基础工程独立基础课程设计

基砒工程襦程被计

课程名称：《基础工程》

设计题目：柱下独立基础课程设计

院系：土木工程学院

专业：道路、桥梁、隧道工程

年级：2009级

姓名：

学号：

指导教师：

徐州工程学院土木工程学院

2011年12月15日

目录

1、柱下独立基础设计资料

2、柱下独立基础设计

2.1基础设计材料

2.2基础埋置深度选择

2.3地基承载力特征值

2.4基础底面尺寸的确定

2.5验算持力层地基承载力

2.6基底净反力的计算

2.7基础高度的确定

2.7.1抗剪验算

2.7.2抗冲切验算

2.8地基沉降计算

2.9配筋计算

3软弱下卧层承载力验算

4《规范》法计算沉降量

5地基稳定性验算

5参考文献

6设计说明

附录基础施工图

一、基础设计资料

2号题B轴柱底荷载：

①柱底荷载效应标准组合值：Fk=1615KN,乂卜=125KNm,匕=60KN；

②柱底荷载效应基本组合值：尸=2099.5MV,M=162.5KNm,V=78A7Vo

持力层选用4号粘土层，承载力特征情，*=240kPa,框架柱截面尺寸为500X500mm,

室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。

二、独立基础设计

1.选择基础材料：C25混凝土,HPB235钢筋,预估基础高度0.8，〃。

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0.5团,含部分建筑垃圾；

第二层土：粉质粘土，厚1.2〃?，软塑，潮湿，承载力特征值工次=130kPa

笫三层土：粘土，厚1.5切，可塑，稍湿，承载力特征值力”=180kPa

第四层土：全风化砂质泥岩，厚2.7〃?,承载力特征值力上=240kPa

地下水对混凝土无侵独性，地下水位于地表下1.5〃!。

取基础底面高时最好取至持力层下0.5根，本设计取第三层土为持力层，所以考虑取室

外地坪到基础底面为().5-1.2+().5+1.5=3.7m。由此得基础剖面示意图如下：

±0.000

V

-0.450

V

Fk=1339KN

Mk=284KN

sVk=94KN

4虬

基础剖面示意图

3.求地基承载力特征值,“

根据粘土e=().62,〃二0・78,查表得知=2,久=3

基底以上土的加权平均重度

18x0.5+20x1+(20-10)x0.2+9.4x0.5+21x0.5

r=----------------------------------------------------------------------=15.03KN/m3

，mn3.7

持力层承载力特征值0(先不考虑对基础宽度修正)

fa=fak+%儿3-0.5)=240+3x15.03x(3.7-0.5)

=384.29KPa

(上式d按室外地面算起)

4.初步选择基底尺寸

取柱底荷载标准值：6=1615KN,Mk=125KNm,匕=60KN

计算基础和回填土重G人时的基础埋深d=g(3.7+3.7+0.45)=3.925z〃

1615

基础底面积：4==4.926"

fa-y0-d384.29-2.2x10-1.725x20

由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即:

4=1.24=1.2x4.926=5.911w

初步选定基础底面面积A-lb-3x2-6m2>5.911,且〃=2.加<3加不需要再对人

进行修正。

5.验算持力层地基承载力

回填土和基础重：

Gk=yG6/-A=(2.2x10+1.725x20)x5.911

=398.99K7V

125+60x0.8

偏心距:=0.08w<—=0.5/77,满足

1615+398.996

Fk+Gk1641615+398.99(6x0.08

基底最大压力:6max二1+---------------------x1+

A63

=389.37和<1.24(=461.15/CP,)

所以，最后确定基础底面面积长3帆，宽

6.计算基底净反力

取柱底荷载效应基本组合设计值：F=2099.5X7V,M=\625KNm,V=18KN”

田伯、*M162.5+78x0.8„

净偏心距e„=—=---------------=0.107加

0N2099.5

基础边缘处的最大和最小净反力

/r.maxF6x0.107

P%mJ那士衿筌，。土亍,

_424.79屹

=275.03纥

7.基础高度（采用阶梯形基础）

柱边基础截面抗冲切验算（见下图）

S)

冲切验算简图

（a）柱下冲切；（b）变阶处冲切

I=3m,b=2m,%=〃=0.5〃z,《.=0.5"?。初步选定基础高度/?=800M,

分两个台阶,每阶高度均为400"〃〃的°4=800-（40+10）=750〃〃〃（有热层）.

ah=at+2/?0=0.5+2x0.75=2m<b=2tn,取牝=2〃z

500+2000

=1250mm

2

因偏心受压，p“取p”,max=424.79KPa

冲切力:

=424.79垃

抗冲切力：

0.7/7如£《〃%=0.7xl.0xl.27xl03xl.25X0.75

=833.44A7V>424.79/CV,满足

8.变阶处抗冲切验算

at=b]=\m,ai=1.5tn,%=400-50=350〃〃〃

ah=at+2/?01=1+2x0.35=1.7m<b=2m,取为=1.7，〃

4+A1+1.7

-2—1.35"z

b

冲切力：耳二%.max\

(222一〃01

31.51(21

=424.79x-0.35x2-----0.35

22)(22

=372.75A7V

抗冲切力：

3

0.7J3h,frat/Ihm=0.7xl.0xl.27xl0x1.35x0.35

=420.65/W>372.75X7V,满足

9.配筋计算

2

选用的HPB235级钢筋，fy=2\0N/nifn

(1)基础长边方向

IT截面(柱边)

柱边净反力：PnJ=巴min+等(匕max-in)

=275.029+x(424.79-275.029)=312.47KPa

2x3

悬臂部分净反力平均值：

1(匕+匕/)=Jx(424.79+312.47)=368.63K优

弯矩：M,=£『二"](/_4)2(2"〃)

=导368.63x(3-0.5)2x(2x2+0.5)

=431.99/W〃2

a431.99x1()6

=3047.55/wn2

4.,09/%0.9x210x750

in-in截面（变阶处）

=P.+上生(0-P.)

