柱下独立基础课程设计设计资料1、地形拟建建筑场地平整。

2、工程地质条件自上而下土层依次如下：①号土层，杂填土，层厚0.5m，含部分建筑垃圾。

②号土层，粉质黏土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值f ak =130kPa。

③号土层，黏土，层厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值f ak = 180kPa。

④号土层，细砂，层厚2.7m，中密，承载力特征值f ak = 240kPa。

⑤号土层，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值f ak = 300kPa。

3、岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如下表所示。

地基岩土物理力学参数土层编号土的名称重度(kN/ m3)孔隙比e液性指数I L粘聚力c(kPa)内摩擦角()压缩模量E S(MPa)标准贯入锤击数N承载力特征值 f ak (kPa)①杂填土18②粉质黏土200.650.8434137.56130③黏土19.40.580.7825238.211180④细砂210.623011.616240⑤强风化砂质泥岩2218223004、水文地质条件(1)拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。

(2)地下水位深度：位于地表下 1.5m。

5、上部结构资料拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mm500mm。

室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。

柱网布置如下图所示。

柱网平面图6、上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值：F K=1873KN，M K=193KN·m，V K=83KN，上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值：F=2435KN，M=251KN·m，V=108KN 7、混凝土的强度等级C25~C30，钢筋采用HPB235、HRB335 级。

8、设计分组第 10 组，共 12 人，选择题号1~12，基础持力层选用④号土层，设计○B 轴柱下独立基础。

9、设计要求每人根据所在组号和题号，完成指定轴线的独立基础设计。

对于另外两根轴线的基础，只要根据所给荷载确定基础底面尺寸，以便画出基础平面图。

要求分析过程详细，计算步骤完整，设计说明书的编写应具有条理性，图纸整洁清晰。

10、设计内容1、确定基础埋深；2、按持力层承载力特征值确定基础底面尺寸；3、计算地基变形值，验算地基变形特征值；4、基础结构设计：拟定基础剖面尺寸，进行地基梁正截面和斜截面设计及底板抗剪验算和配筋设计，并满足构造设计要求。

5、绘制基础施工图，包括基础平面布置图、独立基础大样图，并提出必要的技术说明。

参考资料1．《土力学》(第 2 版)东南大学等四校合编.中国建筑工业出版社，2009。

2．《基础工程》(第 2 版)华南理工大学等三校合编.中国建筑工业出版社，2009。

3.《土力学与基础工程》赵明华主编.武汉工业大学出版社，2003。

4.《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)，中国建筑工业出版社，2002。

5.《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2008)，中国建筑工业出版社，2008。

6．《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)，中国建筑工业出版社，2002。

二、独立基础设计1.选择基础材料基础采用 C30混凝土，HPB335 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 2.7m ，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。

3. 求地基承载力特征值 fa 根据细沙e=0.62，查表得b=2.0，d=3.0。

基地以上土的加权平均重度为18 0.5 + 201+(20-10)0.2+9.4 1.5+110.5 3.7持力层承载力特征值 f a （先不考虑对基础宽度修正）为f = f + ηd (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 =1873KN ，M K =193KN·m ，V K =83KN 。

计算基础和回填土 G K 时的基础埋置深度为d= 1 (3.7 + 4.15) =3.925m基础底面积为A 0=Fk=1873= 5.96m2f - d 371.33 - 2.2 10 -1.725 20m=13.68 KN m 3由于偏心不大，基础底面积按 30%增大，即A=1.3A 0=1.3×5.96=7.7m 2初步选定基础地面面积A = lb = 3.8 2.5 = 9.5m 2 ，且b =2.5m<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G = r dA = ( 2.210+ 1.72520)9.5= 536.75KN 偏心距为因此 p k min >0，满足要求 基地最大压力：P k max = F k +A G k (1+ 6e l k )=1873+9.5536.25(1+ 630..8106)=255.61kPa <1.2f a =445.60kPa满足要求 因此最后确定基础底面长 3.8m ，宽 2.5m 。

6. 地基变形验算 求基低压力和基底附加压力p =F +G =1873+20 2.5 3.8 1.5+10 2.5 3.8 2.2 = 2367 = 249.16kpaA 2.5 3.8 9.5基础底面处土的自重应力= r d = 0.518+120+0.210+ 1.59.4+0.511= 50.6kpa则基础附加压力p = p - = 249.16 - 50.6 = 198.56kpa = 0.198mpaekMkF k +G k 193 + 83 0.81873+ 536.75 259.4l 259.4= 0.106m < l= 0.6m 2409.756pk =pk max + p k min255.61+ 213.72 = 234.66KN /M 2 f = 371.33KN /M 2确定沉降计算深度因为不考虑相邻荷载的影响，故可以按式估算：z = 2.5(2.5-0.4ln2.5)= 5.3m取z =5.3m沉降量计算，l/b z/b点-号(M)(mm)(mm)(mm)0 0 1.52 0 1.00 01 2.2 1.52 1.76 0.791 1740.2 1740.2 0.017 29.584.7 1.52 3.76 0.526 2475.0 734.82 0.011 8.0826 25.3 1.52 4.24 0.483 2559.9 84.88 0.011 0.93 38.6 0.024 3由计算可得取 =5.3 符合要求。

