钢筋混凝土柱下独立基础设计

《基础工程》期中课程设计姓名殷琦学号201711003208专业班级土木171日期2020/5/15目录一、设计任务书 (3)（一）、课程设计基本要求 (4)（二）、课程设计设计资料 (4)（三）、设计成果及提交 (5)（四）、建议的设计步骤及涵盖内容 (5)二、计算说明书 (6)1.确定基础底面尺寸，验算地基承载力 (6)2.确定基础高度，验算冲切或剪切承载力 (6)3.确定基础配筋，验算抗弯承载力 (7)三、设计图纸 (9)1.绘制基础平、立面图 (9)2.绘制基础配筋图 (9)一、设计任务书《基础工程》期中考试设计题目：钢筋混凝土柱下独立基础适用专业：土木工程指导教师：陈颖辉、申林方2020年5月7日（一）、课程设计基本要求1、课程设计目的利用所学《基础工程》课程的理论知识，能够完成一个较完整的独立基础设计与计算过程，从而加深对所学理论的理解与应用。

2、课程设计建议在复习上半学期课程理论知识基础上，收集并阅读相关设计规范和参考书后进行本课程期中设计任务。

（二）、课程设计设计资料某地拟建一栋5层框架结构的办公楼，其场地较偏远，无其它邻近建筑物，地层较为稳定，场地地质剖面及土层性质如图1所示。

试设计柱下独立基础。

（1）柱的截面尺寸为：600mm×400mm；（2）基础埋深：d =2m；（3）荷载：825,187,62k k k F kN M kN m H kN=== 荷载效应标准组合：竖向荷载F k ，弯矩M k ，水平荷载H k 。

(确定基础底面积时使用)荷载效应基本组合：为荷载效应标准组合乘以1.35。

（确定基础高度及配筋时使用）图1地层分布情况及其物理力学指标（三）、设计成果及提交（1）计算说明书：计算说明书全部采用手写，一律用A4幅面；装订顺序：封面（须注明：《基础工程》期中课程设计，专业班级，学号，姓名，日期），目录、设计任务书、计算说明书、设计图纸；（2）独立基础施工图：图纸采用A4幅面，手工或CAD绘制均可，表达要清楚。

（四）、建议的设计步骤及涵盖内容（1）确定基础底面尺寸，验算地基承载力；（2）确定基础高度，验算冲切或剪切承载力；（3）确定基础配筋，验算抗弯承载力；（4）绘制基础平、立面图；（5）绘制基础配筋图。

二、计算说明书材料选用：C25混凝土（21.27/t f N mm =），HRB400钢筋（2360/y f N mm =）。

采用C15、100mm 厚的混凝土垫层，基础保护层取40mm。

1.确定基础底面尺寸，验算地基承载力基底以下土层（持力层）为粉质黏土，0.811,0.455,L e I ==均小于0.85，查表1.8,承载力修正系数：0.3, 1.6,b d ηη==基底以上全为黏性素填土，基底以上土的加权平均重度为：317.6/m kN m γ=(3)(0.5)170 1.617.6(20.5)212a ak b m d m f f b d kPaηγηγ=+-+-=+⨯⨯-=室内地面标高(±0.000)拟高于室外0.5m，计算基础和基础上的土重时，基础的平均埋深为0.52.0 2.252d m =+=，则2825(1.1~1.4)(1.1~1.4) 5.43~6.9221220 2.25k a G F A m f d γ===--⨯取23.4,2, 3.42 6.8.b m l m A m ===⨯=因基础宽度大于3m,故需进行承载力宽度修正。

(3)(0.5)1700.317.6(3.43) 1.617.6(20.5)214.4a ak b m d m f f b d kPa ηγηγ=+-+-=+⨯⨯-+⨯⨯-=验算承载力82520 3.42 2.25166.3214.43.42k k k a F G p kPa f kPa bl ++⨯⨯⨯===<=⨯18762 2.00.270.5782520 3.42 2.256k k k Mb e m m F G +⨯===<=++⨯⨯⨯∑∑,max,min 6825202 3.4 2.2560.27(1))3.42 3.4245.6 1.2 1.2214.4257.3(87.10k k k k a p F G e p bl b kPa f kPakPa ++⨯⨯⨯⨯=±=±⨯<=⨯==>满足要求）2.确定基础高度，验算冲切或剪切承载力地基净反力计算0(18762 2.0) 1.350.388251.35M e m F+⨯⨯===⨯∑∑,max0,min273.6268251.3560.381153.953.42 3.4n n p kPa e F p kPa A b ⨯⨯⎛⎫⎛⎫=±=±= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭1验算柱边冲切初步选择台阶式基础，基础总高h=700mm,分两级，每阶350mm，有垫层，计算柱与基础交接处时，0.4,0.6,t t a m b m ==基础有效高度07004020/2650h mm =--=。

