基础工程课程设计柱下独立基础

柱下独立基础课程设计

姓 名： 班 级： 学 号：

指导老师：罗 晓 辉

柱下独立基础课程设计

目录

一、设计任务书 ................................................................................... - 2 - 二、不考虑地基处理和角边柱影响中柱的沉降验算 ....................... - 2 - 三、地基处理后边柱J-1基础设计 ................................................... - 4 - 四、地基处理后边柱J-2的设计 ....................................................... - 7 - 五、地基处理后角柱J-3的设计 ..................................................... - 10 - 六、地基处理后中柱J-4的设计 ..................................................... - 12 - 七、地基处理后中柱J-5的设计 ..................................................... - 14 - 八、基础结构布置平面图 ................................................................. - 16 -

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柱下独立基础课程设计

一、设计任务书

采用柱下独立基础方案。

材料采用C25，基底设置C15、厚度100mm的混凝土垫层；配筋采用Ⅱ级普通圆钢筋。承受轴心荷载的基础底板一般采用正方形，若偏心荷载则采用矩形底板，其长宽比采用1.2。设计计算内容：

（1）在不考虑地基处理和角、边柱的影响时，中柱按地基承载力确定的基础底面积是否满足沉降要求？

（2）若通过地基处理（地基处理深度从基础底面以下5.5m内），使得地基承载力设计值达到160kPa，进行如下设计计算：

1）根据地基强度确定中柱、角与边柱的（角与边柱需考虑100kN·m 的力矩荷载。力矩作用方向根据右手螺旋法则确定，且指向柱网平面惯性轴）柱下基础底面尺寸；

2）基础配筋、冲切验算；

3）完成有关计算部分的计算简图、基础配筋图等。

二、不考虑地基处理和角边柱影响中柱的沉降验算

不考虑地基处理和角、边柱的影响时，中柱按地基承载力确定的基底面积是否满足沉降要求？

（1）按承载力确定基础尺寸

由勘察报告可知，基础的埋深为2.4m，持力层为粘土层。地基承载力fk100kPa。 对埋深进行修正：

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设杂填土的重度为18kN/m

基础底面以上土的重度：m(182240.4)2.419kN/m3

3fafakdm(d0.5)1001.419(2.40.5)150.54kPa

中柱承受轴心荷载，基础底板采用正方形。

Ab2Fk1807,b4.198m，取b=4.2m，

faGd150.54202.4（2）基底压力的计算

FG1807184.24.22.4145.64kPa A4.24.22180.42419kN/m3 基础以上土的平均重度：m2.4基底压力：p基底平均附加应力：p0pch145.64192.4100.04kPa

znb(2.50.4lnb)4.2(2.50.4ln4.2)9.89m，取10m。

表1 分层总和法计算沉降量 点 l/b z z/b i zi zii 压缩模量 si' zi1i1Esi(MPa) 0.996 0.964 0.896 0.776 0.648 0.592 0.448 0.408 0.32 0.512 3.8 3.8 2.5 2.5 2.5 2.5 3.5 3.5 3.5 3.5 26 25 36 31 26 24 13 12 9 15 'si 26 51 87 118 144 168 181 192 202 216 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.000 0.238 0.476 0.714 0.952 1.190 1.429 1.667 1.905 2.143 2.238 0.25*4 0.249*4 0.245*4 0.238*4 0.227*4 0.214*4 0.203*4 0.191*4 0.179*4 0.168*4 0.164*4 0 0.996 1.96 2.856 3.632 4.28 4.872 5.32 5.728 6.048 6.56

（3）基础的最终沉降量：

ssi216mm

i1n- 3 -

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由《规范》，体型简单的高层建筑基础的平均沉降量为200mm, 不满足要求。

三、边柱J-1基础设计

给各个柱按荷载的不同编号如下图：

(1)地基承载力的修正

假设b<3m, fafkdm(d0.5)1601.419(2.40.5)210.54kPa (2)确定基础底面积

采用矩形截面。基础有偏心，初定面积增大10%。l/b=1.2

b1.1Fk1.112072.61m

(fa20d)1.2(210.54202.4)1.2取b=2.6m，l1.22.63.12m，取l3.2m，b<3m，不需进行地基承载力宽度修正。

eMk1000.062m

FkGk12072.63.2202.4FkGk1207202.42.63.2193.07kPafa210.54kPa A2.63.2FkGk6e60.062(1)193.07(1)215.51kPa1.2fa252.65kPa Al3.2FGk6ek(1)170.63kPa0 满足要求。

