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1、 第一部分 课程设计任务书 （一）设计题目： 柱下钢筋混凝土独立基础 （二） 设计资料： 1、 地形：拟建建筑场地平整 2、 工程地质资料：自上而下依次为： ①杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾； ②粉质粘土：厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130KN/m2； ③粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180KN/m2； ④全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值fak=240KN/m2； ⑤强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值fak=300KN/m2； ⑥中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值fak=620KN/m2； 地基岩土物
2、理力学参数表 表2.1 地 层 代 号 土 名 天然地基土 重度（γ） 孔隙比 （e） 凝聚力 （c） 内摩 擦角 （Φ） 压缩 系数 (a1-2) 压缩 模量 （Es） 抗压 强度 （frk） 承载力特征值 （fak） KN/m³ 度 ① 杂填土 18 ② 粉质粘土 20 0.65 34 13 0.20 10.0 130 ③ 粘土 19.4 0.58 25 23 0.22 8.2 180 ④ 全
3、风化砂质泥岩 21 22 30 0.8 240 ⑤ 强风化砂质泥岩 22 20 25 3.0 300 ⑥ 中风化砂质泥岩 24 15 40 4.0 620 3、水文资料为： 地下水对混凝土无侵蚀性。 地下水位深度： 位于地表下1.5m。 4、上部结构资料： 上部结构为多层全现浇框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置见下图： 图2-1 柱网平面图 上部结构作用在柱底的荷载标准值见表2： 上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合设计值见表3：
4、柱底荷载标准值 表2 题号 Fk (KN) Mk (KN•m) Vk (KN) A轴 B轴 C轴 A轴 B轴 C轴 A轴 B轴 C轴 1 975 1548 1187 140 100 198 46 48 44 2 1032 1615 1252 164 125 221 55 60 52 3 1090 1730 1312 190 150 242 62 66 57 4 1150 1815 1370 210 175 271 71 73 67 5 1218 1
5、873 1433 235 193 297 80 83 74 6 1282 1883 1496 257 218 325 86 90 83 7 1339 1970 1560 284 242 355 96 95 89 8 1402 2057 1618 231 266 377 102 104 98 9 1534 2140 1677 335 288 402 109 113 106 10 1598 2205 1727 365 309 428 120 117 114
6、 柱底荷载效应基本组合设计值 表3 题号 F (KN) M (KN•m) V (KN) A轴 B轴 C轴 A轴 B轴 C轴 A轴 B轴 C轴 1 1268 2012 1544 183 130 258 60 62 58 2 1342 2100 1627 214 163 288 72 78 67 3 1418 2250 1706 248 195 315 81 86 74 4 1496 2360 1782 274 228 353 93 95 88 5 1584 2435
7、 1863 306 251 386 104 108 96 6 1667 2448 1945 334 284 423 112 117 108 7 1741 2562 2028 369 315 462 125 124 116 8 1823 2674 2104 391 346 491 133 136 128 9 1995 2783 2181 425 375 523 142 147 138 10 2078 2866 2245 455 402 557 156 153 149 5、材料：