2,max ,max 002()()22223.40.620.4273.62(0.65)2(0.65)404.272222t t l n l n b a b l F p A p h l h kN ⎡⎤==-----⎢⎥⎣⎦⎡⎤=⨯--⨯--=⎢⎥⎣⎦000650800, 1.00.40.65 1.050.70.7 1.012701.050.65606.74404.27()hp m t hp t m h mm mm a a h mf a h kN kN ββ=<==+=+==⨯⨯⨯⨯=>满足要求2验算台阶处冲切1.3m, 1.5,t t a b m ==03504020/2300h mm =--=，故2,max ,max 002()()22223.4 1.52 1.3273.62(0.3)2(0.3)355.022222t t l n l n b a b l F p A p h l h kN ⎡⎤==-----⎢⎥⎣⎦⎡⎤=⨯--⨯---=⎢⎥⎣⎦000300800, 1.01.30.65 1.950.70.7 1.012701.950.3520.06355.02()hp m t hp t m h mm mm a a h mf a h kN kN ββ=<==+=+==⨯⨯⨯⨯=>满足要求3.确定基础配筋，验算抗弯承载力a.基础长边方向Ⅰ-Ⅰ截面（柱边）柱边净反力：',,min,max ,min 3.40.6()53.9553.95)183.1722 3.4n I n n n b b p p p p kPa b ++=+-=+-=⨯弯矩：[]'2',max ,min ,max ,min 21()(2)()()481(3.40.6)(220.4)(273.6253.95)(273.6253.95)248307.17I n n n n M b b l a p p p p l kN m⎡⎤=-+++-⎣⎦=-⨯+++-⨯= Ⅲ-Ⅲ截面（变阶处）',,min,max ,min 3.4 1.5()53.95(273.6253.95)212.2422 3.4n I n n n b b p p p p kPa b ++=+-=+-=⨯弯矩：[]'2',max ,min ,max ,min 21()(2)()()481(3.4 1.5)(22 1.3)(273.6253.95)(273.6253.95)248163.61n n n n M b b l a p p p p l kN m⎡⎤=-+++-⎣⎦=-⨯+++-⨯= Ⅲ比较由I M 、M Ⅲ计算的截面配筋面积sI A 、s A Ⅲ，因为sI A >s A Ⅲ，所以按sI A 进行配筋。

20307.17100014590.90.93600.65I sI y M A mm f h ⨯===⨯⨯配置14C @160（2220001459S A mm mm =>），22min 20000.15%(2.00.35 1.30.35)1733S I A mm p A mm =>=⨯⨯+⨯=,满足最小配筋率要求，即基础2m 宽度范围内配筋为13C 14.b.基础短边方向因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。

与长边方向配筋计算的方法相同，可得2-2截面（柱边）的计算配筋A sⅡ和4-4截面（变阶处）的计算配筋A sⅣ，因为A sⅡ>A sⅣ,所以按A sⅡ进行配筋。

'2',max ,min 21()(2)()481(2.00.4)(2 3.40.6)(273.6253.95)129.2848n n M l a b b p p kN m =-++=-⨯++= Ⅱ20129.2810006140.90.93600.65s y M A mm f h ⨯===⨯⨯ⅡⅡ配置钢筋10C @200（221413614S A mm mm =>），22min 14130.15%(3.40.35 1.50.35)2573S A mm p A mm =<=⨯⨯+⨯=Ⅱ,不满足最小配筋率要求，故按最小配筋率计算，配置14C @200（2227712573S A mm mm =>）即基础3.4m 长度范围内配筋为18C 14.三、设计图纸1.绘制基础平、立面图2.绘制基础配筋图。