第十二章 独立基础设计本设计采用柱下独立阶梯基础，下面对③轴线边柱的基础进行设计。

12.1基础设计资料房屋震害调查统计资料表明，建造于一般土质天然地基上的房屋，遭遇地震时。

极少有因地基承载力不足或较大沉陷导致上部结构破坏。

因此，我国《建筑抗震设计规范》规定，下述建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：① 砌体房屋；② 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般厂房、单层空旷房屋和8层、高度25m 以下的一般民用框架房屋，以及与其基础荷载相当的多层框架厂房。

③ 规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。

本设计为5层框架结构，建筑高度为19.5m ，属于第二中类别，故不进行基础抗震承载力验算.基础混凝土为C30，16.7c f =2N /mm ，21.57N /mm t f =；垫层混凝土为C15，100厚，两侧各伸出100mm ；钢筋采用HRB335级，2300N /mm y f =，钢筋混凝土保护层为50mm 厚。

12.2基础设计12.2.1确定基础埋深基础埋置深度是指设计室外地坪至基础底面的距离，且基础埋置深度应在冰冻线以下200 mm 。

本设计所在的场地的土层条件，地下水位在自然地面以下9.55-11m ，土壤冻结深度在室外地坪以下1.3m 。

综上所述，则基础埋置深度d =1.75m 。

12.2.2确定地基承载力和基础尺寸一. 地基承载力的确定选取边柱计算柱底一组最不利内力组合：16.26 6.0322.29kN m k M =+=⋅ 1718.27373.232091.5k N =+=kN(16.26 6.0332.5112.06)4.913.64kN k V =+++=基础梁尺寸：300mm 400mm b h ⨯=⨯ 则，纵向传给基础的竖向力为：()()()0.30.49.00.6259.00.6 4.90.680.4 2.7 2.42 2.35N =⨯⨯-⨯+-⨯---⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦纵+2.7 2.420.475.33⨯⨯⨯=kN 横向传给基础的竖向力为： N 横=()6.80.64.90.650.4 1.8922.562-⨯--⨯=kN 根据《建筑地基规范》，当基础宽度大于3.0m 或埋深大于0.5m 时，地基承载力特征值按下式进行修正。

（先不考虑对基础宽度进行修正）(3)(0.5)a ak b d m f f b d ηγηγ=+-+-式中：-a f 修正后的地基承载力特征值(a kp )；ak f -地基承载力特征值(a kp )；b η、-d η分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别，查表b η=2.0，d η=3.0；γ-地基持力层土的重度，地下水位以下取浮重度γ'(3kN mm )；m γ-基础底面以上埋深范围内土的加权平均重度，一般取203kN mm ；-b 基础底面宽度(m ),当b ＜3m 时按3m 取值，b ＞6m 时按6m 取值；-d 基础埋置深度，当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起，d =1.75+0.45=2.20m ；260320(2.200.5)362kPa a f =+⨯⨯-=二.基础尺寸的确定1.按轴心受压初估基础底面积计算基础和回填土重k G 时的基础平均埋深d =1.75+0.45/2=1.975 m 。

基础顶面轴力总值：k 2019.597.892189.39kN F =+=，则202189.396.79m 36220 1.975k a G F A f d γ===--⨯考虑偏心影响，将A 增大10%～40%。

由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即201.2 1.2 6.798.15m A A ==⨯=初步选择基础面积为：339b l ⨯=⨯=m 2基础和回填土重：20 1.9759355.5k G G d A γ=⋅⋅=⨯⨯=kN初步确定基础梁尺寸：300mm 400mm ⨯，基础梁顶面至室外地坪的距离为0.15m 。

偏心距：22.2913.64 2.20.0212189.39355.5K K K K M e m F G +⨯===++＜0.56L =m ，,min 62189.39355.560.0211193k GK k F F e P Al ++⨯⎛⎫⎛⎫=-=⨯-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭245.07kPa ，满足要求。

基底最大压力：,max 62189.39355.560.0211(1)294.6493k K KK e F G P Al ++⨯⎛⎫=+=⨯-= ⎪⎝⎭<1.2a f =434.4kPa,max ,min294.64270.89282.77kPa 362kPa 22k k a P P f ++==<=，满足要求。

最后确定该柱基础尺寸为：l =3m ，b =3m 。

2.基础底面抗冲切验算图12.1 独立基础平面、剖面图在基底上净反力（即不考虑k G 的作用），产生的剪力作用下，基础可能发生冲切破坏，破坏面为大致沿o45方向的锥形截面。

破坏原因主要是由于混凝土斜截面上的主拉应力超过了混凝土抗拉强度而引起的斜拉破坏。

为了防止冲切破坏的发生，应进行抗冲切承载力验算，公式如下：00.7l hp t m F f a h β≤hp β-受冲切承载力截面高度影响系数，当800hp h β≤时，取 1.0；2000h ≥当时，hp β 取0.9；其间按线性内差法取。

t f -混凝土轴心抗拉强度设计值； 0h -基础冲切破坏锥形的有效高度；m a -基础冲切破坏锥体最不利一侧计算长度，()/2m t b a a a =+l F -相应于荷载效应基本组合时作用在l A 上的地基净反力设计值，l n l F p A =；l A -冲切验算时取用的部分基底面积。

