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课程设计 课程名称： 基础工程课程设计 设计题目： 柱下独立基础设计 专 业： 建筑工程 班 级： 0802 学生姓名: 学 号: 指导教师: 周 友 香 湖南工业大学科技学院教务部 制基础工程设计一设计资料12号题4号土层B轴柱底荷载：a. 柱底荷载效应标准组合值：Fk=2098KN,Mk=275KNm,Vk=108KN。b. 柱底荷载效应基本组合值：F=2727KN,M=358KNm,V=140kN。持力层选用4号土层，承载特征值fak=240KPa，框架柱截面尺寸为500mm*500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。2 独立基础设计1. 选择基础材料 基础采用C25混泥土，HPB235级钢筋，预估基础高度1.0m。2. 选择基础埋置深度 根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。 1号土层：杂填土，层厚约0.5m，含部分建筑垃圾。 2号土层：粉质粘土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130KPa。 3号土层：粘土，层厚1.5m，可朔，稍湿，承载特征值fak=180KPa。 4号土层：细沙,层厚2.7m，中密，承载特征值fak=240KPa。 5号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载特征值fak=300KPa。土层编号土的名称重度（kN/m3）孔隙比e液性指数Il粘聚力c(kPa)内摩擦角（）压缩模量Es(MPa)标准贯入锤击数N承载力特征值fak(kPa)杂填土18粉质粘土200.650.8434137.56130粘土19.40.580.7825238.211180细砂210.623011.616240强风化砂质泥岩221822300 拟建场区地下水对混泥土结构无腐蚀性，地下水位于地表下1.5m。 取地基底面高时最好取至持力层下0.5m，本设计取4号土层为持 力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m。由此得 基础底面剖面图示意图。 37001000-0.450+-0.000柱FkMkVk=2098KN=275KN*m=108KNMkVkFk基础剖面示意图3. 求地基承载力特征值fa 根据细砂查表可得nb=2.0,nd=3.0。 基地以上土的平均重度为 rm=（18*0.5+20*1+10*0.2+9.4*1.5+0.5*21）/3.7=15.03KN/m3 持力层承载力特征值fa为 Fa=fak+nbrm(d-0.5)=240+3.0*15.03*(3.7-0.5)=384.192KPa 上式d按室外底面算起。4. 初步选择基底尺寸 取柱底荷载标准值：Fk=2098kN,Mk=275kNm,Vk=108kN。 计算基础和回填土Gk时的基础埋置深度为 d=1/2*(3.7+4.150)=3.925m 基础底面积为 A0=Fk/(fa-rGd)=2098/(384.192-20*1.5+（0.225-2.2）-2.2*10)=6.40m2 由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即 A=1.2A0=1.2*6.40=7.68m2 初步选定基础底面积A=l*b=3.2*2.4=7.68m2,且b=2.4m3m不需要再对fa进行修正。5. 验算持力层地基承载力 基础和回填土重为 Gk=rGdA=(20*(1.5+0.225)+2.2*10)*7.68=433.92kN 偏心距为 ek=Mk/(FK+Gk)=275/(2098+433.92) =0.109m0,满足要求。 基底最大压力： Pkmax=（Gk+Fk）/A*(1+6ek/l)=(2098+433.92)/7.68*(1+6*0.109/3.2) =397.054KPa1.2fa=461.03KPa所以，最后确定基础底面面积长3.2m,宽2.4m。6. 计算基底净反力柱底荷载效应基本组合设计值：F=2727KN,M=358KN.m,V=140KN。 净偏心距为en0=M/N=(358+140*1)/2727=0.183m 基础边缘处的最大和最小净反力为：Pminmax=F/(lb)*(1+_6en0)/l)=2727/7.68*(1_+6*0.183/3.2)=476.91 234.35KPa7. 基础高度（采用阶梯形基础）柱边基础截面抗冲切验算如图：L=3.2m,b=2.4m,at=bc=0.5m,ac=0.5m。初步选定基础高度h=1000mm,分两个台阶，每阶高度均为500mm。ho=800-(90+10)=900mm，则 ab=at+2ho=0.5+2*0.9=2.3m334.1228KN满足要求。8. 变阶处抗冲切验算由于有at=b1=1.3m,a1=1.7m,ho1=500-100=400mm，所以： ab=at+2ho1=1.3+2*0.4=2.1m389.87KN满足要求。9. 配筋计算：如图：选用HPB235级钢筋，fy=210KN/mm2。（1） 基础长边方向。对于11截面，柱边净反力为Pn1=Pnmin+(l+ac)/2l*(Pnmax-Pnmin)=365.46KPa悬臂部分净反力平均值为1/2(Pnmax+Pn1)=421.19KPa弯矩为M1=1/24*（1/2(Pnmax+Pn1)）（l-ac）2*（2b+bc） =678.06KNmAs1=M1/0.9fyho=3986.26mm2对于33截面，有 Pn3=Pnmin+(l+a1)/2l*(Pnmax-Pnmin)=435.22KPa M3=1/24*（1/2(Pnmax+Pn3)（l-a1）2*（2b+b1）=260.81KNm As3=M3/0.9fyho1=3365.72mm2比较As1和As3，应按As1配筋。N=2400/180+1=15(根)As=255*15=3825 mm2 约3986 mm2所以，实际配筋为1618180。（2） 基础短边方向。因为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，取 Pn=1/2(Pnmax-Pnmin)=1/2(476.91+234.35)=355.63KPa M2=Pn/24(b-bc)2(2l+ac)=369.09KNm As2=M2/0.9fyho=2169.90mm2 M4=Pn/24(b-b1)2(2l+a1)=145.23KNm As4=M4/0.9fyho=1921.03mm2比较As2 和As4 应该按As2配筋N=（3200/180）+1=22根 As=113*19=21472169.90mm2实际配筋201218010. 确定A.C轴两轴柱子基础底面尺寸A轴：Fk=1460KN,Mk=280knm,Vk=105KN。A轴：Fk=1635KN,Mk=390knm,Vk=102KN。由前面计算得持力层承载力特征值fa=384.192kPa,d=3.925m。A轴基础底面积为： Ao=Fk/(fa-rGd)=1460/(384.192-20*(1.5+0.225)-2.2*10)=4.46m2 A=1.2Ao=1.2*4.46=5.4m2初步选定基础底面积为A=lb=3*1.8=5.4m2,且b=1.8m，不需要再对fa进行修正。C轴基础底面积为：