1、 课程名称：课程名称：基础工程基础工程 设计题目：设计题目：柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础 院院 系：系： 土木工程系土木工程系 专专 业：业： 年年 级：级： 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 西南交通大学峨眉校区西南交通大学峨眉校区 2017 年年 4 月月 20 日日 1 目目 录录 第一部分第一部分 课程设计任务书课程设计任务书 2 2 （一）设计题目： 2 （二）设计资料： 2 （三）设计要求： 5 （四）设计内容 5 第二部分第二部分 设计步骤设计步骤 6 6 1、扩展基础可按下列步骤进行设计： . 6 2、无筋扩展基础可按下列步骤进行设计： .
2、6 第三部分第三部分 设计说明书设计说明书 7 7 3.1 设计参数拟定 7 3.1.1 选择柱子，确定荷载 7 3.1.2 基础材料及立面形式的选择 . 7 3.1.3 持力层的选择 8 3.1.4 基础埋置深度 d 的确定： 8 3.2 具体设计计算： 9 3.2.1 已知常用数据 . 9 3.2.2 地基承载力特征值的确定 . 9 3.2.3 计算作用在基础底面的荷载 . 13 3.3 基础底面尺寸的拟定 14 3.3.1 基本要求 . 14 3.1.2 基础底面的压力的确定公式 . 15 3.1.3 轴心荷载下基础底面积尺寸的拟定 . 16 3.1.4 偏心荷载作用下的基础底面尺寸的拟
3、定 . 18 4 持力层承载力的验算实例 . 21 2 第一第一部分部分 课程设计任务书课程设计任务书 （一）（一）设计题目：设计题目： 柱下钢筋混凝土独立基础 （二二）设计资料：设计资料： 1、地形：拟建建筑场地平整； 2、工程地质资料详见表 2.1。 地基岩土物理力学参数表地基岩土物理力学参数表 表表 2.12.1 地 层 代 号 土 名 天然地基土 厚度 重度 （） 孔隙 比 （e） 凝聚 力 （c） 内摩 擦角 （） 压缩 系数 (a1-2) 压缩 模量 （Es） 抗压 强度 （frk） 承载力 特征值 （fak） m KN/m KPa 度 1 MPa MPa MPa KPa 杂填 土
4、 0 0.5.5 18 粉质 粘土 1.21.2 20 0.65 34 13 0.20 10.0 130 粘土 1 1.5.5 19.4 0.58 25 23 0.22 8.2 180 全风 化砂 质泥 岩 2.72.7 21 22 30 0.8 240 强风 化砂 质泥 岩 3.03.0 22 20 25 3.0 300 中风 化砂 质泥 岩 4 4.0.0 24 15 40 4.0 620 3 3、水文资料为： 地下水对混凝土无侵蚀性。后面实例的水位深度为 1.5m 个人的地下水位深度在下表中选择其一。具体可由学习委员安排。 水位深 度/m 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
5、1.6 1.7 1.8 4、上部结构资料： 上部结构为多层全现浇框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内 外高差 450mm。柱网布置见下图,图中仅画出了 1-6 列柱子，其余 7-10 列柱子和 3-1 列柱子对称。 图 2-1 柱网平面图 上部结构作用在柱底的荷载标准值见表 2： 上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合设计值见表 3： 柱底荷载标准值 表 2 柱号 Fk (KN) Mk (KNm) Vk (KN) 4 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 1 975 1548 1187 140 100 198 46 48 44 2 1032 1615 1252
6、 164 125 221 55 60 52 3 1090 1730 1312 190 150 242 62 66 57 4 1150 1815 1370 210 175 271 71 73 67 5 1218 1873 1433 235 193 297 80 83 74 6 1282 1883 1496 257 218 325 86 90 83 7 1339 1970 1560 284 242 355 96 95 89 8 1402 2057 1618 231 266 377 102 104 98 9 1534 2140 1677 335 288 402 109 113 106 10 1598
7、 2205 1727 365 309 428 120 117 114 柱底荷载效应基本组合设计值 表 3 柱号 F (KN) M (KNm) V (KN) A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 1 1268 2012 1544 183 130 258 60 62 58 2 1342 2100 1627 214 163 288 72 78 67 3 1418 2250 1706 248 195 315 81 86 74 4 1496 2360 1782 274 228 353 93 95 88 5 1584 2435 1863 306 251 386 104 1