Alpk

pkmaxpkmin基底净反力：

pj

1207145.07kPa

2.63.2- 4 -

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pjmaxpj(16e60.062)145.07(1)161.93kPa l3.26e60.062pjminpj(1)145.07(1)128.21kPa

l3.2

(3)确定基础高度：

基础选用C25混凝土，ft1.27MPa,II级普通钢筋，fy300N/mm

2,h0560mm, 初选h600mmh800mm，所以hp1，bc2h0(5002560)mm1620mmb2600mm，

冲切力为：

23.20.62.60.5F1161.930.562.60.56272.67kN

2222抗冲切力：

0.711270(0.50.56)0.56527kN272.67kN满足。

基础分二阶，下阶h1350mm，h2250mm，h01310mm，取b11.3m，l11.6m。 （4）计算变阶截面

因 b12h011.320.311.92mb2.6m 冲切力为

23.21.62.61.3161.930.312.60.31190.61kN

2222抗冲切力为

0.71270(1.30.31)0.31kN443.70kN190.61kN满足要求。

（5）基础底板配筋

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1)pj1pjmin(llc)(pjmaxpjmin)2l128.21(3.20.6)(161.93128.21)148.23kPa

23.21pjmaxpj1(lcl)2(2bbc) 481(161.93148.23)(3.20.6)2(23.20.5)301.40kN.m 48M1在II-II截面处，

pj2pjminM2(ll1)(pjmaxpjmin)2l128.21(3.21.6)(161.93128.21)153.50kPa

23.21pjmaxpj2(ll1)2(2bb1) 481(161.93153.5)(3.21.6)2(22.61.3)109.35kN.m 48 2）在短边III-III截面处

M31pjmaxpjmin(bbc)2(2llc) 481(161.93128.21)(2.60.5)2(23.20.6)186.60kN.m 481pjmaxpjmin(bb1)2(2ll1) 48在IV-IV变截面处 M41(161.93128.21)(2.61.3)2(23.21.6)81.72kN.m 48

3）底板配筋

M1301.4106在长边：As11994mm2

0.9fyh00.9300560M2109.35106As21307mm2As1

0.9fyh00.9300310M3186.6106在短边：As31235mm2

0.9fyh00.9300560M481.72106As4976mm2As3

0.9fyh00.9300310在长边：1812，As2036mm 在短边：1610，As1257mm

- 6 -

22柱下独立基础课程设计

（6）施工图如图：

四、地基处理后边柱J-2的设计

(1)地基承载力的修正

假设b<3m, fafkdm(d0.5)1601.419(2.40.5)210.54kPa (2)确定基础底面积

采用矩形截面。基础有偏心，初定面积增大10%，lb1.2

b1.1Fk1.114072.81m

(fa20d)1.2(210.54202.4)1.2取b=2.8m，l1.22.83.36m，取l3.4m，b<3m，不需进行地基承载力宽度修正。

eMk1000.054m

FkGk14072.83.4202.4FkGk1407202.83.42.4195.8kPafa210.54kPa A2.83.4FGk6e60.054pkk(1)195.8(1)214.5kPa1.2fa252.65kPa

Al3.4FGk6e60.054pkk(1)195.8(1)177.1kPa0 满足要求。

Al3.4pk基底净反力：

1407147.8kPa

2.83.46e60.054pjmaxpj(1)147.8(1)161.9kPa

l3.4pj- 7 -

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pjminpj(16e60.054)147.8(1)133.7kPa l3.42(3)确定基础高度：

基础选用C25混凝土，ft1.27MPa,II级普通钢筋，fy300N/mm 初选hw600mm,h0560mm,

h800mm，所以hp1，bc2h0(5002560)mm1620mmb2800mm，

冲切力为：

23.40.62.80.5F1161.90.562.80.56324.4kN

2222抗冲切力：

0.711270(0.50.56)0.56527kN324.4kN满足。

基础二阶，下阶h1350mm，h2250mm，h01310mm，取b11.4m，l11.7m。 （4）计算变阶截面

因 b12h011.420.312.02mb2.6m 冲切力为

23.41.72.81.4161.90.312.80.31220.2kN

2222抗冲切力为

0.71270(1.40.31)0.31kN471.3kN220.2kN满足要求。

（5）基础底板配筋 1)pj1pjmin(llc)(pjmaxpjmin)2l133.7(3.40.6)(161.9133.7)150.3kPa

23.41pjmaxpj1(lcl)2(2bbc) 481(161.9150.3)(3.40.6)2(22.80.5)311.1kN.m 48M1在II-II截面处，

