基础课程设计 基础工程课程设计模板

课程设计说明书

题 目： 柱下独立（联合）基础设计 课程名称： 基础工程

学 院： 土木与建筑工程学院 学生姓名： 学 号：

2013年 12月20日

课 程 设 计 任 务 书

目 录

摘要、关键词…………………………………………………………………1 1.设计背景……………………………………………………………………2 2.设计方案……………………………………………………………………5 3.方案实施 …………………………………………………………………11 4.结果与结论 ………………………………………………………………17 5.参考文献 …………………………………………………………………18 6.附件 ………………………………………………………………………19

柱下独立（联合）基础设计

摘 要：根据相关的柱网布置、荷载、地理条件等方面的要求设计一桩基础，设计的

内容主要有基础的基础的结构型式、材料与平面布置；确定基础的埋置深度d ；计算地基承载力特征值fak，并经深度和宽度修正，确定修正后的地基承载力特征值fa ；根据作用在基础顶面荷载 F 和深宽修正后的地基承载力特征值，计算基础的底面积；计算基础高度并确定剖面形状；若地基持力层下部存在软弱土层时，则需验算软弱下卧层的承载力；进行配筋的计算并配筋；最后绘制施工图。

关键词：独立基础 联合基础 基础埋深 底面尺寸 底板高度 配筋 施工图

1. 设计背景

某多层全现浇框架结构房屋，上部框架柱截面尺寸为600×600 mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置见图1。

000

图1 柱网平面图

以下是横向框架柱的一般组合和考虑地震的内力组合表：

经计算，由于边柱柱底和中柱柱底的恒k0.9(活k风k)恒k活k，所以组合都采用恒k活k

边柱柱底：Mk11.43.4814.88kNm Nk992.73171.41164.13kN

Vk6.321.938.25kN

中柱柱底：Mk9.142.6711.81kNm

Nk1179.1260.731439.83kN

Vk5.141.493.65kN

底层墙：基础连系梁传来荷载标注值（连系梁底面标高同基础顶面）

3墙重：0.000以上：3.60.232.16kN/m(采用轻质填充砌块，3.6kN/m)

3

0.000以下：190.240.94.104kN/m（采用一般粘土砖，19kN/m）

连梁重：(240400)

250.40.242.4kN/m

2.164.1042.48.664kN/m(与纵向轴距0.18)m

柱A基础底面：Fk1164.138.6647.21226.51kN

Mk14.888.6647.20.188.250.731.88kNm

柱B基础底面：Fk1439.838.6647.21502.21kN

Mk11.818.6647.20.183.650.725.59kNm

建筑场地平整，土层起伏不大。工程地质资料见表1：

地下水位于地表下2.5m，地下水对混凝土无侵蚀性。

2.设计方案

2.1材料选用

C30混凝土（fc=14.3N/mm，ft=1.43N/mm）； HPB300钢筋（fyfy=270N/mm）； HRPB335钢筋（fyfy=300N/mm）。

22

2

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0.9m,承载力特征值fak = 120kPa； 第三层土：粘土，厚2.5m,承载力特征值

fak

= 186kPa；

第四层土：淤泥质粉质粘土，厚2m,承载力特征值fak = 70kPa。 地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表下2.5m。

持力层选用层粘土，承载力特征值fak186kPa，设基础在持力层中的嵌固深度为0.15m，室外地坪标高同自然地面，则室外埋深为1.55m，室内埋深2m（室内外高差0.45m）。所以考虑取室外地坪到基础底面为。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fa 根据持力层为粉质粘土故取d1.6 基底以上土的加权平均重度

rm

17.20.519.30.919.40.15

18.63kN/m

1.55

（加权土重度，其中杂填土容重17.2kN/m3，粉质粘土取19.3kN/m3,粘土取19.4kN/m3）

持力层承载力特征值

fa

（先不考虑对基础宽度修正）

fafakdm(d0.5)1861.618.63(1.550.5)217.298kPa （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：Fk1226.51KN，Mk31.88KNm，Vk8.25KN 基础底面积：A

1.1Fk1.11226.51

7.42m2

faG217.298200.5(1.552)

设l/b1.2，bA/1.2.42/1.22.49m

取b2.8m，l3.5m，且b2.8m3m不需要再对fa进行修正。 3）验算持力层地基承载力 回填土和基础重：

1

GkGdA202.83.5(1.552)347.9kN

2

偏心距： ek

Pk

Mk31.88l

0.02m0.58m，

FkGk1226.51347.96

FkGk1226.51347.9

160.65kPafa217.298kPa A2.83.5

基底最大压力： Pkmax

FkGk6ek60.021

1160.651 Al3.5

166.16kP.298260.76kPa1.2fa1.2217a

Pkmin0，满足要求。

4）按软卧层强度验算基底尺寸 软卧层顶面处土的自重应力：

pcz17.20.519.30.919.40.65(19.410)1.8555.97kPa（地下水位以下土取浮重度）

软卧层顶面处土的加权重度：

rm

pcz55.97

14.35kN/m3 dz1.552.35

软卧层承载力修正：

d1.0

faz701.014.35(3.90.5)118.79kPa

z2.35Es18.1

0.5所以23 3 

b2.8Es22.7

软卧层顶面处的附加应力：

pz

(pkpcd)lb(160.6518.631.55)3.52.8

49.01kPa

(b2ztg)(l2ztg)(2.822.35tg23)(3.522.35tg23)