确定沉降经验系数○1 计算值A1740.2 + 734.82 + 84.88 2559.9E = i = = = 13.1mpaS(A / E ) 1740.2/11.6 + 734.82/18+84.88/18 195.56○2 值的确定假设,按表书本表 4.4可得插值求得s =1.2③最终沉降量为 S=S = 1.2x 38.6 = 47.4mm 满足地基规范要求。

7. 计算基地净反力取柱底荷载效应基本组合值：F=2435KN ，M=251KN·m ，V=108KN 。

净偏心距为L 3.8 =0.139m< L= 3.8= 0.63m66基础边缘处的最大和最小净反力为冲切验算简图（柱下冲切）M e0 = F 251+1080.8 2435 n maxPn min=l F b (16e l 0)=2435 294.355(16 0.139 3.8312.58kPa ) =200.06kPa8.基础高度（采用阶梯型基础）冲切验算简图（变阶处冲切）柱边基础截面抗冲切验算l=3.8m，b=2.5m，a = b = 0.5m, a = 0.5m。

初步选定基础高度h=800mm，两个台阶，每个台阶均为400mm。

h =800-（40+10）=750mm（有垫层）则冲切力a +2h = 0.5 + 20.75 = 2m <b=2.5m因此，可得a =a t +a b=500 + 2000=1250mmm 2 2因偏心受压，pn取p n max =312.89kPa，所以冲切力为Fl = P n max[(l - ac -h0)b-(b -bc-h0)2]= 312.89[(3.8- 0.5- 0.75) 2.5 - (2.5- 0.5- 0.75)2 ]2 2 2 2= 683.7 KN抗冲切力为0.7 f a h = 0.7×1×1.430×1.25×0.75=938.423KN >683.7KN 满足要求变阶处抗冲切验算 由于有a =b = 1.25m ， a = 1.9 m ， h 01 = 400 - 50 = 350 mm所以a + 2h = 1.25 + 2 0.35 = 1.95m <b=2.5m取 a b = 1.9 m 。

因此，可得冲切力为Fl = P n max [( - 1 - h 0)b -( - 1 -h 0) ]3.8 1.9 2.5 1.25= 312.58[(3.8 -1.9- 0.35) 2.5 - ( 2.5 -1.25- 0.35)2 ]2 2 2 2= 445.11KN抗冲切力为0.7hp f t a m h 0=0.711430 1.6 1.35=560.56KN >445.11KN 满足要求9. 配筋计算ama t + a b1.25 + 1.952= 1.6 m选用HPB335级钢筋，fy =300N mm2。

1）基础长边方向2）对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边），柱边净反力为l + acp nI = pn min+( pn max- pn min)= 200.06 + 3.8+ 0.5(312.58 - 200.06)7.6= 263.72kPa悬臂部分净反力平均值1(p n max + p nI) = 1 (312.58 + 263.72) = 288.15kPa 弯矩为M I = 1 (P n max + P nI )(l -a c )2(2b +b c ) 288.15= 288.15 3.32 5.5 = 719.11KN m24AsI =0.9f h = 0.9300750= 3551.18mm 对于截面Ⅲ-Ⅲ（变阶处），有l + a 1p nIII = p n min +( p n max - p n min )= 200.06 +3.8 + 1.9174.112.527.6= 284.45kPa1 (Pn max + PnIII)(l -a )2(2b +b )298.5 298.51.92 6.25 = 280.63KNm24A sI = 0.9M f III h = 02.980.3603130560 = 2969.62mm 2比较A sI 和A sIII ,应按A sI 配筋，实际配18φ16@180As=3619.8mm 2>3551.1mm 23）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719.11106MIII =p n = 1( p n max + p n min )= 1(312.58 + 200.06)= 256.32kPa对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边） 弯矩为M II = n (b - b c ) (2l + a c ) 256.32 (2.5 - 0.5)2 (7.6 + 0.5)= 346.03KNm弯矩为M IV = n (b - b 1) (2l + a 1) 256.32 (2.5 -1.25)2(7.6 + 1.9) = 158.53KNm0.9f h 01.958.35030130560 =1677.57mm 2比较A sII 和A sIV ,应按A sII 配筋，实际配16φ12@130As=1809.6mm 2>1708.8mm 210. 基础配筋大样图AsIIMII346.031060.9f h 0.9300750= 1708.8mm 对于ⅠV -ⅠV 截面 变阶处）A sIV =基础配筋大样图如下图所示±0.000B-B11.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：5 号题○A 、○C 两柱子基底荷载分别如下。