基底净反力计算：2729.14 1.297.892846.61N =+⨯=kN 545.21kN M = 基础边缘处的最大和最小净反力计算：223334.5m 66lb W ⨯===,max 2846.61545.21437.45kPa 33 4.5s N M P bl W =+=+=⨯ ,min2846.61545.21195.13kPa 33 4.5s N M P bl W =-=-=⨯ Ⅰ-Ⅰ截面抗冲切验算：0.6m t c a a ==，0.6m c b =；基础高度1200mm ，基础三阶，每阶高分别为400mm ，400mm ，400mm 。

Ⅰ-Ⅰ台阶有效高度0h =1200-50=1150mm ；020.62 1.15 2.9m b t a a h =+=+⨯=<b =3.0m ，取b a =2.9m ，则0.6 2.9 1.75m 22t b m a a a ++===； 因偏心受压，所以冲切力为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=200max ,)22()22(h b b b h a l P F c c s l =437.45 1.153 1.1564.52kN 2222⨯--⨯---=⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦抗冲切力:00.70.70.97 1.57 1.7511502145.39kN 64.52h t m l f a h F β=⨯⨯⨯⨯=>=kN故Ⅰ-Ⅰ截面满足要求。

Ⅱ-Ⅱ截面抗冲切验算：1.4m t c a a ==，Ⅱ-Ⅱ台阶有效高度080050750mm h =-=；02 1.420.75 2.9b c a a h m =+=+⨯=<b =3.0m ，取b a = 2.9m ，则1.42.92.15m 22t b m a a a ++===； 因偏心受压，所以冲切力为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=2011011max ,)22()22(h b b b h a l P F s l =23 1.4 3.0 1.4437.450.7530.7564.52kN 2222⎡⎤⎛⎫⎛⎫⨯--⨯---=⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦抗冲切力：00.70.7 1.0 1.57 2.157501772.14kN 64.52kN hp t m l f a h F β=⨯⨯⨯⨯=>=故Ⅱ-Ⅱ截面满足要求。

Ⅲ-Ⅲ截面抗冲切验算：2 2.2m t a b ==，2 2.2m a =，Ⅲ-Ⅲ台阶有效高度040050350mm h =-=；02 2.220.35 2.9m 3.0m b t a a h =+=+⨯=<，取b a = 2.9m ，则2.2 2.92.55m 22t b m a a a ++===； 因偏心受压，所以冲切力为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=2022022max ,)22()22(h b b b h a l P F s l =437.450.3530.3564.52kN 2222⨯--⨯---=⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦抗冲切力：00.70.7 1.0 1.57 2.55350980.86kN 64.52kN hp t m l f a h F β=⨯⨯⨯⨯=>=，故Ⅲ-Ⅲ截面满足要求。

3.基础配筋计算选用HRB335钢筋，y f =3002N /mma .Ⅰ-Ⅰ截面（柱边）柱边净反力：)(22min ,max ,min ,1,n n cn n P P la l P P -++= =()30.6195.13437.45195.13340.52kPa 23++-=⨯ 悬臂部分净反力平均值：()(),max ,111437.45340.52388.99kPa 22S s P P +=⨯+= 1M =)2())(2(24121,max ,c c n n b b a l P P +-+ =()()21388.9930.6230.6616.16kN m 24⨯⨯-⨯⨯+=⋅ 621,10616.16102834mm 0.90.93001150s y M A f h ⨯===⨯⨯b. Ⅱ-Ⅱ截面(变阶处)柱边净反力：)(22min ,max ,1min ,2,n n n n P P la l P P -++= =()3 1.4195.13437.45195.13372.83kPa 23++-=⨯ 2M =)2())(2(2411212,max ,b b a l P P n n +-+ =()()21437.45372.83()3 1.423 1.4319.79kN m 242+⨯⨯-⨯⨯+=⋅621,20319.79102256mm 0.90.9300750s y M A f h ⨯===⨯⨯c .Ⅲ-Ⅲ截面(变阶处) 柱边净反力：)(22min ,max ,2min ,2,n n n n P P la l P P -++= =()3 2.2195.13437.45195.13405.14kPa 23++-=⨯ 3M =)2())(2(2412223,max ,b b a l P P n n +-+ =()()21437.45372.83()3 2.223 2.292.12kN m 242+⨯⨯-⨯⨯+=⋅ 63,3092.12101392.60.90.9300350S t M A f h ⨯===⨯⨯ mm 2由上述过程可知A 1,S >A 2,s >A 3,s , 应按A 1,s 进行配筋 按每米配筋，实际配筋16200，A S =1005mm 2。