柱下独立基础课程设计例题
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 。
柱下钢筋混凝土独立基础设计
标准文案柱下钢筋混凝土独立基础设计任务书（一）设计题目某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，柱下独立基础，柱网布置如图所示，试设计该基础。
（二）设计资料⑴工程地质条件该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察：持力层为粘性土，土的天然重度为18 kN/m3，地基承载力特征值f ak=230kN/m2，地下水位在-6.3m处。
相关数据可查阅规范。
⑵给定参数柱截面尺寸为450mm×450mm，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，荷载由上部结构传来有以下五种情况：①单柱轴心荷载为900kN，弯矩值为100kN·m，水平荷载为20kN。
②单柱轴心荷载为850kN，弯矩值为80kN·m，水平荷载为15kN。
③单柱轴心荷载为850kN，弯矩值为90kN·m，水平荷载为15kN。
④单柱轴心荷载为800kN，弯矩值为70kN·m，水平荷载为10kN。
⑤单柱轴心荷载为800kN，弯矩值为50kN·m，水平荷载为10kN。
⑶材料选用混凝土：采用C20（可以调整）（f t=1.1N/mm2）；钢筋：采用HRB335（可以调整）（f y=210 N/mm2）。
（三）设计内容(只需设计一个独立基础)⑴定基础埋置深度；⑵定地基承载力特征值；⑶确定基础的底面尺寸；⑷确定基础的高度；⑸基础底板配筋计算；⑹绘制施工图（平面图、详图）。
（四）设计要求⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
⑵制图要求所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。
（五）设计成果要求课程设计结束各位同学须按时提交以下成果并统一用档案袋装好：⑴设计任务书一份；⑵设计计算书一份；⑶基础设计施工图纸一张（A1#图纸）图纸应该包括：基础平面布置图、基础配筋图、基础配筋详图以及相应的剖面图等。
（六）具体各组设计任务如下：(2~3人一组)第一组：设计第①种荷载下的柱下独立基础；第二组：设计第②种荷载下的柱下独立基础；第三组：设计第③种荷载下的柱下独立基础；第四组：设计第④种荷载下的柱下独立基础；第五组：设计第⑤种荷载下的柱下独立基础。
基础工程课程设计(柱下独立基础)
础
基础工程课程设计
名:
号:
级:
指导教师:设计条件：
1、某框架结构建筑物设计安全等级为乙级，柱
网尺寸为6.5mX6.5m,柱截面尺寸为400mmX
400mmo经过上部结构验算，作用于基础顶面的 荷载效应准永久组合及标准组合分别为
F=2520kNห้องสมุดไป่ตู้Fk=2800kN,Mk=80kN.m（逆时针）,
eo=0.65,Il=0.5,Es=30MPa,fak=430kPa。
要求：设计该柱下基础
（提示：按照讲述的基础设计步骤进行， 注意需
要验算地基变形！）
地下水位在地面下6.0m处。
46.0〜10.0m，粘土，sat= 19kN/m3，e°=0.83,
Il=0.81,Es=6.0MPa,fak=280kPa;
510.0〜12.0m为淤泥质粘土，饱和容重
sat=仃.4kN/m3,fak=146kPa, 压 缩模量
Es=1.5MPa。
⑥12.0m以下为密实粘性土，sat=20kN/m3,
Hk=50kN（-），荷载效应基本组合由永久荷载控 制。
2、天然土层分布
10〜0.8m,填土， =仃kN/m3;
20.8〜2.0m，粉质粘土，=18kN/m3,Il=0.82,
Es=3.3MPa，fak=185kPa;
32.0〜6.0m，粉土（粘粒含量为8%）， =佃kN/m3，Es=5.5MPa，fak=300kPa;
柱下独立基础设计算例
柱下独立基础设计算例设计要求：设计一座独立柱基础，承受一个柱子的荷载。
柱子的尺寸为0.4米×0.4米，柱子的荷载为1000千牛，土壤的容重为18千牛每立方米，承载力因子为3.5，地下水位以下，土壤的重度为15千牛每立方米。
设计流程：1.根据柱子的尺寸，计算出柱子的面积为0.16平方米。
2.根据柱子的荷载和承载力因子，计算出柱子的设计承载力为1000/3.5=285.71千牛。
3.计算柱子的单位面积承载力为285.71/0.16=1785.69千牛每平方米。
4.根据土壤容重和重度，计算出土壤的有效重度为(18-15)=3千牛每立方米。
5.根据单位面积承载力和土壤的有效重度，计算出土壤的承载力为1785.69/3=595.13千牛每平方米。
6.根据柱子的设计承载力和土壤的承载力，计算出柱子的有效直径为285.71/595.13=0.48米。
7.选择柱子的实际直径为0.5米，计算出柱子的截面积为0.1963平方米。
8.根据柱子的截面积和土壤的有效重度，计算出柱子的自重荷载为0.1963×15=2.94千牛。
9.根据柱子的设计承载力和柱子的自重荷载，计算出柱子的荷载调整系数为285.71/2.94=97.1810.根据柱子的设计承载力和荷载调整系数，计算出柱子根底面积为285.71/97.18=2.94平方米。
11.根据柱子根底面积，计算出柱子的底面直径为√(2.94/π)=1.93米。
12.根据柱子的底面直径和柱子的实际直径，选择环形基础，内径为0.5米，外径为2米。
13.根据基础的形状和尺寸，计算出基础的面积为π(2^2-0.5^2)=12.57平方米。
