柱下钢筋混凝土独立基础设计

柱下钢筋混凝土独立基础设计
目录
（一）设计目的 (1)
（二）设计题目与设计资料 (1)
2.1 设计题目 (1)
2.2设计资料 (1)
（3）材料选用 (1)
(三)设计内容 (2)
3.1 设计构造尺寸确定 (2)
3.2 确定基础底面尺寸 (3)
3.3 验算所选基底尺寸是否满足要求 (3)
3.4 基础抗冲切验算 (3)
3.5 基底配筋计算 (4)
（四）总结 (6)
参考文献 (6)
图2冲切验算 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。

图3基础施工图 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。

柱下钢筋混凝土独立基础的设计
（一）设计目的
1 掌握柱下钢筋混凝土独立基础的设计步骤和熟悉相关规范；
2 对柱下钢筋混凝土独立基础相关专业知识作进一步学习；
3 明白基础设计的重要意义及其经济效益。

（二）设计题目与设计资料
2.1 设计题目
某单层厂房柱（截面尺寸400mm*400mm ），其基础顶面的荷载由排架内力组
合给出以下最不利组合，根据所给资料试设计柱下钢筋混凝土独立基础。

2.2设计资料
（1）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，地基承载力特征值f a =260kN/m 2（已修正），地下水位
在-7.5m 处，无侵蚀性介质存在。

（2）给定参数
柱截面尺寸见表一，在基础顶面处的相应于荷载效应标准
组合，由上部结构传来轴心荷载见表一，弯矩值见表一，水平
荷载见表一。

（3）材料选用
混凝土：采用C20 (已修正) （f t =1.1N/mm 2）
钢筋：采用HPB300 （已修正）（f y =270 N/mm 2）
⎪⎩⎪⎨⎧==⋅=KN V KN
N m KN M k
k k 33.1370090max KN V KN N m KN M 7.168755.112==⋅= 地基承载力特征值a f =260KN/2m ，20C 混凝土，试设计此杯口基础。

(三)设计内容
3.1 设计构造尺寸确定
根据构造要求选定基础高度及确定基础埋深
查表可得，柱的插入深度1H =480mm ，柱的杯底厚度1a ≥150mm ，取1a =170mm ，
杯底上部铺设50mm 水泥砂浆，故h=480+170+50=700mm ，初选h=700mm ，选杯壁
厚200mm ，高300mm ，如图1。

图1 桩基尺寸
图1桩基尺寸
基础埋深1d =基础顶面埋深+柱插入基础深度+柱底垫层厚度+杯底厚度+室内
外高差
因室外基础顶面埋深为500mm ，室内外高差为150mm ，故1
d =500+150+480+50+170=1350mm
3.2 确定基础底面尺寸
上部结构传至基础底面的设计荷载如下：
⎪⎩⎪⎨⎧==⋅=KN V KN
N m KN M k
k k 33.1370033.99max KN V KN N m KN M 7.1687516.124==⋅= 2.预估基础底面尺寸
按最大轴力确定基础底面尺寸，此时地基承载力特征值a f =260KN/2m ，由轴
心受压公式得
d
f N A a K γ-≥ 基础平均埋深：12752
13501200=+=d mm ，取γ=20KN/3m ，故 A ≥ 99.2275
.120260700=⨯-2mm 按扩大2.1~4.1倍考虑偏压基础地面面积，取4.1，则A=1.4⨯2.99=4.1862m ，
边长尺寸1.2=b m ，短边尺寸2=l m ，则
A=2.1⨯2=4.22m >4.1862m
满足要求。

W=62lb =6
1.222
⨯=1.473m 3.3 验算所选基底尺寸是否满足要求
⎩⎨⎧=±⨯⨯⨯⨯+=⎩⎨⎧6.12474.25947.133.991.22275.1201.22700min
max k k P P KN/2m ()17.1922/min max =+=k k k P P P KN/2m <a f =260
74.259max =k P KN/2m <a f 2.1=312KN/2m
故所选基地尺寸满足要求。

