柱下独立(联合)基础设计说明

课程设计说明书课程名称：基础工程设计题目：柱下独立（联合）基础设计院系：学生：学号：专业班级：指导教师：2012年月日课程设计任务书柱下独立（联合）基础设计摘要：为了让同学们更好的学习《基础工程》这门课程，加深对知识的理解和掌握，提高同学们的动手能力，学校组织了这次关于基础工程的课程设计。

设计的主要容是对柱下独立基础和联合基础进行设计。

设计开始首先进行计算，经过计算，确定出基础的受力状态，然后设计基础尺寸。

基础尺寸设计后进行验算，验算符合要求，然后进行配筋的计算，配筋完成以后就开始绘制基础施工图，施工图完毕，经过校核无误，本次设计完成。

关键词：埋深基底尺寸基础基础高度配筋施工图目录1.设计背景 (1)2.设计方案 (2)3.方案实施 (5)4结果与结论 (11)5.收获与致 (12)6.参考文献 (13)7.附件 (14)某多层全现浇框架结构房屋，上部框架柱截面尺寸为500×500 mm，室外地坪标高同自然地面，室外高差450mm。

柱网布置见图1。

图1 柱网平面图上部结构作用在柱底的荷载为，A轴柱底荷载：①柱底荷载效应标准组合值：1416kF kN=，115kM kN m=⋅，47.5kV kN=；②柱底荷载效应基本组合值：1840F kN=，150M kN m=⋅，62V kN=。

B轴柱底荷载：①柱底荷载效应标准组合值：1627kF kN=，95kM kN m=⋅，41.5kV kN=；②柱底荷载效应基本组合值：2115F kN=，124M kN m=⋅，54V kN=。

拟建建筑场地平整，土层起伏不大。

工程地质资料见表1：地层代号土名天然地基土重度（γ）孔隙比（e）凝聚力（c）摩擦角（Φ）压缩系数(a1-2)压缩模量（Es）抗压强度（frk）承载力特征值（fak）kN/m³kPa 度1-MPa MPa MPa KPa①杂填土18②粉质粘土20 0.65 34 13 0.20 10.0 130③粘土19.4 0.58 25 23 0.22 8.2 180④全风化砂质泥岩21 22 30 0.8 240⑤强风化砂质泥岩22 20 25 3.0 300⑥中风化砂质泥岩24 15 40 4.0 620地下水位于地表下1.5m，地下水对混凝土无侵蚀性。

2.1材料选用C25混凝土（c f =11.9N/mm 2，t f =1.27N/mm 2）； HPB300钢筋（y y f f '==270N/mm 2）； HRPB335钢筋（y y f f '==300N/mm 2）。

2.2.基础埋深选择根据任务书要求和工程地质资料： 第一层土：杂填土，厚0.5m ；第二层土：粉质粘土，厚1.2m,承载力特征值ak f = 130kN/m 2； 第三层土：粘土，厚1.5m,承载力特征值ak f = 180kN/m 2；第四层土：全风化砂质泥岩，厚2.7m,承载力特征值ak f = 240kN/m 2。

第五层土：强风化砂质泥岩，厚3.0m ，承载力特征值ak f = 300kN/m 2 第六层土：中风化砂质泥岩，厚4.0m ，承载力特征值ak f = 620kN/m 2 地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表下1.5m 。

持力层选用第三层粘土，承载力特征值180ak f =kPa ，设基础在持力层中的嵌固深度为0.2m ，室外地坪标高同自然地面，则室外埋深为1.9m ，室埋深2.35m （室外高差0.45m ）。

由此得土层分布及基础剖面示意图如下：图2 土层分布及基础剖面示意图2.3 确定基础底面积（1）A 柱1）求地基承载力特征值a f 根据持力层为粉质粘土故取6.1=d η基底以上土的加权平均重度()()3180.520 1.020100.219.4100.217.31/1.9m r kN m ⨯+⨯+-⨯+-⨯==（加权土重度，其中杂填土容重183/m kN ，粘土取9.43/m kN ）持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度修正）(0.5)180 1.617.31(1.90.5)a ak d m f f d ηγ=+-=+⨯⨯- 218.77a kP =（上式d 按室外地面算起） 2）初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：1416k F kN =，115k M kN m =⋅，47.5k V kN = 基础底面积：21.1 1.114168.84218.77200.5(1.9 2.35)k a G F A m f d γ⨯≥==-⋅-⨯⨯+设2.1/=b l， 2.71b m ===取 2.7b m =， 3.3l m =，且 2.73b m m =<不需要再对a f 进行修正。