pzpcz49.0155.97104.98kPafaz118.79kPa 所以满足要求。

最后确定基础底面面积长3.5m，宽2.8m。 （2）B柱

1）基础底面尺寸确定

因B、C轴间距仅3m，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。

因两柱荷载对称，所以联合基础近似按中心受压设计基础，基础埋深2m，如下图：

图3. B-C柱联合基础埋深

A

2Fk21502.21

16.95m2

faG217.298202

设l/b1.2，bA/1.2.95/1.23.8m 因为b3.8m3m，所以需要再对fa进行修正

faz217.2980.311.53(3.83)1.614.35(20.5)254.5kPa

A

2Fk21502.21

14m2

faG254.5202

l/b1.2，bA/1.2/1.23.4m

取l7.2m,b4m,A28.8m2 2）软卧层验算

软卧层顶面处土的自重应力：

pcz17.20.519.30.919.40.65(19.410)1.8555.97kPa（地下水位以下土取浮重度）

软卧层顶面处土的加权重度：

rm

pcz55.97

14.35kN/m3 dz1.552.35

软卧层承载力修正：

d1.0

faz701.014.35(3.90.5)118.79kPa

pk

2FkGk21502.2120247.2

144.32kN(注意：此处将原地面（标高A7.24

-0.450m)至室内地面（标高+-0.000）范围内的填土作为外荷载加入pk。）

基础底面处土的加权平均重度：

z2.35Es18.1

0.5所以23 3 

b4Es22.7

软卧层顶面处的附加应力：

pz

(pkpcd)lb[144.3218.631.55]7.24

60.31kPa

(b2ztg)(l2ztg)(422.35tg23)(7.222.35tg23)

pzpcz60.3155.97116.28kPafaz118.79kPa 所以满足要求。

最后确定基础底面边长7.2m，宽4m。 （2）抗震验算

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011——2001），本工程需进行地基抗震验算； A柱：上部传来竖向力：992.7385.65208.481286.86kN 底层墙：8.6647.262.38kN 竖向力：Nk1349.24kN

