第四章 基础设计4.1 基础设计资料根据本设计中建筑物的规模、功能特点、上部结构型式、荷载大小和分布以及地基土层的分布、土的性质、地下水的情况等因素，确定本设计基础结构类型为现浇柱下独立基础，具体设计资料如下：基础结构类型：现浇柱下独立基础基础埋置深度：1.5米4.2 工程地质条件：工程地质条件：(1)自然地表1米为填土，填土下层3米厚为红粘土，再下为砾石层。
红粘土允许承载力为180kN/m 2，砾石层允许承载力为300kN/m 2，地基为二类场地土。
(2)地下水位：地表以下2米，水质对混凝土无侵蚀柱截面尺寸：500mm ×500mm m基础材料：采用C25混凝土,HRB335级钢筋，设混凝土垫层(C25)。
4.3基础计算4.3.1A 柱下独立基础结构计算由框架结构计算结果可得：由A 柱传给基础的轴向力N K =3682.49/1.3=2832.68kN 、N=3682.49kN ，力矩'K M =51.162kN ·m 、'M =66.51kN ·m ，剪力V K =45.81kN 、V=59.55kN4.3.1.1初步确定基础高度根据埋置深度和构造要求，初步确定H0=800mm4.3.1.2按中心荷载初步估计所需的基础底面尺寸A0计算修正后的地基承载力特征值fa ，先不考虑宽度修正fa=fak+ηbr(b-3)+ηdrm(d-0.5)=180+1.4×20×(1.5-0.5)=208kN/m 2先按轴心受压基础试算基础面积，基础底面积:A ≥NK/(fa-rd)= 2832.68/(208-20×1.5)=15.91m 2考虑荷载偏心，将基底面积扩大1.1～1.5倍，即A0=（1.1～1.5）A=17.5m 2～23.87m 2取基底边长比b/l=1(b 为荷载偏心方向边长)，可取基础底面积：A0=l ×b=l2=20.25m 2 ,取l=4.5m,b=4.5m4.3.1.3验算荷载偏心距e基底处竖向力：K K G N +=2832.68+20×4.5×4.5×1.5-1.0×10×2=3420.18KN基底处的力矩： M K =51.16+11.14×(3.6-0.4)×(0.6-0.12-0.2)+ 45.81×0.6=88.23KN ·m偏心距：1058.46 75.06/5.46/026.018.342023.88==<==+=b m G N M e K K K可以。
4.3.1.4验算基底边缘最大压力pmax根据《地基基础设计规》第5.2.1条规定，pmax ≤1.2fa因短边小于3m ，故仍取fa=208KN/m2(无需修正)2max /75.174)5.4026.061(5.45.418.3420)61(m KN b e A G N p K K =⨯+⨯⨯=++=2/6.2492082.12.1m KN f a =⨯=<，满足要求。
可取基础底面积：A=b×l=4.5×4.5=20.25m 2,W=bl2/6=4.5×4.52/6=9.45m ３4.3.1.5基础底面边缘的最大和最小压应力2max /23.17845.923.8825.2018.3420m KN W M A G N p K K K K =+=++= 2min /56.15945.923.8825.2018.3420m KN W M A G N p K K K K =-=-+=p kmax <1.2fa =1.2×208=249.6KN/m 2,根据《地基基础设计规》第5.2.1条规定，满足要求。
4.3.1.6基础受冲切承载力验算基础计算如图30所示：柱与基础交接处的冲切强度验算图24 A 柱基础取保护层厚度为40mm ，取阶梯形基础两级，每阶高度为400mm,即h0=800-40=760mm根据《地基基础设计规》第8.2.7中的第2条规定求at 、ab 、at=400mmab=400+2×760=1920mmx1=(4500-1920)/2=1290mm 、mmx x 33512504654652/)4004500(46522=⇒++=-x3=465-335=130mm251069.3)46546521(21304500mm A l ⨯=⨯⨯⨯-⨯=KN N 5.7945.15.45.420187=⨯⨯⨯+=225.20mm A = 45.9=W m KN M ⋅=⨯+--⨯-⨯+=22.1126.055.59)2.012.06.0()4.06.3(14.1151.66地基净反力为：2max ,/11.5145.922.11225.205.794m KN p j =+=2min ,/36.2345.922.11225.205.794m KN p j =-=根据《地基基础设计规》第8.2.7中的第2条规定Fl=pj,maxAl=51.11×0.369=18.86KNKN h a f m t hp 67976029204001.10.17.07.00=⨯+⨯⨯⨯=β根据《地基基础设计规》第8.2.7中的第2条规定: ,7.00h a f F m t hp l β<满足要求① 基础变阶处的冲切强度验算：取阶梯形基础两级，每阶高度为450mm,即h0=450-40=360mm根据《地基基础设计规》第8.2.7中的第2条规定求at 、abmm a t 245040024)4004500(=+⨯-= ab=2450+2×400=3250mm x1=(4500-3250)/2=625mm 、mm x x 32520025062525022=⇒+=、x3=625-325=300mm 2510625.10)25025021(22504500mm A l ⨯=⨯⨯⨯-⨯= Fl=pj,maxAl=51.11×1.063=54.33KNKN h a f m t hp 3.7623602325022501.10.17.07.00=⨯+⨯⨯⨯=β根据《地基基础设计规》第8.2.7中的第2条规定: 满足要求。