pj2pjminM2(ll1)(pjmaxpjmin)2l133.7(3.41.7)(161.9133.7)156.2kPa

23.21pjmaxpj2(ll1)2(2bb1) 481(161.9156.2)(3.41.7)2(22.81.4)134.1kN.m 48- 8 -

柱下独立基础课程设计

2）在短边III-III截面处

M31pjmaxpjmin(bbc)2(2llc) 481(161.9133.7)(2.80.5)2(23.40.6)241.1kN.m 48在变截面IV-IV处

M41pjmaxpjmin(bb1)2(2ll1) 481(161.9133.7)(2.81.4)2(23.41.7)102.6kN.m 48

3）底板配筋

M1311.1106在长边：As12057mm2

0.9fyh00.9300560M2134.1106As21602mm2As1

0.9fyh00.9300310M3241.1106在短边：As31594mm2

0.9fy(h0d)0.9300560M4102.6106As41226mm2As3

0.9fyh00.9300310在长边：1912，As2149mm2 在短边：1512，As1696mm2 （6）施工图如图：

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五、地基处理后角柱J-3的设计

(1)地基承载力的修正

假设b<3m, fafkdm(d0.5)1601.419(2.40.5)210.54kPa (2)确定基础底面积

采用矩形截面。基础有偏心，初定面积增大10%，lb1.2

b1.1Fk1.110072.38m

(fa20d)1.2(210.54202.4)1.2取b=2.4m，l1.22.42.88m，取l2.9m，b<3m，不需进行地基承载力宽度修正。

eMk1000.075m

FkGk10072.42.9202.4FkGk1007202.42.92.4192.7kPafa210.54kPa A2.42.9FGk6e60.075pkmaxk(1)192.7(1)222.6kPa1.2fa252.65kPa

Al2.9FGk6e60.075pkmink(1)192.11(1)162.8kPa0 满足要求。

Al2.9pk基底净反力：

1007144.7kPa

2.42.96e60.075pjmaxpj(1)144.7(1)167.2kPa

l2.96e60.075pjminpj(1)144.7(1)122.2kPa

l2.9pj(3)确定基础高度：

基础选用C25混凝土，ft1.27MPa,II级普通钢筋，fy300N/mm

2,h0560mm, 初选h600mmh800mm，所以hp1，bc2h0(5002560)mm1620mmb2800mm，

冲切力为：

22.90.62.40.5F1167.20.562.40.56211.3kN

2222抗冲切力：

0.711270(0.50.56)0.56527kN211.3kN满足。

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柱下独立基础课程设计

基础二阶，下阶h1350mm，h2250mm，h01310mm，取b11.2m，l11.5m。 （4）计算变阶截面

因 b12h011.220.311.82mb2.6m 冲切力为

22.91.52.41.2167.20.312.40.31142.4kN

2222抗冲切力为

0.71270(1.50.31)0.31kN498.82kN200.4kN满足要求。

（5）基础底板配筋

1)

pj1pjmin

(llc)(pjmaxpjmin)2l122.2(2.90.6)(167.2122.2)149.4kPa22.91pjmaxpj1(lcl)2(2bbc) 481(167.2149.4)(2.90.6)2(22.40.5)184.9kN.m 48M1在II-II截面处，

pj2pjminM2(ll1)(pjmaxpjmin)2l122.2(2.91.5)(167.2122.2)156.3kPa

22.91pjmaxpj2(ll1)2(2bb1) 481(167.2156.3)(2.91.5)2(22.41.2)79.3kN.m 48 2）在短边III-III截面处

M31pjmaxpjmin(bbc)2(2llc) 481(167.2122.2)(2.40.5)2(22.90.6)139.3kN.m 481pjmaxpjmin(bb1)2(2ll1) 48在IV-IV变截面处 M41(167.2122.2)(2.41.2)2(22.91.5)63.4kN.m 48

