独立桩基础课程设计

课程名称：《基础工程》

设计题目： 独立柱基础设计 院 系： 土木工程系 专 业： 年 级： 姓 名： 指导教师：

独立柱基设计

一、设计任务

某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，采用柱下独立基础，上部结构已经完成设计，本设计任务为设计该建筑物柱下独立基础。柱网布置如图1-1所示，试设计该基础。本设计书为B-⑩柱下独立基础设计。

图1-1柱网布置图

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（ηb=0、ηd=1.0），土的天然重度为18 kN/m3，地基承载力特征值fak=230kN/m2，地下水位在-7.5m处，无侵蚀性，标准冻深为1.0m（根据地区而定）。 ⑵给定参数

柱截面尺寸为500mm×350mm，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775kN，弯矩值为137kN·m，水平荷载为48kN。该基础受力如图2-1所示。

图2-1

⑶材料选用

混凝土：采用C20（可以调整）（ft=1.1N/mm2） 钢筋：采用HPB235（可以调整）（fy=210 N/mm2）

三、设计内容

1. 确定基础埋深及持力层的承载力。根据底层情况，只有粘土层。而地下

水位线在-7.5米，因此初步拟定基础埋深为d=1.5m。 因基底尺寸尚待确定，故先计算深度修正后的承载力

fafakdm(d0.5)2301.0181.50.5kPa248kPa 2. 确定基底尺寸。先按中心荷载计算，有

A1≥Fk775m23.56m2

faGd248201.5将基底面积扩大为A=1.3A1=1.3×3.56=4.628 m²,

基底尺寸模拟为：b×l=3×1.6=4.8 m²。此外，由于基底的最小尺寸为1.6m，故前面计算得到的fa不需要再进行宽度修正。 3. 承载力及偏心距验算： 竖向力

FkGk775203 ×1.6×1.5919 kN

弯 矩

Mk137481.5209kNm

pkFkGk919191.5kPafa248kPa A4.8FkGkMkAW

9192096278.6kPa＜1.2fa297.6kPa4.8321.6pkmax满足要求。

eMk209b0.227＜0.5

FkGk9196满足要求。

因此，基底尺寸3m×1.6m能够满足承载力要求。 4. 基础高度的确定及验算 ① 计算基底净反力

248.6kPaFM775209 pjmax±±2AW4.8161.63jmin74.4kPa② 确定基础高度。初步拟定基础高度为h=600mm，按《地基规范》要求，铺

设垫层时保护层厚度不小于40mm，因此假设钢筋重心到混凝土外表面的距离为50mm，故钢筋的有效高度为ho=600-50=550mm。 抗冲切破坏验算公式为

Fl0.7hpftamh0

首先计算FlpjAl，如图3-1所示

图3-1

abat2h00.3520.551.45ml1.6m

bblaAlth0lth02222230.51.60.350.551.60.551.114m22222近似地取pjpjmax248.6kPa,得到

FlpjAl248.61.114276.9kN

2

式0.7hpftamh0中，ho=550mm<800mm，故hp=1.0，基础混凝土采用C20,Q其

中ft1.1MPa，

amatab0.351.450.9m 220.7hpftamh00.71.01.11030.90.55381.15kNFl276.9kN

故h=600mm能够满足抗冲切承载力的要求。 ③ 内力计算。台阶的宽高比为

bbc30.5b2.082.5且偏心距e,故2h20.66可按下面公式计算弯矩。

12MaⅠ2lapjmaxppjmaxpl

121la22bbpjmaxpjmin MII48显然，控制截面在柱边处，（即图3-1中的Ⅰ-Ⅰ及Ⅱ-Ⅱ截面），此时有

aat0.35m

bbt0.5m

aⅠpⅠpjminbb30.51.25m 22baⅠpjmaxpjminb 31.25248.674.2176.02kPa74.43M12aⅠ2lapjmaxppjmaxpl1211.25221.60.35248.6176.02248.6176.021.6 1211.2523.55424.6272.581.6211.4kNm12MII1la22bbpjmaxpjmin4811.60.352230.5248.674.468.3kNm48

④ 抗弯钢筋的配置。采用HPB235级钢筋，其中fy=210N／mm²。 沿长边方向有：

M211.4103As2034mm2 60.9h0fy0.90.5521010选用11φ16@150（钢筋总面积为2212mm²） 沿短边方向

M68.31032 As657mm60.9h0fy0.90.5521010选用15φ8@200（钢筋总面积为754mm²） 基础施工图见图4-1。

§1¶6@150§¶8@200图4-1基础施工图