基础工程柱下独立基础设计.doc

任 务 书 一、设计目的 根据本课程教学大纲的要求，学生应通过本设计掌握天然地基上的浅基础设计的原理与方法，培养学生的分析问题、实际运算和绘制简单施工图的能力，以巩固和加强对基础设计原理的理解。 二、设计题目 轴柱下钢筋砼独立基础设计 三、设计分组成员 四、设计资料 （1）上部结构资料 设计一多层现浇框架建筑物基础，按使用功能要求，上部结构的柱截面尺寸设计为500×500mm2，室外地坪为天然地面，室内地坪标高高于室外地坪0.45m。柱底荷载标准值如表1所示，柱网分布如图1所示。 表1 Fk（kN） Mk（kN·m） Vk (kN) 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 1090 1730 1312 190 150 242 62 66 57 图1 （2）场地与地质条件资料 建筑场地平整。 自上而下的土层依次如下： 1号土层，杂填土，层厚0.5m，重度γ=18k N/m3。 2号土层，粘土，层厚2m，重度γ=19kN/m3，孔隙比e=0.68，液性指数为Il =0.78，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180kPa，压缩模量为15Mpa。 3号土层，淤泥土，重度γ=14k N/m3承载力特征值fak=94kPa压缩模量为3Mpa。 （3）水文地质条件 地下水位深度：位于地表以下2m处；地下水对混凝土结构无腐蚀性。 五、设计指导 1、选择基础材料 2、确定地基持力层与基础埋深 3、确定地基承载力特征值 4、确定基础底面尺寸 5、验算地基变形（需要验算沉降的验算沉降） 6、确定基础高度h 7、基础底板配筋 计 算 书 1、设计基本资料 1.1土层结构：给定的场地条件如图2所示： 1.2柱底荷载效应标准组合值: 1.3持力层的选择： 持力层在此选用②号土层，根据已知资料可知该土层为粘土，层厚2m， 重度: ， 孔隙比: ， 液性指数为: ， 承载力特征值: , 可塑，稍湿，压缩模量为15MPa。，柱截面尺寸为， 室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。 2、独立基础设计 2.1选择基础材料 基础采用C25混凝土，HPB300级钢筋，预估基础高度0.80m。 2.2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。 建设区内地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位于地表下。取基础底面高时最好取至持力层下，本设计取②号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为。 2.3求地基承载力特征值 根据粘土孔隙比: ，液性指数为: ， 查《基础工程》表2-5得 基底以上土的加权平均重度为： 持力层承载力特征值（暂不考虑对基础宽度修正值）为： （上式d按室外地面算起） 2.4初步选择基底尺寸 柱底荷载标准值： 计算基础和回填土重时的基础埋置深度为： 故基础底面积最小需： 由于偏心不大，基础底面积按增大，即 假设，则： 故初步选定基底宽度基底长度，则基础底面积，且不需要再对基底承载力特征值进行宽度修正。 2.5验算持力层地基承载力 取，则基础和回填土重为： 则竖向承载力： 基底处总弯矩： 基底平均压力： 符合要求 偏心距： 符合要求 基底最小压力： 符合要求 基底最大压力： 符合要求 因此，基底尺寸4.6m×2.4m能够满足承载力要求。 2.6软弱下卧层的验算： 由,，查《基础工程》表2-7经线性内插得，下卧层顶面的附加应力： 下卧层顶面处的自重应力： 下卧层承载能力特征值： 验算： 经验算基底尺寸及埋深满足下卧层承载能力的要求， 2.7计算基础边缘处基底净反力 取柱底荷载效应基本组合设计值为柱底荷载标准值的1.35倍，则： 所以： 2.8确定基础高度 初步拟定基础高度，按《地基规范》要求，铺设100mm的垫层，则保护层厚度不小于40mm，因此假设钢筋重心到混凝土外表面的距离为50mm，故钢筋的有效高度。冲切锥体如图所示： 柱截面（500mm×500mm），所以： 故: 近似取，得 由于，所以， 基础混凝土采用C25， 故能够满足抗冲切承载力的要求。 2.9内力计算 如图3中所示为控制截面图： 台阶的宽高比为且偏心距（已得）， 按照以下公式计算弯矩： 其中， 因此 2.10配筋计算 采用级钢筋，其。 2.10.1长边方向： 由，，宽度2400mm，按梁进行配筋： 取，保护层厚度取为50mm，则钢筋数量n为： 故选用（）。 2.10.2短边方向 由，宽度4600mm 取，保护层厚度取为50mm，则钢筋数量n为： 选用（） 所以，受力钢筋的长度取边长的0.9倍，沿短边方向的钢筋布置在长边钢筋之上，其基础的配筋施工图如图4所示： 3、经上述设计计算，基础样图如图5所示：