基础工程课程设计课程名称：《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：李涛学号：20090710149指导教师：李文广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：KN F k 1615=，m KN M k ⋅=125，KN V k 60=； ② 柱底荷载效应基本组合值：KN F 2099.5=，m KN M ⋅=162.5，KN V 78=。

持力层选用4号粘土层，承载力特征值240=ak f kPa ，框架柱截面尺寸为500×500 mm ，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0.8m 。

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0.5m ,含部分建筑垃圾；第二层土：粉质粘土，厚1.2m , 软塑，潮湿，承载力特征值akf = 130kPa第三层土：粘土，厚1.5m , 可塑，稍湿，承载力特征值akf = 180kPa第四层土：全风化砂质泥岩，厚2.7m ,承载力特征值akf = 240kPa地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表下1.5m 。

取基础底面高时最好取至持力层下0.5m ，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m 3.75.15.02.15.0=+++。

由此得基础剖面示意图如下：8002200-0.450±0.000F =1339KN k M =284KN V =94KNk k F kM kV k基础剖面示意图3.求地基承载力特征值af根据粘土62.0=e ，78.0=L I ，查表得 2=b η，3=d η 基底以上土的加权平均重度3/15.033.70.5215.04.92.0)1020(1205.018m KN r m =⨯+⨯+⨯-+⨯+⨯=持力层承载力特征值af （先不考虑对基础宽度修正）)5.03.7(15.033240)5.0(-⨯⨯+=-+=d f f m d ak a γη a KP 384.29=（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：KN F k 6151=，m KN M k ⋅=125，KN V k 60= 计算基础和回填土重kG 时的基础埋深()m d 3.9250.453.73.721=++=基础底面积：20926.420725.1102.229.3846151m d f F A G a k =⨯-⨯-=⋅-=γ由于偏心不大，基础底面积按20％增大，即：20911.5926.42.12.1m A A =⨯==初步选定基础底面面积2623m b l A =⨯=⋅=>5.911，且m m b 3.2<=不需要再对af 进行修正。

5.验算持力层地基承载力回填土和基础重：911.5)20725.1102.2(⨯⨯+⨯=⋅⋅=A d G G k γKN 99.398= 偏心距： m l m G F M e k k k k 5.0608.099.39816158.060125=<=+⨯+=+=，0m in >k P ，满足基底最大压力： ⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=308.061699.398161561max l e A G F P k k k k)15.461(2.137.389a a a KP f KP =<=所以，最后确定基础底面面积长m 3，宽m 2。

6.计算基底净反力取柱底荷载效应基本组合设计值：KN F 2099.5=，m KN M ⋅=162.5，KN V 78=。

净偏心距 m N M e n 107.05.20998.0785.1620,=⨯+==基础边缘处的最大和最小净反力)3107.061(235.2099)61(0,max ,min,⨯±⨯⨯=±=l e lb F n n n pa a kP kP 79.42403.275=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）冲切验算简图（a ）柱下冲切；（b ）变阶处冲切m l 3=，m b 2=，m b a c t 5.0==，m a c 5.0=。

