基础工程课程设计计算书

基础工程课程设计计算书————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：11级土木基础工程课程设计柱下钢筋混凝土独立基础设计设计题目：某教学楼为多层现浇钢筋混凝土框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。

柱网布置如图所示。

基础方案采用柱下钢筋混凝土独立基础。

工程地质条件：该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察，工程地质资料：自上而下依次为：①杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾；②粉质粘土：厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130KN/m2；③粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=210KN/m2；④全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值fak=230KN/m2；⑤强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值fak=300KN/m2；⑥中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值fak=620KN/m2；地基岩土物理力学参数表表1地层代号土名天然地基土重度（γ）孔隙比（e）凝聚力（c）内摩擦角（Φ）压缩系数(a1-2)压缩模量（Es）抗压强度（frk）动力触探或标准贯入击数KN/m³KPa度1MPa MPa MPa①杂填土18②粉质粘土20 0.65 34 13 0.20 10.0③ 粘土 19 0.58 25 23 0.22 8.2 ④全风化砂质泥岩2022300.8N=40⑤强风化砂质泥岩2220253.0N 63.5＝15⑥中风化砂质泥岩 24 15 40 4.0 N 63.5＝25水文资料为：地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位深度位于地表下1.5m 。

建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地内无可液化土。

设计参数：柱截面尺寸为500mm×500mm 。

上部结构作用在B 轴柱底的荷载标准值为Fk=1615 KN ，Mk =125 KN•m ，Vk =60 KN ；上部结构作用在B 轴柱底的荷载效应基本组合设计值为F =2100 KN ，M =163 KN•m ，V =78 KN 。

根据以上提供的设计资料，完成以下内容的设计：（一）确定基础埋置深度 （二）确定地基承载力特征值 （三）确定基础的底面尺寸（四）持力层强度及下卧层验算 （五）确定基础的高度 （六）基础底板配筋计算 （七）绘制基础结构施工图（含平面图、详图），提出必要的技术说明（八）编制设计计算书柱下钢筋混凝土独立基础设计 ——计算书1.确定基础埋置深度地下水位于地表下1.5m 且对混凝土结构无侵蚀性。

而由于荷载值较大，故初步选定③号土层为持力层。

又取基础底面时最好取至持力层下0.5m ，所以考虑取室外地坪到基础底面距离为0.5+1.2+0.5=2.2m 。

2.确定地基承载力特征值③号土层承载力特征值fak=210KN/m 2；由于可塑③号土层性质为可塑，则液限：0.250.75L I <≤，则查表可得，b d =0.3=1.6ηη，。

基底以上土的加权平均重度为：3/1.165.02.15.0)1019(5.0)1020(2.0201185.0m KN m =++-⨯+-⨯+⨯+⨯=γ。

故持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度修正值）为：Kpa d f f m d ak a 8.253)5.02.2(1.166.1210)5.0(=-⨯⨯+=-+=λη上式d 按室外地面算起。

3.确定基础的底面尺寸柱底荷载标准值为：KN V m KN M KN F K K K 60,125,1615=⋅==。

取基础埋置深度为：()[]m d 425.245.02.22.221=++=采用矩形基础。

令基础长宽比为125n l /b .==，则基础基底面积为2125A bl .b ==。

基础荷载因有偏心，初定时，将面积增大20%， 则：221212161512591325382024251007k a G w w .F ..b .m f d h ...γγ⨯≥==-+-⨯+⨯故得：270125338b .m,l .b .m ≥=≥因此，取：2734b .m,l .m ==，2918A bl .m ==因273b .m m =<，故无需再对地基承载力特征值进行修正。

4.持力层强度及下卧层验算基础自重和基础上的回填土重:()()202425100791838097k G w w G d h A ....KNγγ=-=⨯-⨯⨯=偏心距： 012560220130571615380976kk kM.le .m .m F G .+⨯===≤=++∑， 满足要求。

基底最大压应力：06161538097601311267212304691834k kk max a F G e ..p .Kpa .f .Kpa Al ..++⨯⎛⎫⎛⎫=+=+=<= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 基底最小压应力：061615380976013111676091834k kk min F G e ..p .Kpa Al ..++⨯⎛⎫⎛⎫=-=-=> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，满足要求。