3）验算持力层地基承载力 回填土和基础重：()12010 2.7 3.3(1.9 2.35)189.342k G G d A kN γ=⋅⋅=-⨯⨯⨯+=偏心距： 11547.50.600.0890.551416189.346k k k k M le m m F G +⨯===<=++，1416189.34180.17218.772.7 3.3k k k F G P kPa kPa A ++===<⨯基底最大压力： max 660.0891180.171 3.3k kk k F G e P Al +⨯⎛⎫⎛⎫=+=⨯+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭209.32 1.2 1.2218.77262.52a a a kP f kP =<=⨯=0min >k P ，满足要求。

（2）B 柱1）基础底面尺寸确定因B 、C 轴间距仅2.7m ，B 、C 柱分别设为独立基础场地不够，所以将两柱做成双柱联合基础。

因梁柱荷载对称，所以联合基础近似按中心受压设计基础，基础埋深2.35m ，如下图：图3. B-C 柱联合基础埋深()222162716.66218.772010 2.35k a G F A m f d γ⨯≥==-⋅--⨯设8.1/=b l ，/1.816.66/1.8 3.04b A m === 取 3.3b m =，6l m =，219.8A m =。

3. 方案实施3.1基础结构设计（混凝土选用C25）(1)荷载设计值○1A 柱：柱底荷载效应基本组合值：1840F kN =，150M kN m =⋅，62V kN =； ②B 柱：柱底荷载效应基本组合值：2115F kN =，124M kN m =⋅，54V kN =。

（2）A 柱预估基础高度0.60m 。

1）基底净反力1840206.52.7 3.3j F p kPa A ===⨯ 244.7max 168.32min1500.6062206.51/6 2.7 3.3j j F M p kPa A W +⨯=±=±=⨯⨯（基础高度初步估算0.60m 计算） 2）冲切验算基础高度(采用锥形基础)柱边基础截面抗冲切验算（见图4）图4 冲切验算简图3.3l m =， 2.7b m =，0.5t c a a m ==，0.5c b m =。

初步选定基础高度600h mm =，0600405555h mm =--=（有垫层）。

0.1=hp β020.520.555 1.610 2.7b t a a h m b m =+=+⨯=<=，所以破坏椎体在基础平面部；取 1.61b a m =0.5 1.611.05522t b m a a a m ++=== 因偏心受压，j p 取,max 244.7j p kPa = 冲切力：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=200max ,2222h b b b h a l P F c c j l23.30.5 2.70.5244.70.555 2.70.5552222⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯--⨯---⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦485.6kN = 抗冲切力：300.70.7 1.0 1.2710 1.0550.555520.53hp t m l f a h kN F β=⨯⨯⨯⨯⨯=> 基础高度满足要求。

3）配筋计算图5 基础剖面尺寸示意图选用的HPB300 级钢筋，2270/y f N mm = ,HRB335 级钢筋，2/300mm N f y = І-І截面（柱边）：柱边净反力：(),min ,max ,min 2cj j j j l a P P p P l+=+- ()3.30.5168.3244.7168.3212.292 3.3kPa +=+⨯-=⨯2max max 21[()(2)()]()481[(244.7212.29)(2 2.70.5)(244.7212.29) 2.7](3.30.5)48454.68.I j j c j j c M p p b b p p b l a kN mI I =+++--=+⨯++-⨯-= 62,0454.681033710.90.9270555I s I y M A mm f h ⨯===⨯⨯选18ф16（As=3618mm 2） Ⅱ-Ⅱ截面：()()2,max ,min 2122421244.7+168.3()(2.70.5)(2 3.30.5)242295.67.j j cc P P M b b l a kN mII +⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭=⨯-⨯⨯+= 62,0295.671022330.90.9270(55510)s y M A mm f h II II⨯===⨯⨯- 按构造要求配筋:实配12ф16（As=2412mm 2）（注：短边钢筋放在长边钢筋上方，所以有效计算高度差10mm ） （3）B-C 柱6l m =， 3.3b m =，0.5c c a b m ==，初选基础高度H=0.60m （等厚）； 1）基底净反力22115213.646 3.3j F p kPa A ⨯===⨯ 2）冲切计算图6 冲切验算计算简图要求07.0h u f F m t hp l β≤0()4(0.50.555)4 4.22m c u a h m =+⨯=+⨯=0.1=hp β，21.27/t f N mm =220(2)2115-(0.520.555)213.641561.22l B c j F F a h p kN =-+=+⨯⨯=00.70.7 1.0 1.27 4.225552082.13hp t m l f u h kN F β=⨯⨯⨯⨯=>所以满足要求。

3）纵向力计算3.3213.64705.01/j bp kN m =⨯=弯矩和剪力的计算结果见下图：图7 弯矩和剪力计算结果4)抗剪验算柱边剪力：max 987.02V kN =,0.1=hs β0max 0.70.7 1.0 1.27 3.35551628.2hs t f bh kN V β=⨯⨯⨯⨯=>满足要求。