8、08 96 6 1667 2448 1945 334 284 423 112 117 108 7 1741 2562 2028 369 315 462 125 124 116 8 1823 2674 2104 391 346 491 133 136 128 9 1995 2783 2181 425 375 523 142 147 138 10 2078 2866 2245 455 402 557 156 153 149 5、材料：混凝土等级25C30，钢筋、级。 6、根据以上所给资料及学生人数，可划分为若干个组。 如：第 1 组共十人，基础持力层选用土层，设计 A 轴柱下独立基 5 础； 第
9、2 组共十人，基础持力层选用土层，设计 B 轴柱下独立基础； 第 3 组共十人，基础持力层选用土层，设计 C 轴柱下独立基础； （三）（三）设计要求：设计要求： 上述设计资料表 2.1 中的土层厚度和水位深度是后面实例的 原始地层厚度，大家的地层厚度和实际水位深度根据学习委员的安 排，在该表的基础上先进行改变地层厚度，所以每个人的地层参数 都有差别。 大家根据任务书的详细要求和后面的指导，完成各自的轴线基 础设计。对另外两根轴线的基础，只要求根据所给荷载确定基础底 面尺寸。如- -B B 轴柱下独立基础轴柱下独立基础设计设计 （四）设计内容（四）设计内容 、设计柱下独立基础，包括确定基础埋深、
10、基础底面尺寸，对基 础进行结构的内力分析、 强度计算， 确定基础高度、 进行配筋计算， 并满足构造设计要求，编写设计计算书。 、绘制基础施工图，包括基础平面布置图、基础大样图，并提出 必要的技术说明。 6 第二部分第二部分 设计设计步骤步骤 1、扩展基础可按下列步骤进行设计：扩展基础可按下列步骤进行设计： 1）选择基础的材料并初步拟定立面的形式和高度； 2）选择地基持力层并决定基础的埋置深度； 3）计算基础底面积并决定其尺寸（循环试算） ； 4）必要时计算地基基础的稳定性和沉降； 5）检算基础的抗冲切、抗剪和抗弯曲承载力并配置钢筋； 6）决定基础的细部尺寸并绘制结构图。 2、无筋扩展基础可按下
11、列步骤进行设计：无筋扩展基础可按下列步骤进行设计： 1）选择基础的材料和立面形式； 2）选择地基持力层并决定基础的埋置深度； 3）计算基础底面积并决定其尺寸（循环试算） ； 4）必要时计算地基基础的稳定性和沉降； 5）检算基础的刚性角或台阶的宽高比； 6）决定基础的细部尺寸并绘制结构图。 7 第三部分第三部分 设计说明书设计说明书 鉴于本设计任务书为钢筋混凝土基础的设计， 所以以下主要介绍扩展 基础的设计过程。 3.1 设计参数设计参数拟定拟定 3.1.13.1.1 选择柱子选择柱子，确定荷载，确定荷载 1、选择柱子（？） 按照班级的分配，你做的是？柱子，例如“A”柱子。 2、柱底荷载 即柱下
12、独立基础顶面所受的荷载。 例如下表中所示， 具体的数据从表 2 和表 3 中选择。例如选择A 号柱子，从表 2 中找到标准值，从表 3 中找到设计值，然后将其分别填入表 4 中。 表表 4 柱定所受荷载柱定所受荷载 项目 K F （KN） K M （KN m） K V 标准值 975 140 46 设计值 1268 183 60 3 3. .1.21.2 基基础材料础材料及立面形式及立面形式的选择的选择 因为本设计任务书已经要求设计为钢筋混凝土基础， 所以本部分只需 要拟定的是以下 3 项。 1、混凝土的标号为 C？，则 ft= ? N/mm2。 8 如“C25”混凝土，则 KPammNft1
13、270/27. 1 2 2、钢筋的类型为？级钢筋，例如拟选用 I 级钢筋 用 C25 混凝土，则 KPammNft1270/27. 1 2 。 3、立面形式初步定为 ？ （请选择是锥形或者阶梯形） 。 3 3. .1.31.3 持力层的选择持力层的选择 1、本设计中地基持力层拟选用 ？ 土层。 其承载力特征值为：ak f = 2 /mKN ；空隙比e= （并判断大 于或者小于 0.85； ） 可塑吗？如是，则液性指数范围为什么范围？ 例如：选择“”土层（粘土） 。承载力特征值为： ak f =180 2 /mKN ；空隙比 e=0.5870mm 可以。 基底净反力： KPa W VM A F
14、P n n 75.131 9 .270 15. 3 606 . 0183 3 . 6 12686 . 0 min, max, 25 (a):柱边（-截面） lPP A G PPalaM I )() 2 )(2( 12 1 maxmax 2 1 其中mlmma1 . 2,12502625 1 mmmaa t 5 . 0500， ,79.270 max KPaP 由几何关系容易得到， ,86.212 3000 1750 )75.13179.270(75.131 , KPaP In 而KPad A G G 32102 . 0205 . 1 1 . 2)86.21279.270()32286.2127
15、9.270)(5 . 01 . 22(25. 1 12 1 2 I M mKN66.272 (b):柱边（-截面） ) 2 )(2() ( 48 1 minmax 2 A G PPbbalM mKN 36.117)32275.13179.270)(5 . 00 . 32()5 . 01 . 2( 48 1 2 (c):阶梯高度变化处（-截面） 26 KPaP n 82.241 3 625. 03 )75.13179.270(75.131 , mKN lPP A G PPalaM 30.821 . 2)82.24179.270()32282.24179.270)(3 . 11 . 22(625.