8、混凝土等级Ｃ25~C30，钢筋Ⅰ、Ⅱ级。 6、根据以上所给资料及学生人数，可划分为若干个组。 如：第1组共十人，基础持力层选用③土层，设计 A轴柱下独立基础； 第2组共十人，基础持力层选用④土层，设计 B轴柱下独立基础； 第3组共十人，基础持力层选用③土层，设计 C轴柱下独立基础； （三） 设计要求： 每人根据所在组号和题号，完成各自要求的轴线基础设计。对另外两根轴线的基础，只要求根据所给荷载确定基础底面尺寸。 （四）设计内容 １、设计柱下独立基础，包括确定基础埋深、基础底面尺寸，对基础进行结构的内力分析、强度计算，确定基础高度、进行配筋计算，并满足构造设计要求，编写设
9、计计算书。 ２、绘制基础施工图，包括基础平面布置图、基础大样图，并提出必要的技术说明。 基础及地层情况 一、本次设计所用材料报表 基础材料清单 柱A-2 柱B-2 柱C-2 砼标号 C25 C25 C25 钢筋型号 HPB235 垫层 C10 材料性能说明 ft fc fy C25 1.27MPa 11.9MPa HPB235 210MPa 二、C-2柱基础的设计 （1）、确定基础埋深d 根据设计要求，基础持力层为土层③，故假定d=2500mm 由地勘资料中e=0
10、58，可塑土：0.25 11、
②令A=1.2A1=7.8 m2
拟定底面尺寸b x l=3000mm x 3400mm, A=10.2 m2
Gk=γGHA=43.5*10.2=443.7 kN
Mk=221+52*(2.5-0.45/2)=339.3 kN/m
Wl=16lb2=16*3.4*32=5.1 m3
(3)、持力层强度检算
Pk max=Fk+GkA+MkWl=1252+443.710.2+339.35.1=232.78 kpa<1.2fa=1.2*238. =286.49 kpa
Pk min=Fk+GkA-MkWl=1252+443.710.2-339.35.1=99.7 12、m3>0
Pk=Pk max+Pk min2=232.78+99.7 2=166.24kpa 13、00 mm
am=at+ab2=500+16002=1050 mm
Al=b2-bt2-h0l-(l2-at2-h0)2=30002-5002-550*3400-(34002-5002-550)2=1.57 m2
Fl=Pj max*Al=245.87*1.57=386.01 kN
∵h=600 mm<800 mm,故Βhp=1.0，基础混凝土采用C25，ft=1.27 MPa
∴0.7βhpftamh0=0.7*1.0*1.27*103*1.05*0.55=513.4 kN
∵Fl<0.7βhpftamh0
∴h=600mm时，能够满足抗冲切要求。
⑹基础底板配筋计算
14、
地基样图
基底净反力
平面图
①内力计算
∵偏心距e=MkFk+Gk=221+52*2.2751252+443.7=0.2 m<16b=0.5 m
台阶宽高比为b-bc2h=3000-5002*300=2.08<2.5
∴可以按照公式（3-51）以及（3-52）计算弯矩。
aⅠ=1250 mm, a'=500 mm b'=500 mm
MⅠ=112aⅠ22l+a'Pj max+PⅠ+Pj max-PⅠl=112*1.252*2*3.4+0.5*245.87+173.9+245.87-173.9*3.4=430.86 kN m
MⅡ= 15、148l-a'22b+b'Pj max+Pj min=1483.4-0.522*3+0.5*245.87+73.15=363.32 kN m
②根据《混凝土设计原理》，按照悬臂梁假设，对锥形地基进行配筋。
沿长边方向配筋：MⅡ=363.32 kN m
沿长边方向配筋图
第一步：截面类型判别
α1fcb2h1h0-h12+12α1fcb1-b2h0-23h1h1=1*11.9*600*300*550-3002+12*1*11.9*3000-600+550-23*300*300=856.92*106N mm=856.92 kN m>MⅡ=363.32 kN m
属于第一类截 16、面，即中和轴位于梯形内。
第二步：根据两个平衡方程解出混凝土受压区高度X与钢筋截面面积AsⅡ。
根据弯矩平衡列等式有：
MⅡ＝Mｕ＝α1fcb2ｘh0-ｘ2＋α1fcｂ１-ｂ２ｘ２２ｈ１（h0-２ｘ３） 即
363.32*106＝1*11.9*600*x550-x2+1*11.9*24002*300x2(550-2x3) 运用软件Mathematic 求解一元三次方程，解得x=68.2608 mm< 300 mm ,符合受压面积位于梯形面内的假设。