3）底板配筋

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柱下独立基础课程设计

M1184.9106在长边：As11223mm2

0.9fyh00.9300560M279.3106As2948mm2As1

0.9fyh00.9300310M3139.3106在短边：As3921mm2

0.9fyh00.9300560M463.4106As4758mm2As3

0.9fyh00.9300310在长边：1610，As1256mm2 在短边：1410，As1099mm2 （6）施工图如图：

六、地基处理后中柱J-4的设计

(1)地基承载力的修正

中柱④为轴心受压柱，Fk,1607kN，fa210.54kPa，中柱为轴心受压，采用正方形基础底板。

(2)确定基础底面积

bFk(fa20d)16073.14m

(210.54202.4)取b=3.2m，对地基承载力进行宽度修正

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柱下独立基础课程设计

fafakb(b3)，查表知对淤泥质土b0，fa210.54kPa

pkFkGk1607202.43.23.2204.9kPafa210.54kPa A3.23.2满足要求。

基底净反力：

pj1607156.9kPa

3.23.22（3）确定基础高度：

基础选用C25混凝土，ft1.27MPa,II级普通钢筋，fy300N/mm

,h0560mm, 初选h600mmh800mm，所以hp1，bc2h0(5002560)mm1620mmb3200mm，

冲切力为：

23.20.63.20.5F1156.90.563.20.56273.6kN

2222抗冲切力：

0.711270(0.50.56)0.56527kN273.6kN满足。

基础二阶，下阶h1350mm，h2250mm，h01310mm，取b11.6m，l11.6m。 计算变阶截面

因 b12h011.620.312.22mb3.2m 冲切力为

23.21.63.21.6156.90.313.20.31208.3kN

2222抗冲切力为

0.71270(1.60.31)0.31kN526.4kN208.3kN

满足要求。

（4）基础底板配筋 1）计算弯矩

对轴心受压基础，基础底面验算处弯矩为

1156.9(3.20.5)2(23.20.6)2M1pj(bbc)(2llc)333.6kN.m

2424(2)在变阶截面处

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柱下独立基础课程设计

1156.9(3.20.6)2(23.20.5)2M2pj(llc)(2bbc)304.98kN.m

2424 2）底板配筋

M1333.6106As12206mm2

0.9fyh00.9300560M3304.98106As22017mm2

0.9fy(h0d)0.9300560在长边：2012，As2260mm2 在短边：1812，As2034mm2 （5）施工图如图：

七、地基处理后中柱J-5的设计

(1)地基承载力的修正

轴心压力为Fk1807kN， fa210.54kPa，中柱为轴心受压，采用正方形基础底板。 (2)确定基础底面积

bFk18073.33m

(fa20d)(210.54202.4)取b=l=3.4m

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柱下独立基础课程设计

pkFkGk1807202.43.43.4204.3kPafa210.54kPa A3.43.4满足要求。

基底净反力：

pj1807156.3kPa

3.43.42（3）确定基础高度：

基础选用C25混凝土，ft1.27MPa,II级普通钢筋，fy300N/mm 初选h600mm,h0560mm,

h800mm，所以hp1，bc2h0(5002560)mm1620mmb3400mm，

冲切力为：

23.40.63.40.5F1156.30.563.20.56322.6kN

2222抗冲切力：

0.711270(0.50.56)0.56527kN322.6kN满足。

基础二阶，下阶h1350mm，h2250mm，h01310mm，取b11.7m，l11.7m。 计算变阶截面

因 b12h011.720.312.32mb3.4m 冲切力为

23.41.73.41.7156.30.313.40.31241.4kN

2222抗冲切力为

0.71270(1.70.31)0.31kN553.9kN241.4kN

满足要求。

（4）基础底板配筋 1）计算弯矩

对轴心受压基础，基础底面验算处弯矩为

1156.3(3.20.5)2(23.20.6)2M1pj(bbc)(2llc)332.3kN.m

2424 2）在变阶截面处

1156.3(3.20.6)2(23.20.5)2M2pj(llc)(2bbc)308.2kN.m

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柱下独立基础课程设计

3）底板配筋

M1332.3106在长边：As12197mm2

0.9fyh00.9300560M3308.2106在短边：As32038mm2

0.9fy(h0d)0.9300560在长边：2012，As2260mm2 在短边：1912，As2148mm2 ：

八、基础结构布置平面图

另附A3图纸。

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