,7.00h a f F m t hp l β<4.3.1.7基础底板配筋①柱与基础交接处的冲切强度验算：a 、沿基础l 方向计算Ⅰ-Ⅰ截面。
mm h b a 20252450450021=-=-=，2max ,max /11.51m KN p p j == 2min ,min /36.23m KN p p j ==通过几何方法求p ，见图图25求解p =103.68KN/m 2KNG G K 13.793)2100.15.15.45.420(35.135.1=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯==])()2)(2[(121max max '21l p p A G p p a l a M I -+-++=]5.2)11.5123.178()5.45.413.793268.10323.178()625.05.42[(025.21212⨯-+⨯⨯-+⨯+⨯⨯⨯=m KN ⋅=778260379********.0107789.0mm h f M A y I sI =⨯⨯⨯==b 、沿基础b 方向计算Ⅱ-Ⅱ截面，如图31。
)2)(2()(481min max '2'A G p p b b a l M -++-=∏)5.45.411.739211.5123.178()4.05.42()625.05.4(4812⨯⨯-+⨯+⨯⨯-⨯= m KN ⋅=44426021647603009.0104449.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯==∏∏②基础变阶处的冲切强度验算：a 、基础l 方向计算Ⅰ-Ⅰ截面，如图26。
mm a 7251=，m a 56.12625.024625.05.4'=+⨯-= mm b 185********'=+⨯= 通过几何方法求'p ，见图。
求解'p =102.1KN/m 2])()2)(2[(121'max 'max '21l p p A G p p a l a M I -+-++=]5.4)1.10223.178()5.45.411.79321.10223.178()56.25.42[(725.01212⨯-+⨯⨯-+⨯+⨯⨯⨯=m KN ⋅=29.11726010273603009.01029.1179.0mm h f M A y I sI =⨯⨯⨯== b 、基础b 方向计算Ⅱ-Ⅱ截面。
)2)(2()(481min max '2'A G p p b b a l M -++-=∏ )5.45.411.793211.5123.178()85.15.42()56.25.4(4812⨯⨯-+⨯+⨯⨯-⨯= m KN ⋅=68.12826013243603009.01068.1289.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯==∏∏ 综合上述计算可知，A 柱下独立基础底板配筋结果为：①沿基础l 方向计算的Ⅰ-Ⅰ截面应按柱与基础交接处截面进行配筋:As Ⅰ=1027mm 22/m)②沿基础b 方向计算的Ⅱ-Ⅱ截面应按柱与基础交接处截面进行配筋:As Ⅱ=1324mm 22/m)4.3.2B 柱下独立基础结构计算由框架结构计算结果可得：由B 柱传给基础的轴向力N K =1009.4/1.3=776.75kN 、N=1009.4kN ，力矩'K M =128.9kN ·m 、'M =167.57kN ·m ，剪力VK=37.24kN 、V=48.41kN 。
4.3.2.1初步确定基础高度根据埋置深度和构造要求，初步确定H 0=600mm4.3.2.2按中心荷载初步估计所需的基础底面尺寸A0计算修正后的地基承载力特征值fa ，先不考虑宽度修正fa=fak+ηbr(b-3)+ηdrm(d-0.5)=180+1.4×20×(1.5-0.5)=208kN/m 2先按轴心受压基础试算基础面积，基础底面积:A ≥NK/(fa-rd)=776.75/(208-20×1.5)=4.66m 2考虑荷载偏心，将基底面积扩大1.1～1.4倍，即A0=(1.1～1.4)A=4.8m 2～6.1m 2 取基底边长比b/l=1.0(b 为荷载偏心方向边长)，可取基础底面积：A0=l ×b=l2=5.76m 2 ,取l=2.4m,b=2.4m4.3.2.3验算荷载偏心距e基底处的竖向力：K K G N +=776.75+20×2.4×2.4×1.5=950KN基底处的力矩： MK=128.9+37.24×0.6=151KN ·m偏心距 191.240.2/6 2.4/60.4950K K K M e m b N G ===<==+，可以4.3.2.4验算基底边缘最大压力pmax根据《地基基础设计规》第5.2.1条规定，pmax ≤1.2fa2max 695060.2(1)(1)247/2.4 2.4 2.4K K N G e p KN m A b +⨯=+=⨯+=⨯2/6.2492082.12.1m KN f a =⨯=<，满足要求。