14.根据基础的面积和柱子的底面积，计算出基础的底面压力为285.71/12.57=22.7千牛每平方米。
设计结果：根据上述计算，设计出的柱下独立基础为环形基础，内径为0.5米，外径为2米。
基础的底面压力为22.7千牛每平方米，满足设计要求。
柱下钢筋混凝土独立基础课程设计
锥形基础截面面积
非少筋，符合要求。
基础大样图
三
（1）、确定基础埋深d
根据设计要求，基础持力层为土层③，故假定d=2500mm
由地勘资料中e=，可塑土：<IL<,查表（3-4），得ηb=,ηd=。仅对深度进行修正：
γm=
(2)、初拟地基尺寸b x l
①
②令A== m2
拟定底面尺寸b x l=2800mm x3000mm, A=
∵h=600 mm<800 mm,故Βhp=，基础混凝土采用C25，ft= MPa
∴
∵
∴h=600mm时，能够满足抗冲切要求。
⑹基础底板配筋计算
地基样图
基底净反力
平面图
①内力计算
∵偏心距
台阶宽高比为
∴可以按照公式（3-51）以及（3-52）计算弯矩。
②根据《混凝土设计原理》，按照悬臂梁假设，对锥形地基进行配筋。
F(KN)
M(KN•m)
V(KN)
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
1
1268
2012
1544
183
130
258
60
62
58
2
1342
2100
1627
214
163
288
72
78
67
3
1418
2250
1706
248
195
315
81
86
74
4
1496
2360
1782
274
228
353
93
95
独立基础计算书例题
独立基础计算书例题课程设计:题一：有一框架结构，4个框架柱均为800x800，如下图所示。
现已知1号柱，轴力F=850kN，弯矩Mx=10kN·M，My=20kN·M，剪力Vx=30kN,Vy=50kN；2号柱，轴力F=500kN，弯矩Mx=3kN·M，My=5kN·M，剪力Vx=10kN,Vy=20kN；3号柱，轴力F=1100kN，弯矩Mx=15kN·M，My=25kN·M，剪力Vx=2kN,Vy=3kN；4号柱，轴力F=1800kN，弯矩Mx=20kN·M，My=35kN·M，剪力Vx=50kN,Vy=10kN ；地质报告如附图1-1’所示，基础持力层为第3层粘土层，地质参数如图所示。
要求为框架柱设计独立基础，并绘制基础平面图和剖面配筋图。
提示：1.基础进入第3层500mm；2.基础混凝土等级为C25，基础钢筋为2级钢；3.土容重均为18kN/M2；3.由于第4层为软弱下卧层，需验算软弱下卧层承载力，合理取用地基承载力,地基压力扩散角为5度，深度修正系数为。
题二：有一框架结构，4个框架柱均为800x800，如下图所示。
现已知1号柱，轴力F=950kN，弯矩Mx=100kN·M，My=200kN·M ，剪力Vx=2kN,Vy=3kN；2号柱，轴力F=600kN，弯矩Mx=3kN·M，My=5kN·M，剪力Vx=150kN,Vy=120kN；3号柱，轴力F=2000kN，弯矩Mx=5kN·M，My=2kN·M，剪力Vx=210kN,Vy=35kN；4号柱，轴力F=1500kN，弯矩Mx=10kN·M，My=32kN·M，剪力Vx=52kN,Vy=11kN ；地质报告如附图2-2’所示，基础持力层为第3层粘土层，地质参数如图所示。
要求为框架柱设计独立基础，并绘制基础平面图和剖面配筋图。
桩基础的例题
【例题4-1】某柱下独立建筑桩基，采用400×400mm 预制桩，桩长16m 。
建筑桩基设计等级为乙级，传至地表的竖向荷载标准值为F k ＝4400kN ，M ky ＝800kN.m ，其余计算条件见图所示。
试验算基桩的承载力是否满足要求。
解：基础为偏心荷载作用的桩基础，承台面积为A ＝3×4＝12m 2，承台底面距地面的埋置深度为d =1.5m 。
1.基桩顶荷载标准值计算kN ndA F nG F N G k kk K 79365.112204400=⨯⨯+=+=+=γkNxx M nG F N N ik kk k k 6609261337935.145.180079322m axm inm ax =±=⨯⨯±=±+=∑2.复合基桩竖向承载力特征值计算按规范推荐的经验参数法计算单桩极限承载力标准值。
桩周长u ＝0.4×4＝1.6m ；桩截面面积A p ＝0.42＝0.16m 2。
软土层、粘土层和细砂层桩极限侧阻力标准值分别为q sk ＝25kPa ，60kPa ，60kPa 。
细砂层中桩端极限端阻力q pk ＝4200kPa 。
单桩极限承载力标准值为pk p ski i pk sk uk q A q l u Q Q Q +=+=∑＝1.6×（25×11.0＋60×4.0＋60×1.0）＋0.16×4200＝1592kN复合基桩承载力特征值计算时考虑承台效应。
c ak c ukc ak c a A f Q A f R R ηη+=+=2承台效应系数ηc 查表，41.1612===n A s a m ，B c /l ＝3.0/16=0.19，s a /d ＝1.41/0.4＝3.53。
查表4－11得ηc 取0.15，对于预制桩还应乘以0.7，即ηc 取0.15×0.7＝0.105。
某柱下独立基础例题
某柱下独立基础，如图所示阶梯形基础，基底尺寸为m m l b 6.16.2⨯=⨯，基础高度为mm h 600=，设100mm 厚C10素混凝土垫层，钢筋保护层厚度为40mm ，取mm a s 50=。
柱截面尺寸为mm mm 400500⨯。
基础混凝土采用C20)/1.1(2mm N f t =，基础顶面处由上部结构传来相应于作用的基本组合的弯矩值m kN M ⋅=100，轴向力kN F 650=，基本组合由永久作用控制。
