柱下钢筋混凝土独立基础设计

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c 柱下钢筋混凝土独立基础设计任务书

（一）设计题目

某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，柱下独立基础，柱网布置如图所示，试设计该基础。

（二）设计资料

⑴工程地质条件

该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察：持力层为粘性土，土的天然重度为18 kN/m3，地基承载力特征值f ak=230kN/m2，地下水位在-6.3m处。相关数据可查阅规范。

⑵给定参数

柱截面尺寸为450mm×450mm，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，荷载由上部结构传来有以下五种情况：

①单柱轴心荷载为900kN，弯矩值为100kN·m，水平荷载为20kN。

②单柱轴心荷载为850kN，弯矩值为80kN·m，水平荷载为15kN。

③单柱轴心荷载为850kN，弯矩值为90kN·m，水平荷载为15kN。

④单柱轴心荷载为800kN，弯矩值为70kN·m，水平荷载为10kN。

⑤单柱轴心荷载为800kN，弯矩值为50kN·m，水平荷载为10kN。

⑶材料选用

混凝土：采用C20（可以调整）（f t=1.1N/mm2）；

钢筋：采用HRB335（可以调整）（f y=210 N/mm2）。

（三）设计内容(只需设计一个独立基础)

⑴定基础埋置深度；

⑵定地基承载力特征值；

⑶确定基础的底面尺寸；

⑷确定基础的高度；

⑸基础底板配筋计算；

⑹绘制施工图（平面图、详图）。

（四）设计要求

⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。

⑵制图要求所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。

（五）设计成果要求

课程设计结束各位同学须按时提交以下成果并统一用档案袋装好：

⑴设计任务书一份；

⑵设计计算书一份；

⑶基础设计施工图纸一张（A1#图纸）图纸应该包括：基础平面布置图、基础配筋图、基础配筋详图以及相应的剖面图等。

（六）具体各组设计任务如下：(2~3人一组)

第一组：设计第①种荷载下的柱下独立基础；

第二组：设计第②种荷载下的柱下独立基础；

第三组：设计第③种荷载下的柱下独立基础；

第四组：设计第④种荷载下的柱下独立基础；

第五组：设计第⑤种荷载下的柱下独立基础。

2

柱下钢筋混凝土独立基础设计

Ⅰ设计资料

一、设计题目

某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，采用柱下独立基础，柱网布置如图1-3所示，试设计该基础。

1-3柱网布置图

二、设计资料

（一）工程地质条件

该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察：持力层为粘性土，土的天然重度为

18kN/m3，地基承载力特征值

ak

f=230kN/m2，地下水位在-6.3m处。

（二）给定参数

柱截面尺寸为450mm×450mm，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，由上部结构传来轴心荷载为8000kN，弯矩值为70kN·m，水平荷载为10kN。

（三）材料选用

混凝土：采用C20（可以调整）（

2

1.1N/mm

t

f=）

钢筋：采用HPB235（可以调整）（

2

y

210N/mm

f=）

2

2 Ⅱ 设计内容

一、设计依据

1.建筑结构设计术语 （GB/T50087-97）

2.建筑结构荷载规范 （GB 50009-2001）

3.砌体结构设计规范 （GB 50003-2001）

4.建筑地基基础设计规范 （GB 50007-2002）

5.混凝土结构设计规范 （GB 50010-2002）

6房屋建筑制图统一标准 （GB/T50001-2001）

7.建筑结构制图标准 （GB/T50105-2001）

二、设计步骤

（一）假定基础埋置深度d=1.0m ，将该独立基础设计为阶梯型，取基础高度为650m ，基础分两级，室内外高差450mm

（二）确定地基承载力特征值a f 假设b ＜3m ，因d=1.0m ＞0.5m ，

故对地基承载力特征值只需进行深度修正

＝239]0.5﹚-﹙1.0×18×1.0[230＝0.5-d γη)m(d ++=ak a f f

（三）确定基础的底面尺寸

1.初步估算基底面积首先按轴心受压估算0A

＝1.225m m ﹚20.45＝﹙﹙1.d + ＝3.73㎡1.225×239﹣39800＝d γfa －F ≥G K 0A

考虑偏心荷载的影响，将0A 增大20%

＝4.476㎡3.73×＝1.2＝1.2A 0A

取矩形基础长短边之比/ 1.5l b =，

＝1.73m m 1.54.476＝1.5A ＝b 取b=1.8m ， l =2.7m ＝4.86㎡2.7×＝1.8A

（四）持力层强度验算 作用在基础形心的竖向力值、力矩值分别为 ﹚＝919.07K N 1.225×4.86×＝﹙﹙800＋2d A γ＝800＋＋G m

K K F ﹚＝76.5K N 0.65×＝﹙﹙70＋1

h ＝M＋V K M

2 m ＝0.4562.7＝6L ＝0.083m＜07

.91976.5＝＋G F M ＝K K K 0e （符合规范要求）

﹚2.70.083×6±﹙14.86919.07＝)L 6e ±(1A ＋G F ＝0K K k max k min P ＝286.8KPa 239×＝1.21.2f ≤a 154.23223.99＝a KP ＝2＋P P ＝k min k max K P ＝239KPa ＜f a ＝189.11KP 2＋154.2399.223a 故持力层满足要求