3.4 基础抗冲切验算
⑴基底净反力设计值
⎩⎨⎧=±=⎩⎨⎧87.1238.29247.116.1242.4875min
max n n P P KN/2m ⑵柱边冲切承载力验算。

由图2可知
0h =700-40=660mm
02h b t +=400+2⨯660=1720mm<l =2000mm
故
81.134=KN
06.12
66.024.04.0=⨯++=m b m 69.53866006.11.10.17.07.00=⨯⨯⨯⨯=h b f m t h βKN>l F =134.81KN
满足要求。

⑶变阶处冲切承载力验算（图2）
'0
h =400-40=360mm,'c l =1050mm,'c b =1050mm 0'2h l c +=1050+2⨯360=1770mm<l =2000mm
()
l h b b P A P F t s n l '02/2/--== KN
41.12
36.0205.105.1=⨯++=m b m 85.39036041.11.10.17.07.00=⨯⨯⨯⨯=h b f m t h βKN>75.92=l F KN
满足要求。

3.5 基底配筋计算
⑴沿长边方向
8.292max =n P 2KN/2m ，87.123min =n P KN/2m
沿柱边截面
()b b P P P P I n n n I n /min max min -+=
()1.2/25.187.1238.29287.123⨯-+=
42.224=KN/2m
()()()a l h b P P M nI n I +-+=248
12max ()()()4.0224.01.242.2428.29248
12+⨯⨯-⨯+= 76.128=m ⋅KN
84.802270
6609.01076.1289.06
0=⨯⨯⨯==y I sI f h M A 2mm ②沿变阶处截面
()57.2501.2/575.187.1238.29287.123
'=⨯-+=nI P KN/2m ()()()05.12205.11.257.2508.29248
12'+⨯⨯-⨯+⨯=I M 03.63=m ⋅KN
51.7202703609.01003.636
'
=⨯⨯⨯=sI
A 2mm 由以上计算结果可知，取803=sI A 2mm .选1011
φ，实配8632mm 。

⑵沿短边方向
()()34.2082/87.1238.292
2/min max =+=+=n n n P P P KN/2m ①沿柱边截面
()()h b a l P M n II +-=
22412 ()()4.01.224.0234.20824
12+⨯⨯-⨯⨯= 23.102=m ⋅KN
()
647106602709.01023.1026
=-⨯⨯⨯=sII A 2mm ②沿变阶处截面
()()13.4105.11.2205.1234.20824
12'=+⨯⨯-⨯⨯=II M m ⋅KN ()6.483103602709.01013.416
'
=-⨯⨯⨯=II
A 2mm
由以上计算结果可知，取647=sII A 2mm 。

选109φ，实配7072mm 。

基础施工图见图3。

（四）总结
通过这次对柱下钢筋混凝土独立基础的设计， 掌握柱下钢筋混凝土独立基础的设计步骤和熟悉相关规范；对柱下钢筋混凝土独立基础相关专业知识作进一步学习； 明白基础设计的重要意义及其经济效益。

同时练习了CAD 制图的方法，对工程中独立基础也有了深入的了解。

对工程结构这门课也有了更深的理解，明白工程结构课程对我们工程行业的重要性。

为以后的工作打下坚实的基础，同时体会到工程类工作需要严谨认真的态度。

该次课程设计实践活动让我收获颇多，希望有更多类似的课程设计。

参考文献
[1]东南大学，天津大学，同济大学.2001.混凝土结构.下册.[M].北京：中国建筑工业出版社.
[2]王振武，张伟.2008.混凝土结构.第三版[M].北京：科学出版社.
[3]沈浦生.2002.混凝土结构设计原理[M].北京：高等教育出版社.
[4]许成祥，何培玲.2006.混凝土结构设计原理[M].北京：北京大学出版社.。