求（1）确定基底净反力值；（2）对柱与基础交接处进行抗冲切验算。
（3）对基础变阶处进行抗冲切验算解：（1）确定地基净反力值m b m G F M e k 43.06122.0205.16.16.235.165010035.1=<=⨯⨯⨯⨯+=+= 故地基反力及净反力呈梯形分布。
a j kP lb M A F p 72.2116.16.210066.16.2650622max =⨯⨯+⨯=+= （2）柱与基础交接处抗冲切验算)55050600(0mm h =-=mm l mm h a t 16001500550240020=<=⨯+=+222007975.0)55.024.026.1()55.025.026.2(6.1)22(212)22(m h a l h b b l A t t l =-----⨯=--⨯---=kN A p F l j l 85.1687975.072.211max =⨯==因mm mm h 800600<=，取0.1=hp βm h a h a a a a a t t t b t m 95.055.04.0222200=+=+=++=+= kN F kN h a f l m t hp 85.1683.4025509501.10.17.07.00=>=⨯⨯⨯⨯=β，满足要求。
（3）基础变阶处抗冲切验算)30050350(01mm h =-= m m h a t 6.14.1)05.035.0(28.0201<=-+=+222010163.0)3.028.026.1()3.022.126.2(6.1)22(212)22(m h a l h b b l A t t l =-----=-----= kN A p F l j l 38.13363.072.211max =⨯==因mm mm h 800350<=，取0.1=hp β，m h a a a a t b t m 1.13.08.02201=+=+=+= kN F kN h a f l m t hp 38.1331.25430011001.10.17.07.001=>=⨯⨯⨯⨯=β。
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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)0.513.683.7m 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1d= 3.7 4.15m 2+（）=3.925 基础底面积为2K 0F 1970A 6.24371.33 2.210 1.67520a 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 242Le 0.1010.48F G 1970415.586===<=++K min P 0>，满足要求。
基底最大压力：K K F G 61970415.5860.101Pmax=1)(1)385.62 1.2(445.593)A 10.08 2.88K 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 0.162562no M m N +⨯=== 基础边缘处的最大和最小净反力为maxmin 16256260.16()(1)456.2(228.12.88 2.6 2.88n 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5002400145022t 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 2.2a 1.9522t 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)(2cn n n l a p p p p l+=+- 2.880.5228.1(456.2228.1)321.052 2.88Kpa +=+-=⨯悬臂部分净反力平均值为max 111()(456.2321.05)388.63Kpa 22n p p +=⨯+= 弯矩为2max 111()()(2)242n n c c p p M l a b b +=-+21388.63(2.880.5)(2 2.60.5)522.82.24KN m =⨯⨯-⨯⨯+= 62110522.82102911.840.90.9210950s y M A mm f h ⨯===⨯⨯对于Ⅲ-Ⅲ截面（变阶处），有13min max min ()2n n n l a p p p p l+=+- 2.88 1.9228.1(456.2228.1)359.55K 2 2.88pa +=+⨯-=⨯2max 33111()()(2)242n n P P M l a b b +=-+21456.2359.55 2.88 1.92 2.6 1.5109.36KN.m 242+=⨯⨯-⨯⨯+（）（）=623101109.36101285.830.90.9210450s 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2600n 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 22n 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288011718n =+= 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。