16、 0 12 1 )() 2 )(2( 12 1 2 maxmax 2 1 (d):阶梯高度变化处（-截面） mKN A G PPbbalM 98.34)32275.13179.270)(750. 10 . 32()3 . 11 . 2( 48 1 ) 2 )(2() ( 48 1 2 minmax 2 故由以上计算可知： 基 础 底 面 宽 度 b 方 向 上 的 控 制 弯 矩 （ 亦 即 最 大 弯 矩 ） ： mKNMI66.272 基 础 底 面 长 度l方 向 上 的 控 制 弯 矩 （ 亦 即 最 大 弯 矩 ） ： mKNM36.117 2 5）基础底板的配筋 根据以上所算得的截
17、面弯矩及对应的基础有效高度 0 h（=560mm）,按 混凝土结构设计规范 （GB50010-2002）正截面受弯构件的承载力计算 公式，可以求出每边所需钢筋面积。 基础底板受力钢筋面积（选用一级钢筋 HPB235） ： 宽度 b 方向： 2 6 0 1 2576 2105609 . 0 1066.272 9 . 0 mm fh M A y S 基础底板每 1m 配筋面积： 2 1227 1 . 2 2576 mm l A A S S 采用16016，实际每 1m 配筋： 22 12271257mmmmAS，可以， 长度l方向： 2 6 0 2 0 84.1108 2105609 . 0 10
18、36.117 9 . 0 mm fh M A y S 每 1m 配筋面积： 2 0 0 6 .369 3 84.1108 3 mm A A S S 由于构造要求底板受力钢筋直径不小于 10mm，间距不大于 200mm，而 27 所求得的 2 0 393mmAS 故按构造要求配20010，实际每 1m 配筋，取为： 2 0 393mmAS 6） 、绘制基础底板配筋施工图如下： 1、 相邻轴线（相邻轴线（即即 B、C 轴）轴）柱底截面尺寸柱底截面尺寸的确定的确定 B 轴： 地基承载力特征值计算同 A-A 轴 荷载标准值： 1548,100,48 KKK FKN MKN VKN 按中心荷载初算 中心
19、荷载作用下基础底面积： 2 1 46. 8 )2 . 0105 . 120(02.215 1548 m df F A Ga k mb3，取 2 4 . 88 . 20 . 3m 考虑偏心荷载的不利影响 加大基础底面面积 2 1 24. 91 . 1mAA 取为 2 3 . 91 . 30 . 3m b:基础及台阶上土自重（ G 在地下水位以下用浮容重） ： 28 KNdAG G 6 .2973 . 9102 . 03 . 9205 . 1 C:计算基底抵抗矩： 3 22 805. 4 6 31 . 3 6 m lb W d:计算基础边缘最大最小应力： KPa W VM A GF P KKK 6
20、5.165 25.231 805. 4 482 . 1100 3 . 9 6 .29715482 . 1 min max e:验算基础底面应力： KPa PP 45.198 2 )( minmax kPafa02.215，安全 KPafKPaP a 02.25802.2152 . 12 . 125.231 max 安全， 所以基底截面尺寸选为： 2 3 . 91 . 30 . 3m，可以。 C 轴： 地基承载力特征值计算同 A-A 轴； 荷载标准值： 1187,198,44 KKK FKN MKN VKN 按中心荷载初算： 中心荷载作用下基础底面积： 2 48. 6 )2 . 0105 . 1
21、20(02.215 1187 m df F A Ga k mb3，取 2 6 . 62 . 20 . 3m 考虑偏心荷载的不利影响： 加大基础底面面积 2 1 26. 71 . 1mAA ，取为 2 5 . 75 . 20 . 3m 29 b:基础及台阶上土自重： （ G 地下水位以下用浮容重） KNdG AG 2405 . 7102 . 05 . 7205 . 1 C:计算基底抵抗矩： 3 22 75. 3 6 5 . 23 6 m lb W d:计算基础边缘最大最小应力： KPa W VM A GF P KKK 39.123 15.257 75. 3 442 . 1198 5 . 7 24011872 . 1 min max e:验算基础底面应力： KPa PP 27.190 2 )( minmax kPafa02.215，安全 KPafKPaP a 02.25802.2152 . 12 . 115.257 max 安全，所以基底截面尺寸选为： 2 5 . 75 . 20 . 3m，可以