又根据力平衡列等式有：
α1fcb2x+b1-b2x22h1=fyAsⅡ 17、 即
1*11.9*600x+24002*300x2=210*AsⅡ 将x=68.2608 mm带入左式得
AsⅡ=3377mm2
按照悬臂梁假设进行配筋，选用26Φ14@110 (钢筋截面面积为AsⅡ'=4001.4mm2)。
检核：
锥形基础截面面积A=12*600+3000*300+300*3000=1.44*106mm2
ρ=AsⅡ'A=4001.41.44*106=0.28%>ρmin=0.27% 非少筋，符合要求。
由于沿长边方向配置的钢筋，通常位于基础底部，按照构照要求，保护层厚度a不小于40mm，于是h0Ⅱ=h-a-12dⅡ=600-40- 18、12*14=553 mm>550 mm 显然上述配筋是可以的。
沿短边方向配筋：MⅠ=430.86 kN m
沿短边方向配筋图
第一步：截面类型判别
按照前述方法计算，可以得知属于第一类截面，即中和轴位于梯形内。
第二步：根据两个平衡方程解出混凝土受压区高度X与钢筋截面面积AsⅠ。
根据弯矩平衡列等式有：
MⅠ＝Mｕ＝α1fcb2ｘh0-ｘ2＋α1fcｂ１-ｂ２ｘ２２ｈ１（h0-２ｘ３） 即
430.86*106＝1*11.9*600*x550-x2+1*11.9*28002*300x2(550-2x3) 运用软件Mathematic 求解一元三次方程 19、解得x=75.031 mm< 300 mm ,符合受压面积位于梯形面内的假设。
又根据力平衡列等式有：
α1fcb2x+b1-b2x22h1=fyAsⅠ 即
1*11.9*600x+28002*300x2=210*AsⅠ 将x=75.031 mm带入左式得
AsⅠ=4040mm2
按照悬臂梁假设进行配筋，选用29Φ14@120 (钢筋截面面积为AsⅡ'=4463.1mm2)。
检核：
锥形基础截面面积A=12*600+3000*300+300*3400=1.62*106mm2
ρ=AsⅡ'A=4463.11.62* 20、106=0.28%>ρmin=0.27% 非少筋，符合要求。
h0Ⅱ=h-a-dⅡ-12dⅠ=600-40-14-12*14=539 mm
基础大样图
三、A-2柱的基底尺寸设计（该柱与C-2柱同属于边柱）
（1）、确定基础埋深d
根据设计要求，基础持力层为土层③，故假定d=2500mm
由地勘资料中e=0.58，可塑土：0.25 21、6*18.356*2.5-0.5=238.74 kpa
(2)、初拟地基尺寸b x l
①Fk=1032kN, fa=238.74 kpa
γGH=20*1.5+0.452+10*0.2+20*0.35=43.5 kpa
A≥Fkfa-γGH=1032238.74-43.5=5.29m2
②令A=1.2A1=6.35 m2
拟定底面尺寸b x l=2800mm x 3000mm, A=8.4m2
Gk=γGHA=43.5*8.4=365.4kN
Mk=164+55*(2.5-0.45/2)=289.125 kN/m
Wl=16lb2=16*3*2 22、82=3.92 m3
(3)、持力层强度检算
Pk max=Fk+GkA+MkWl=1032+365.48.4+289.1253.92 =240.11 kpa<1.2fa=1.2*238. =286.49 kpa
Pk min=Fk+GkA-MkWl=1032+365.48.4-289.1253.92=92.6 m3>0
Pk=Pk max+Pk min2=240.11+99.7 2=166.36kpa 23、定d=2500mm
由地勘资料中e=0.58，可塑土：0.25 24、
②令A=1.2A1=11.28 m2
拟定底面尺寸b x l=3400mm x 3600mm, A=12.24m2
Gk=γGHA=39*12.24=477.36kN
Mk=125+60*2.5=275 kN/m
Wl=16lb2=16*3.6*3.42=6.936 m3
(3)、持力层强度检算
Pk max=Fk+GkA+MkWl=1615+477.3612.24+2756.936 =210.59 kpa<1.2fa=1.2*211.832 =254.2 kpa
Pk min=Fk+GkA-MkWl=1615+477.3612.24-2756.936 =131.3 m3>0
Pk=Pk max+Pk min2=210.59+131.3 2=170.95kpa
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