课程设计:题一：有一框架结构，4个框架柱均为800x800，如下图所示。
现已知1号柱，轴力F=850kN，弯矩Mx=10kN·M，My=20kN·M，剪力Vx=30kN,Vy=50kN；2号柱，轴力F=500kN，弯矩Mx=3kN·M，My=5kN ·M，剪力Vx=10kN,Vy=20kN；3号柱，轴力F=1100kN，弯矩Mx=15kN ·M，My=25kN·M，剪力Vx=2kN,Vy=3kN；4号柱，轴力F=1800kN，弯矩Mx=20kN·M，My=35kN·M，剪力Vx=50kN,Vy=10kN；地质报告如附图1-1’所示，基础持力层为第3层粘土层，地质参数如图所示。
要求为框架柱设计独立基础，并绘制基础平面图和剖面配筋图。
提示：1.基础进入第3层500mm；2.基础混凝土等级为C25，基础钢筋为2级钢；3.土容重均为18kN/M2；3.由于第4层为软弱下卧层，需验算软弱下卧层承载力，合理取用地基承载力,地基压力扩散角为5度，深度修正系数为1.0。
题二：有一框架结构，4个框架柱均为800x800，如下图所示。
现已知1号柱，轴力F=950kN，弯矩Mx=100kN·M，My=200kN·M，剪力Vx=2kN,Vy=3kN；2号柱，轴力F=600kN，弯矩Mx=3kN·M，My=5kN ·M，剪力Vx=150kN,Vy=120kN；3号柱，轴力F=2000kN，弯矩Mx=5kN ·M，My=2kN·M，剪力Vx=210kN,Vy=35kN；4号柱，轴力F=1500kN ，弯矩Mx=10kN·M，My=32kN·M，剪力Vx=52kN,Vy=11kN；地质报告如附图2-2’所示，基础持力层为第3层粘土层，地质参数如图所示。
要求为框架柱设计独立基础，并绘制基础平面图和剖面配筋图。
提示：1.基础进入第3层600mm；2.基础混凝土等级为C25，基础钢筋为2级钢；3.土容重均为18kN/M2；3.由于第4层为软弱下卧层，需验算软弱下卧层承载力，合理取用地基承载力，地基压力扩散角为10度，深度修正系数为1.1。
工程地质剖面图1-1'ZCK1631.9132.0030.0028.0026.0024.0022.0020.0018.0016.0014.0012.00标高(m)工程地质剖面图2-2'ZCK1631.9132.0030.0028.0026.0024.0022.0020.0018.0016.0014.0012.00标高(m)计算示例： 1.软弱下卧层验算：hH d 2d 1 d123Fk+Gk软弱下卧层持力层地面θ地下水位zEs1Es21.1 基本资料1.1.1 工程名称： 工程一 1.1.2 基础类型： 矩形基础，底边宽度 b ＝ 2000mm ，底边长度 l ＝ 2000mm 1.1.3 基础高度 H ＝ 400mm ，基础混凝土容重 γc ＝ 25.00kN/m1.1.4 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的轴力值 Fk ＝ 1300kN1.1.5 基础埋置深度 d ＝ 2500mm ； 第一层土（持力层上面）土层厚度 d1 ＝ 2000mm ，土的重度 γ1 ＝ 18kN/m ； 持力层土的重度 γ2 ＝ 18kN/m 1.1.6 地基压力扩散线与垂直线的夹角 θ ＝ 30°1.1.7 软弱下卧层地基承载力特征值 fak ＝ 100kPa ，地基承载力修正系数 ηd ＝ 0.51.1.8 软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度 γm ＝ 20kN/m ， 软弱下卧层顶面埋置深度 dz ＝ 8400mm1.2 计算结果1.2.1 软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值fazfaz ＝fak + ηd * γm * (d - 0.5) ＝100+0.5*20*(8.4-0.5) ＝179.0kPa 1.2.2 基础自重、土重标准值Gk基础自重Gk1 ＝γc * Vc ＝25*1.6 ＝40.0kN基础上的土重Gk2 ＝γ* (l * b * d - Vc) ＝18*(10-1.6) ＝151.2kN Gk ＝Gk1 + Gk2 ＝191.2kN1.2.3 相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处附加压力值pz基础底面至软弱下卧层顶面的距离z ＝dz - d ＝5900mmpk ＝(Fk + Gk) / A ＝(1300+191.2)/4 ＝372.8kPapc ＝γ1 * d1 + γ2 * (d - d1) ＝36+9 ＝45.0kPa对于矩形基础的pz 值，可按基础规范式5.2.7-3 简化计算：pz ＝l * b * (pk - pc) / [(b + 2z * tanθ) * (l + 2z * tanθ)]＝2*2*(372.8-45)/(8.813*8.813) ＝16.9kPa1.2.4 软弱下卧层顶面处土的自重压力值pczγm' ＝(18*2+18*6.4)/8.4 ＝18.00kN/mpcz ＝γm' * dz ＝18*8.4 ＝151.2kPa1.2.5 当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算：pz + pcz ≤faz （基础规范式5.2.7-1）pz + pcz ＝16.9+151.2 ＝168.1kPa ≤faz ＝179.0kPa，满足要求。
