课程设计说明书课程名称：基础工程课程设计设计题目：柱下独立基础设计专业：建工班级：建工0903 学生姓名: 邓炜坤学号: ********** ****:***湖南工业大学科技学院教务部制2011年 12 月 1 日引言“土力学与地基基础”课程是土木工程专业及相关专业的主干课程，也是重要的专业课程。

“土力学与地基基础课程设计”是“土力学与地基基础”课程的实践教学环节，着手提高学生的综合应用能力，主要为了巩固与运用基础概念与基础知识、掌握方法以及培养各种能力等诸多方面。

作为建筑类院校专业课的一种实践教学环节，课程设计师教学计划中德一个有机组成部分；是培养学生综合运用所学各门课程的基本理论、基本知识和基本技能，以分析解决实际工程问题能力的重要步骤；是学生巩固并灵活运用所学专业知识的一种比较好的手段；也是锻炼学生理论联系实际能力和提高学生工程设计能力的必经之路。

课程设计的目的是：1.巩固与运用理论教学的基本概念和基础知识2.培养学生使用各种规范及查阅手册和资料能力3.培养学生概念设计的能力4.熟悉设计步骤与相关的设计内容5.学会设计计算方法6培养学生图子表达能力7.培养学生语言表达能力8.培养学生分析和解决工程实际问题的能力目录一、设计资料二、独立基础设计1、选择基础材料2、选择基础埋置深度3、计算地基承载力特征值4、初步选择基底尺寸5、验算持力层的地基承载力6、软弱下卧层的验算7、计算基底净反力8、验算基础高度9、基础高度（采用阶梯形基础）10、地基变形验算11、变阶处抗冲切验算12、配筋计算13、基础配筋大详图14、确定A、B两轴柱子基础底面尺寸15、A、B两轴持力层地基承载力验算16、设计图纸柱下独立基础课程设计一、设计资料3号题○B轴柱底荷载：○1柱底荷载效应标准组合值：F K=1720KN，M K=150KN·m，V K=66KN。

○2柱底荷载效应基本组合值：F=2250KN，M=195KN·m，V=86KN。

持力层选用○4号土层，承载力特征值f ak=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。

二、独立基础设计1.选择基础材料基础采用C25混凝土，HPB235级钢筋，预估基础高度0.8m。

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f ak=130kPa。

③号土层：粘土，层厚1.5m，稍湿，承载力特征值f ak=180kPa。

④号土层：细砂，层厚3.0m，中密，承载力特征值f ak=240kPa。

⑤号土层：强风化砂质泥岩，很厚，中密，承载力特征值f ak=300kPa。

拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位深度：位于地表下1.5m。

取基础地面高时最好至持力层下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地面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m。

由此得到基础剖面示意图如下图所示。

基础剖面简图3.求地基承载力特征值f a根据细沙e=0.62，查表得b η=2.0，d η=3.0。

基地以上土的加权平均重度为7.35.0115.14.92.010-201205.018⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=）（m γ=13.683m KN 持力层承载力特征值f a （先不考虑对基础宽度修正）为ak a f f =+m γηd （d-0.5)=240+3.0×13.68×(3.7-0.5)=371.33KPa上式d 按室外地面算起。

4.初步选择基础尺寸取柱底荷载标准值：F K =1720KN ，M K =150KN·m ，V K =66KN 。

计算基础和回填土G K 时的基础埋置深度为 d=)15.47.3(21+=3.925m 基础底面积为A 0=246.520725.1102.233.3711720m d f F G a k =⨯-⨯-=-γ 由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即A=1.2A 0=1.2×5.46=6.56m 2初步选定基础地面面积272.64.28.2m lb A =⨯==，且b =2.4m<3m 不需要再对f a 进行修正。

5.验算持力层地基承载力基础和回填土重为KN dA G G k 32.39056.6)20725.1105.2(=⨯⨯+⨯==γ偏心距为m G F M e k k k k 096.032.21108.20232.39017208.066150==+⨯+=+=<m l 47.06= min k p >0，满足要求。

基地最大压力：kPa l e A G F P k k k k 95.387)8.2096.061(56.632.3901720)61(max =⨯++=++=<1.2f a (=445.60kPa)所以，最后确定基础底面长2.8m ，宽2.4m 。