（五）基础高度验算。现选用混凝土强度等级C20，钢筋HPB235，

查得混凝土C20 21.1N /mm t f =，钢筋HPB235 2y 210N /mm f =

地基净反力

＝A

1.35G －＝1.35P A G －＝P K max max max j P 269.31KPa ﹚KPa 4.86 1.225×4.86×20×1.35－223.99×﹙1.35= ＝A

1.35G －＝1.35P A G －＝P K min min min j P 175.14KPa ﹚KPa 4.86 1.225×4.86×20×1.35－154.23×﹙1.35=

设h=650mm ，有垫层基础，则0h =650-40=610mm ；下阶

1h =350mm,上阶01h =310mm ；z1a =1200mm ，z1b =800mm 。基础高度及配筋

如图1-4

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图1-4基础高度及配筋图 柱边截面：

.8m ＝1.67m＜b＝10.61×＝0.45＋2＋2h 0z b ＝2A 00z ﹚h ＋h ﹙b ＝﹙0.45+0.61﹚×0.61＝0.65㎡ 2

0c

01﹚－h 2b

－2b ﹚b－﹙－h 2a －2L ＝﹙c A 2

－0.61﹚20.45－21.8－﹙1.8×－0.61﹚20.45

－22.7

＝﹙＝0.923㎡

＝248.57KN

269.31KN ×＝0.923P ＝A m ax j 11F ＝248.57KN ＝500.5KN＞F 0.65KN ×1100×1.0×＝0.7A f β7.012t hp 符合要求

变阶处截面：

z101b 2h 0.820.311.42m b 1.6m ++?===﹤ 符合要求

2

1

1

10101222

()()22222.4 1.2 1.60.8[(0.31) 1.6(0.31)]m 0.4559m 2222z z a b

b

b A h b h =-----=--?---=2210101()[(0.80.31)0.31]0.3441z A b h h m =++?==11(0.4559279.99)127.65jmax F A p kN kN ==?=210.70.7 1.011000.3441264.96127.65hp t f A kN F kN

β=???=>=

2 （六）底板配筋计算

1、计算基础长边方向，

Ⅰ—Ⅰ截面

Ⅲ—Ⅲ截面

比较s I A 和s A Ⅲ，应按s I A 配筋，在 1.6m 宽度范围内配12Φ14130钢筋

As=11842mm ＞1156.902mm ）

2、计算基础短边方向，

Ⅱ—Ⅱ截面

22

()22.40.5[127.33(279.99127.33)]/219.56/2 2.4

z jI jmin jmax jmin l a p p p p l kN m kN m +=+-+=+-=?21121

()(2)()48

1[(2.40.5)(2 1.60.35)(279.99219.56)]133.3848

z z jmax j M l a b b p p kN m kN m =-++=-?++?=?6

22

0s 133.38101156.900.90.9210610I I y M A mm mm f h ?===??12

()22.4 1.2127.33(179.99127.33)241.83/2 2.4z jI jmin jmax jmin l a p p p p l kN m +=+-+=+-=?21121()(2)()481(2.4 1.2)(2 1.60.80)(279.99241.83)62.6248z z jmax jI M l a b b p p kN m =-++=-?++=?Ⅲ6220s 62.621010680.90.9210310y M A mm mm f h ?===??ⅢⅢ2min 21()(2)()481[(1.60.35)(2 2.40.50)(279.99127.33)]70.2748

z z jmax j M b b l a p p kN m kN m =-++=-?++?=?Ⅱ

2

Ⅳ—Ⅳ截面

比较As Ⅱ和As Ⅳ，应按As Ⅱ配筋，在 2.4m 宽度范围内按构造配12Φ12180钢筋（As=6282mm ＞609.512

mm ） （七）绘制施工图（见附录） 620s 70.2710609.510.90.9210610

y M A mm f h ?===??ⅡⅡ211min 21()(2)()481[(1.60.8)(2 2.4 1.2)(279.99127.33)]32.5948z z jmax j M b b l a p p kN m kN m =-++=-?++?=?Ⅳ6

220s 32.5910556.230.90.9210310y M A mm mm f h ?===??ⅣⅣ

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