2.独立基础计算：一、示意图基础类型：阶梯柱基计算形式：验算截面尺寸平面:剖面:二、基本参数1．依据规范《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）《简明高层钢筋混凝土结构设计手册（第二版）》2．几何参数：已知尺寸：B1 = 1000 mm, A1 = 1000 mmH1 = 400 mm, H2 = 0 mmB = 800 mm, A = 800 mmB3 = 1400 mm, A3 = 1400 mm无偏心：B2 = 1000 mm, A2 = 1000 mm基础埋深d = 1.50 m钢筋合力重心到板底距离a s = 50 mm3．荷载值：(1)作用在基础顶部的标准值荷载F gk = 2000.00 kN F qk = 0.00 kNM gxk = 25.00 kN·m M qxk = 0.00 kN·mM gyk = 60.00 kN·m M qyk = 0.00 kN·mV gxk = 100.00 kN V qxk = 0.00 kNV gyk = 20.00 kN V qyk = 0.00 kN(2)作用在基础底部的弯矩标准值M xk = M gxk＋M qxk = 25.00＋0.00 = 25.00 kN·mM yk = M gyk＋M qyk = 60.00＋0.00 = 60.00 kN·mV xk = V gxk＋V qxk = 100.00＋0.00 = 100.00 kN·mV yk = V gyk＋V qyk = 20.00＋0.00 = 20.00 kN·m绕X轴弯矩: M0xk = M xk－V yk·(H1＋H2) = 25.00－20.00×0.40 = 17.00 kN·m绕Y轴弯矩: M0yk = M yk＋V xk·(H1＋H2) = 60.00＋100.00×0.40 = 100.00 kN·m(3)作用在基础顶部的基本组合荷载不变荷载分项系数r g = 1.00 活荷载分项系数r q = 1.00F = r g·F gk＋r q·F qk = 2000.00 kNM x = r g·M gxk＋r q·M qxk = 25.00 kN·mM y = r g·M gyk＋r q·M qyk = 60.00 kN·mV x = r g·V gxk＋r q·V qxk = 100.00 kNV y = r g·V gyk＋r q·V qyk = 20.00 kN(4)作用在基础底部的弯矩设计值绕X轴弯矩: M0x = M x－V y·(H1＋H2) = 25.00－20.00×0.40 = 17.00 kN·m绕Y轴弯矩: M0y = M y＋V x·(H1＋H2) = 60.00＋100.00×0.40 = 100.00 kN·m 4．材料信息：混凝土：C25 钢筋：HRB335(20MnSi)5．基础几何特性：底面积：S = (A1＋A2)(B1＋B2) = 2.00×2.00 = 4.00 m2绕X轴抵抗矩：Wx = (1/6)(B1+B2)(A1+A2)2 = (1/6)×2.00×2.002 = 1.33 m3绕Y轴抵抗矩：Wy = (1/6)(A1+A2)(B1+B2)2 = (1/6)×2.00×2.002 = 1.33 m3三、计算过程1．修正地基承载力修正后的地基承载力特征值f a = 600.00 kPa2．轴心荷载作用下地基承载力验算计算公式：按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）下列公式验算：p k = (F k＋G k)/A (5.2.2－1)F k = F gk＋F qk = 2000.00＋0.00 = 2000.00 kNG k = 20S·d = 20×4.00×1.50 = 120.00 kNp k = (F k＋G k)/S = (2000.00＋120.00)/4.00 = 530.00 kPa ≤f a，满足要求。
3．偏心荷载作用下地基承载力验算计算公式：按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）下列公式验算：当e≤b/6时，p kmax = (F k＋G k)/A＋M k/W (5.2.2－2)p kmin = (F k＋G k)/A－M k/W (5.2.2－3) 当e＞b/6时，p kmax = 2(F k＋G k)/3la (5.2.2－4) X、Y方向同时受弯。
偏心距e xk = M0yk/(F k＋G k) = 100.00/(2000.00＋120.00) = 0.05 me = e xk = 0.05 m ≤(B1＋B2)/6 = 2.00/6 = 0.33 mp kmaxX = (F k＋G k)/S＋M0yk/W y= (2000.00＋120.00)/4.00＋100.00/1.33 = 605.00 kPa偏心距e yk = M0xk/(F k＋G k) = 17.00/(2000.00＋120.00) = 0.01 me = e yk = 0.01 m ≤(A1＋A2)/6 = 2.00/6 = 0.33 mp kmaxY = (F k＋G k)/S＋M0xk/W x= (2000.00＋120.00)/4.00＋17.00/1.33 = 542.75 kPap kmax = p kmaxX＋p kmaxY－(F k＋G k)/S = 605.00＋542.75－530.00 = 617.75 kPa≤1.2×f a = 1.2×600.00 = 720.00 kPa，满足要求。