6.计算基地净反力取柱底荷载效应基本组合值：F=2250KN ，M=195KN·m ，V=86KN 。

净偏心距为22508.0861950⨯+==N M e n =0.12m 基础边缘处的最大和最小净反力为kPa kPa n n n l e lb F P 82.42177.2470max min )8.212.061(8.22250)61(=⨯±=±=7.基础高度（采用阶梯型基础）柱边基础截面抗冲切验算（如下图）冲切验算简图（柱下冲切）冲切验算简图（变阶处冲切）l=2.8m ，b=2.4m ，m a m b a c c t 5.0,5.0===。

初步选定基础高度h=800mm ，分两个台阶，每个台阶均为400mm 。

0h =800-（40+10）=750mm （有垫层），则m h a a t b 25.15.020=+=+=<b=2.4m取m a b 2=.因此，可得mm a a a b t m 1250220005002=+=+= 因偏心受压，n p 取max n p =421.87kPa ，所以冲切力为KNh b b b h a l P Fl c c n 12.388])75.025.024.2(4.2)75.025.028.2[(87.421])22()22[(2200max =---⨯--=-----= 抗冲切力为=07.0h a f m t hp β0.7×1×1.25×103×1.25×0.75=820.31KN >323.44KN 满足要求。

8.变阶处抗冲切验算由于有m b a t 2.11==，m a 4.11=，mm h 3505040001=-=所以9.135.022.1201=⨯+=+=h a a t b <b=2.4m取m a b 9.1=。

因此，可得m a a a b t m 55.129.12.12=+=+=冲切力为 KNh b b b h a l P Fl n 06.329])35.022.124.2(4.2)35.024.128.2[(87.421])22()22[(220101max =---⨯--=-----= 抗冲切力为KN h a f m t hp 69.47435.155.11025.117.07.030=⨯⨯⨯⨯⨯=β>329.06KN满足要求。

9.配筋计算选用HPB235级钢筋，2210mm N fy =。

（1）基础长边方向。

对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边），柱边净反力为kPap p la l p p n n c n nI 36.35059.10277.247)77.24787.421(6.55.08.277.247)(2min max min =+=-⨯++=-++= 悬臂部分净反力平均值为kPa p p nI n 12.386)36.35087.421(21)(21max =+=+ 弯矩为m KN b b a l P P M c c nI n I ⋅=⨯⨯=+-+=07.4513.53.22412.386)2())(2(24122max2601.31827502109.01007.4519.0mm h f M A y I sI =⨯⨯⨯== 对于截面Ⅲ-Ⅲ（变阶处），有kPa p p la l p n n n 66.4481.1746.54.18.277.247)(2p min max 1min nIII =⨯++=-++= m KN b b a l P P M nIII n III ⋅=⨯⨯⨯+=+-+=08.2230.64.122487.42166.448)2())(2(2412121max 26018.15733502109.01008.2239.0mm h f M A y III sI =⨯⨯⨯== 比较sI A 和sIII A ,应按sI A 配筋，实际配16φ16@135As=3217.6mm 2>3182.1mm 2（2）按基础短边方向。

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kPap p p n n n 82.334)77.24787.421(21)(21min max =+=+=对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边）弯矩为m KN a l b b p M c c n II ⋅=+⨯-=+-=21.307)5.06.5()5.14.2(2482.334)2()(2422 2603.21677502109.01021.3079.0mm h f M A y II sII =⨯⨯⨯==对于ⅠV-ⅠV 截面（变阶处） 弯矩为m KN a l b b p M nIV ⋅=+⨯-=+-=62.140)4.16.5()2.14.2(2482.334)2()(24212126018.21253502109.01062.1409.0mm h f M A y IV sIV=⨯⨯⨯== 比较sII A 和sIV A ,应按sII A 配筋，实际配11φ16@200As=2212.1mm 2>2167.3mm 210.基础配筋大样图 基础配筋大样图如下图所示11.确定○A 、○C 轴柱子基础底面尺寸由柱下独立基础课程设计任务书得：3号题○A 、○C 两柱子基底荷载分别如下。

○A 轴：F K =1090KN ，M K =190KN·m ，V K =62KN 。

○C 轴：F K =1:312KN ，M K =242KN·m ，V K =57KN 。

由前面计算得持力层承载力特征值kPa f a 33.371=，计算基础和回填土重k G 时的基础埋深d=3.925m ，○A 轴基础底面积为2046.320725.1102.233.3711090m df F A G a k=⨯-⨯-=-=γ 基础底面积按20%增大，即2015.446.32.12.1m A A =⨯==初步选定基础地面面积为28.40.24.2m lb A =⨯==（大于4.15m 2），且b <3m ，不需要再对a f 进行修正。