上部传来弯矩：11.41.75347.58360.73kN 底层墙：8.6647.20.1811.23kN 弯矩：Mk371.96kN

柱底剪力：Vk6.320.97111.36118.65kN

.12130.14138.22)22894.96kN （B-C）柱：上部传来竖向力：(1179

底层墙：8.6647.22124.76kN Fk3019.72kN A柱基础持力层强度验算：

基础形心处竖向力：Fk1349.24202.83.50.5(21.55)1697.14kN

弯矩：Mk371.96118.650.7455.02kN 偏心距：e pk

max

pmin

455.02

0.27m

1697.14

1697.14

173.18kPafaEafa1.1217.298239.03kPa

2.83.5

6e60.27253.34

pk(1)173.18(1)93.02kPa

l3.5

pkmax253.34kP1.2faE286.84kPa 满足要求

（B-C）柱基：Fk3019.722027.244171.72kN pk 满足要求

4171.72

144.85kPafaEafa1.1217.298239.03kPa

7.24

3. 方案实施

3.1基础结构设计

混凝土选用C30，HPB300 级钢筋，fy270N/mm2 HRB335 级钢筋，

fy300N/mm2

(1)荷载设计值

基础结构设计时，需按荷载效应基本组合的设计值进行计算。

1A柱：F1508.18.6647.21.351592.31KN ○

M18.88.6647.20.181.350.710.4241.25kNm ②（B-C）柱：FBFc1847.38.6647.21.351931.51KN

MBMC14.968.6647.20.181.350.75.4833.95kNm （2）A柱

预估基础高度0.7m，采用二阶阶梯形基础。 1）基地净反力

pj

F1592.31

162.48kPa A2.83.5

pjmax

jmin

169.70FM41.25

162.48kPa 2AW1/62.83.5155.26

2）冲切验算

柱边基础截面抗冲切验算（见图4）

图4 冲切验算简图

l3.5m，b2.8m，atac0.6m，bc0.6m。初步选定基础高度h700mm，

。 h070045655mm（有垫层）

hp1.0

abat2h00.620.6551.910mb2.8m，所以破坏椎体在基础平面内部； 取ab1.91m

am

atab0.61.91

1.255m 22

因偏心受压，pj取pj,max169.70kPa 冲切力：

2lacbbc

FlPj,maxh0bh0

2222

2

3.50.62.80.6

169.700.6552.80.655

2222

344.15kN

抗冲切力：

0.7hpftamh00.71.01.431031.2550.655822.85kNFl 基础高度满足要求。 （3）配筋计算

图5 基础剖面尺寸示意图

І-І截面（柱边）： 柱边净反力：PjⅠ,Pjmin

155.26

lac

pj,maxPjn,min 2l

3.50.6

169.70155.26163.72kPa

23.5

MI

1

[(pjmaxpj)(2bbc)(pjmaxpj)b](lac)248

1

[(169.70163.72)(22.80.6)(169.70163.72)2.8](3.50.6)2 48

365.13kN.m

MⅠ365.13106

As,I2294mm2

0.9fyh00.9270655

在b=2.8m宽度范围内选配平行于长边的钢筋为：15ф14@190（实配As=2308mm2），并置于下层。

Ⅱ-Ⅱ截面：

M

1Pj,maxPj,min2

2lacbbc242

1

(169.70115.26)(2.80.6)2(23.50.6) 48

249.03kN.m

As,

M249.031061589mm2 0.9fyh00.9270(65510)

在L=3.5m宽度范围内选配平行于短边的钢筋，按构造要求配筋:实配17ф14@200（As=2616mm2），并置于上层。

（注：平行于短边的钢筋放在长边钢筋上方，所以有效计算高度差粗略地取10mm） （3）B-C柱

l7.2m，b4m，acbc0.6m，初选基础高度H=0.7m（等厚）；

1）基底净反力

pj

F1931.512

134.13kPa A7.24

2）冲切计算

图6 冲切验算计算简图

要求Fl0.7hpftumh0

um(ach0)4(0.60.655)45.02m

hp1.0，ft1.43N/mm2

FlFB(ac2h0)2pj1931.51-(0.620.655)2134.131675.32kN

0.7hpftumh00.71.01.435.026553291.39kNFl 所以满足要求。 3）纵向内力计算

bpj4134.13536.52kN/m 弯矩和剪力的计算结果见下图：

图8 弯矩和剪力计算结果

4)抗剪验算

柱边剪力：Vmax1126.69kN,hs1.0

0.7hsftbh00.71.01.4346552622.62Vmax 满足要求。

5）纵向配筋计算（选用HRPB335，钢筋fyfy=300N/mm2）

M1149.08106

板底配筋：As6497mm2

0.9fyh00.9300655选22

20@180（实配As6912mm2）

板顶配筋：因未产生负弯矩，按构造要求配筋φ10@200 （注意：若柱间有负弯矩，板顶需按该式As

Mmax

，进行配筋计算。）

0.9fyh0

6）横向配筋（选用HRPB335钢筋fyfy=300N/mm2） 柱下等效梁宽为：

ac20.75h00.620.750.6551.58m

F1bbc1931.51140.6

柱边弯矩：MB697.76kN.m

b22422M697.76106

As4032mm2

0.9fyh00.9300(65514)在柱下1.58m范围内选配9固定作用的横向构造筋φ8@250。

3.2 绘制基础施工图。

根据以上计算，可以绘制出基础平面布置图和A轴、B-C柱子基础配筋图（见附件）。

25@190（实配As4418mm2），基础顶面配置仅起

22

4.结果与结论

根据任务书的要求，通过计算、设计和验算，得出以下满足设计要求的结果： 1、A轴和D轴设计柱下独立基础

①基底面标高为-2.0m，持力层位于第层粘土，承载力特征值fak186kPa. ②基础底面尺寸为l3.5m，b2.8m。 ③阶梯形截面，高0.7m。

④基础底板双向配筋，采用HPB300级钢筋。

平行于短边按构造要求配筋: 17ф14@200，并置于上层；平行于长边配筋：14ф16@200，并置于下层。

⑤混凝土强度等级为C30，基础下采用100mm厚C15素混凝土垫层。 2、B-C轴设计双柱联合基础

①基底面标高为-2.0m，持力层位于第层粘土，承载力特征值fak186kPa。 ②基础底面尺寸为l7.2m，b4m。

③基础底板厚0.7m。

④基础板顶、板底均配筋，采用HPB300、HRB335级钢筋。 板底纵向选22

20@180，板顶纵向因未产生负弯矩，按构造要求配筋ф10@200；板底横向：

25@190，其余按构造配筋ф10@200；板顶横向：配置仅起固

在两柱下1.58m范围内分别选配9定作用的横向构造筋ф8@250。

⑤混凝土强度等级为C30，基础下采用100mm厚C15素混凝土垫层。

5.参考文献

[1] 华南大学，浙江大学，湖南大学编，基础工程（第二版）[M] ，中国建筑工业出版

社，2011.10

[2]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）[S]，中国建筑工业出版社，2012 [3]《建筑地基基础设计规范》（GB50007 -2011）[S]，中国建筑工业出版社，2012 [4]《混凝土结构设计规范》（GB50010 -2010）[S]，中国建筑工业出版社，2011

6.附件