Pn.Illnmin?/\/i.maxn.min/

=275.029+x(424.79-275.029)

2x3

=387.35Kg

1P-L-P

Mm」j+5(/一4侬+幻

1424.79+387.35

——x----------x-(-3----1-.-5)2x(2x2+l)

242

=190.35KV〃z

6

MR190.35xlQ

A.///=2877.55/〃〃/

"().9x210x350

（）9f、%

比较As』和&〃/,应按A,1配筋，实际配15616@140和1N）12@14O

则钢筋根数：

2X（）（）2

n=-----+1=21,As=201.1x15+113.1x12=3129>3126.77//z/«满足

140

（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：2=g（匕m、+4min）=gx（25Q44+95.00）=172.72K优

与长边方向的配筋计算方法相同，可得n-n截面（柱边）的计算配筋值

2

Asn=2O68.O2/W7/,IV-IV截面（变阶处）的计算配筋值=1673.13机机？。因

此按4〃在短边方向配筋，实际配19①12@200。

则钢筋根数〃=型9+1=19,A=113.1X19=2148.9""〃2>2068.02〃"〃2

200,

10.基础配筋大样图：见施工图

11.确定A、C两轴柱子基础底面尺寸

由任务书得：9号题A、C两柱子基底荷载分别为:

A轴：Fk=1032KN,Mk=164/CV匕=55KN；

C轴：Fk=1252KN,Mk=22\KNm,匕=52KN；

由前面计算得持力层承载力特征值以=384.29K£,

计算基础和回填土重G*时的基础埋深d=2.425加

A轴基础底面积：A。=—6—=-----------------------=3.148/n2

°fa-yG-d384.29-2.2x10-1.725x20

基础底面积按20%增大，即：

4=1.24=1.2x3.148=3.778w2

初步选定基础底面面积4=/.匕=4.8x3.0=14.4/??2(>3.778;n2)，且8=3m,

不需要再对/。进行修正。

1252

C轴基础底面积：4=

ftl-yGd384.29-2.2x10-1.725x20

基础底面积按20%增大，UP：

A=1.2、=1.3x8.54=〃/

初步诜定基础底面面积A=/2=3.8x3.0=11.4机2>11.bn2,且6=3m,

不需要再对/：进行修正。

12"、C两轴持力层地基承载力验算(略)

根据以上计算，可以绘制出基础平面布置图和B轴柱子基础大样图。见基础平面布置图。

三、软弱下卧层承载力验算

(1)软弱下卧层埋深d=3.2m

(2)软弱下卧层顶面处土的自重应力巴=18x0.5+20x1.2+19.4x1.5=62.1kPa

(3)软弱下卧层顶面处土的加权平均重度/=—=19.41kN/m

m3.2

查表得，全风化砂质泥岩Z=2，L=3

(4)按深度修正后软弱下卧层的承载力特征值

力=以+为｛3-0.5)=240+3x19.41x(3.2-0.5)=391.227kPa

由及"瓦2=8.2/11.2=0.7,Z=3.2>0.5b,查表得地基压力扩散角。二23。

lb(Pk-Pc)3.6x2.8x(177-16.23x2.2)

=40.^7kPa

(b+2ztan夕)(/+2ztan0)(2.8+2x3.2tan230)(3.6+2x3.2tan230)

cr；+cr;=40.87+62.1=102.97kPa<力=391.227kPa满足

四、《规范》法计算沉降量

(1).基底压力

F+G13394-20x3.6x2.8x2.2

=177(kPa)

3.6x23

基底附力口压力Po=p-^/=177-18x0.5-20x1.0-10x0.2-9.4x0.5=159/:^=0.159MPa

(2).确定沉降计算深度

根据b=2.8m杳表得△z=0.6m。相应于向上取厚度范围的土层计算沉降量为

0.27772mm<0.025x41.59148mm=l.039787mm,满足要求，故沉降计算深度可取为6.4m。

(3).沉降计算如下表

点号Zi(m)L/bz/b

区azz^-z^aM号公'i2届

0004X0.25=1.00

10.500.34X0.2491=0.9964498.20498.28.29.66

23.202.34X0.1848=0.73922365.441867.2411.625.6035.26

34.002.942639.20273.76182.4237.68

0.16495=0.6598

44.803.44X0.1508=0.60322895.36256.16182.2639.94

2.0

55.644X0.1362=0.54483050.88155.52181.3737641.31376

66.44.84X0.1204=0.48163082.2431.44180.2777241.59148

(4).确定沉降经验系数力s

三二ZA二PoZ(zE-zmw_j

yAPoZ【(zE