初步选定基础高度mm h 800=，分两个台阶，每阶高度均为400mm 的。

mm h 750)1040(8000=+-=（有垫层）。

m b m h a a t b 2275.025.020=≤=⨯+=+=，取m a b 2=mm a a a b t m 1250220005002=+=+=因偏心受压，n p 取KPa p n 79.424max ,=冲切力：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=200max ,2222h b b b h a l P F c c n l⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯=275.025.022275.025.02379.424KN 79.424=抗冲切力：75.025.11027.10.17.07.030⨯⨯⨯⨯⨯=h a f m t hp β KN KN 79.42444.833>=，满足8.变阶处抗冲切验算m b a t 11==，m a 5.11=，mm h 3505040001=-= m b m h a a t b 27.135.021201=<=⨯+=+=，取m a b 7.1=m a a a b t m 35.127.112=+=+=冲切力：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=2011011max ,2222h b b b h a l P F n l =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯235.02122235.025.12379.424 KN 75.372=抗冲切力：35.035.11027.10.17.07.0301⨯⨯⨯⨯⨯=h a f m t hp βKN KN 75.37265.420>=，满足9.配筋计算选用的HPB235 级钢筋，2/210mm N f y = （1）基础长边方向 І-І截面（柱边）柱边净反力：()min ,max ,min ,2n n cn Ⅰn P P la l P P -++= ()029.27579.424325.03029.275-⨯⨯++=a KP 47.312= 悬臂部分净反力平均值：()()a Ⅰn n KP P P 63.36847.31279.4242121,max ,=+⨯=+ 弯矩： ()()c c In n Ⅰb b a l P P M +-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=222412,max , )5.022()5.03(63.3682412+⨯⨯-⨯⨯=m KN ⋅=99.431260,55.30477502109.01099.4319.0mm h f M A y ⅠIs =⨯⨯⨯== Ⅲ-Ⅲ 截面（变阶处）()min ,max ,1min ,2n n n Ⅲn P P la l P P -++= ()029.27579.424325.13029.275-⨯⨯++= a KP 35.387=()()121,max ,22241b b a l P P M Ⅲn n Ⅲ+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=)122()5.13(235.38779.4242412+⨯⨯-⨯+⨯=m KN ⋅=35.1902601,55.28773502109.01035.1909.0mm h f M A y ⅢⅢs =⨯⨯⨯== 比较1,S A 和ⅢS A ,，应按1,S A 配筋，实际配140@1211140@1615ΦΦ和 则钢筋根数：2111402800=+=n ,2277.31266.3129121.113151.201mm mm A s ≥=⨯+⨯=满足 （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：()()a n n n KP P P P 72.17200.9544.2502121min .max .=+⨯=+=与长边方向的配筋计算方法相同，可得Ⅱ-Ⅱ截面（柱边）的计算配筋值2,02.2068mm A ⅡS =，Ⅳ-Ⅳ 截面（变阶处）的计算配筋值213.1673mm A S =。

因此按ⅡS A ,在短边方向配筋，实际配200@1219Φ。

则钢筋根数 1912003600=+=n ，2202.20689.2148191.113mm mm A s >=⨯= 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：KN F k 1032=，m KN M k ⋅=164，KN V k 55=； C 轴：KN F k 1252=，m KN M k ⋅=221，KN V k 52=； 由前面计算得持力层承载力特征值a a KP f 29.384= 计算基础和回填土重k G 时的基础埋深m d 425.2=A 轴基础底面积：20148.320725.1102.229.3841032m d f F A G a k =⨯-⨯-=⋅-=γ基础底面积按20％增大，即：20778.3148.32.12.1m A A =⨯==初步选定基础底面面积)778.3(4.140.38.422m m b l A >=⨯=⋅=，且m b 3=，不需要再对fa 进行修正。

C 轴基础底面积：2020725.1102.229.3841252m d f F A G a k =⨯-⨯-=⋅-=γ基础底面积按20％增大，即：2054.83.12.1m A A =⨯==初步选定基础底面面积221.114.110.38.3m m b l A >=⨯=⋅=，且m b 3=， 不需要再对a f 进行修正。

12.A 、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 z σ=18⨯0.5+20⨯1.2+19.4⨯1.5=62.1kPa (3) 软弱下卧层顶面处土的加权平均重度 m γ=41.192.31.62=kN/m 查表得, 全风化砂质泥岩 2=b η，3=d η (4)按深度修正后软弱下卧层的承载力特征值227.391)5.02.3(41.193240)5.0(=-⨯⨯+=-+=d f f m d ak a γη kPa由7.02.11/2.8/21≈=s s E E ，Z=3.2>0.5b ，查表得地基压力扩散角θ=23°z c σ+z σ=40.87+62.1=102.97kPa <a f =391.227kPa 满足四、《规范》法计算沉降量 (1). 基底压力MPakPa d p p kPa A G F p 159.01595.04.92.0100.1205.018177)(1778.26.32.28.26.32013390==⨯-⨯-⨯-⨯-=-==⨯⨯⨯⨯+=+=γ基底附加压力kPa z l z b p p lb c k z 87.40)23tan 2.326.3)(23tan 2.328.2()2.223.16177(8.26.3)tan 2)(tan 2()(oo =⨯+⨯+⨯-⨯⨯=++-=θθσ(2). 确定沉降计算深度根据b=2.8m 查表得△z=0.6m 。