267216762174253822k max k min k a p p ..p .Kpa f .Kpa ++===<=，满足要求。

由于不存在软弱下卧层，故无需对下卧层进行验算。

计算基底净反力：柱底荷载效应基本组合设计值为：F =2100 KN ，M =163 KN•m ，V =78 KN 。

净偏心距为：m N M e 16.021002.2781630k =⨯+==则： 210022883427j F p Kpa .Kpa lb ..===⨯ 基础边缘处的最大和最小净反力为：293366016122881164334j max koj minj .e .pp .Kpa .l .⨯⎛⎫⎛⎫=±=±= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭5.确定基础的高度1：柱边截面基础选用C20混凝土，HRB400级钢筋，查得2110t f .N /mm =，2360y f N /mm =垫层采用C10混凝土。

初步选定基础高度h=800mm ，分两个台阶，每阶段高度均为400mm 。

则： 020*********h mm mm ⎛⎫=--= ⎪⎝⎭，500c b mm =，500c l mm =。

因为：800h mm ≤，所以10hp .β=。

()0+2=5002750=20002700c b h mm mm b mm +⨯<=因偏心受压，故计算时j p 取j max p 。

则冲切力： 2002222c c j max a b l b p h b h ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-----⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦2340527052933075270752222........⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯--⨯---⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦ 51841.KN =抗冲切力：()()0007+0710110005075075hp t c .f b h h .....β=⨯⨯⨯+⨯ 7218851841.KN .KN =>，满足要求。

2：变阶处截面对下阶：10120400400403502h mm,h mm mm ⎛⎫==--= ⎪⎝⎭取：1117135l .m,b .m ==，则()11+2=1352035=20527b h ..m .m b .m +⨯<=则冲切力： 21101012222j max l b l b p h b h ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-----⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦23417271352933035270352222........⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯--⨯---⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦36498.KN =抗冲切力： ()()1010107+07101100135035035hp t .f b h h .....β=⨯⨯⨯+⨯ 4581536498.KN .KN =>，满足要求。

6.基础底板配筋计算选用HRB400级钢筋，2360y f N /mm =。

1：基础长边方向由于长边方向有偏心，故采用公式：()()()21248I j max jI c c M p p l a b b =+-+。

对I-I 截面： ()2cjI j min j max j min l a p p p p l +=+-()3405164329331643234......+=+-⨯2383.Kpa =则： ()()()21248I j max jI c c M p p l a b b =+-+ ()()()21=2933238334052270548......+-⨯+=5495.KN m •622054951022610909360750I sI y M .A mm mm .f h .⨯===⨯⨯同理，对III-III 截面： ()12jIII j min j max j min l l p p p p l +=+- ()3417164329331643234......+=+-⨯2611.Kpa =则：()()()2111248III j max jIII M p p l l b b =+-+ ()()()21=29332611341722713548......+-⨯+=2253.KN m •6220122531019870909360350III sIIIy M .A mm mm .f h .⨯===⨯⨯ 比较sI A 与sIII A ，应按sI A 配筋，现于2.7m 宽度范围内配钢筋12140@φ， 根数2700120140n =+=（根），222011312262s A .mm mm =⨯= 2：基础短边方向由于短边方向没有偏心，故采用公式： ()()()21248II j max j min c c M p p b b l a =+-+。

设采用10φ钢筋，短边方向钢筋铺在长边方向钢筋之上， 则：01080040127332II h mm mm ⎛⎫=---= ⎪⎝⎭对II-II 截面，()()()21248II j max j min c c M p p b b l a =+-+ ()()()212933164327052340548......=+-⨯+ 3368.KN m =•622033681014180909360733II sII y II M .A mm mm .f h .⨯===⨯⨯对IV-IV 截面，()()()2111248IV j max j min M p p b b l a =+-+ ()()()2129331643271352341748......=+-⨯+1477.KN m =• 622014771013690909360333IV sIVy IV M .A mm mm .f h .⨯===⨯⨯ 比较sII A 与sIV A ，应按sII A 配筋，现于3.4m 宽度范围内配钢筋10150@φ， 根数3400123150n =+=（根），22237851805s A .mm mm =⨯=。