3.1m

6. 计算基底净反力

取柱底荷载效应基本组合值：F=1342KN ， M=214KN ·m ， V=72KN 。 净偏心距为

e n0=M

N =

214+72×0.6

1342

=0.192m

基础边缘处的最大和最小净反力为

p nmin nmax =F

lb （1±

6e n0l

）=

13423.1×2.2

×（1±

6×0.1923.1

）=123.651269.898

7. 基础高度（采用阶梯型基础）

柱边基础截面抗冲切验算，见图1.3

图1.3 冲切验算简图

（a）柱下冲切（b）变阶处冲切

l=3.1m，b=2.2，a t=b c=0.5m，a c=0.5m。初步选定基础高度为h=600mm，分两个台阶，每个台阶高度为300mm，h0=600-（40+10）=550mm（有垫层），则

a b=a t+2h0=0.5+2×0.55=1.6m

取a b=1.6m。因此，可得

a m=a t+a b

2=500+1600

2

=1050mm

因偏心受压，p n取p nmax=269.898kPa，所以冲切力为

F t=p nmax[﹙l

2−a c

2

−h0﹚b−﹙b

2

−b c

2

−h0﹚

2

]

=269.898×[﹙3.1

2−0.5

2

−0.55﹚×2.2−﹙2.2

2

−0.5

2

−0.55﹚2]

=421.04kN

抗冲切力为

0.7βhp f t a m h0=0.7×1.0×1.27×103×1.05×0.55

=513.40kN>421.04kN

满足要求。

8.变阶处抗冲切验算。

由于有

a t=b1=1.2m，a1=1.6m，h01=300-50=250mm

所以

a b=a t+2h01=1.2+2×0.25=1.7m

取a b=1.7m,因此，可得

a m=a t+a b

2=1.2+1.7

2

=1.45m

冲切力为

F l=p nmax [﹙l

2−a1

2

−h01﹚b−﹙b

2

−b1

2

−h01﹚

2

]

=269.898×[﹙3.1

2−1.6

2

−0.25﹚×2.2−﹙2.2

2

−1.2

2

−0.25﹚2]