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1、土力学与地基基础课程设计柱下钢筋混凝土独立基础设计一、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，采用柱下独立基础，柱网布置如图4-7所示，试设计该基础。（二）设计资料工程地质条件 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fk=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，可以调整）。 给定参数 柱截面尺寸为350mm500mm，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680kN，弯矩值为80kNm，水平荷载为10kN。 材料选用混
2、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） 设计内容确定基础埋置深度 确定地基承载力特征值 确定基础的底面尺寸 确定基础的高度 基础底板配筋计算 绘制施工图（平面图、详图） （四）设计要求计算书要求：书写工整、数字准确、图文并茂。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。设计时间：一周。二、柱下钢筋混凝土独立基础课程设计指导书（一） 确定基础埋置深度d 同前所述 （二）确定地基承载特征值f同前所述 （三）确定基础的底面面积 式
3、中各符号意义同前所述（四）持力层强度验算 1.2ff式中 相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)； pmax相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值(kPa)； pmin 相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最小压力值(kPa)； F相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值kN)； G基础自重和基础上的土重(kN)； A0基础底面面积(m2)； e偏心距(m)； f修正后的地基承载力特征值(kPa)； l矩形基础的长度(m)。 （五）确定基础的高度 Fl0.7式中 Fl相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值(kN)； hp受冲
4、切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，hp取1.0；当大于等于2000mm时，hp取0.9，其间按线性内插法取用； ft混凝土轴心抗拉强度设计值(kPa)； am冲切破坏锥体最不利一侧计算长度(m)；h0基础冲切破坏锥体的有效高度(m)。（六）底板配筋计算 ； ； 式中 AsI、AsII 分别为平行于l、b方向的受力钢筋面积(m2)； MI 、MII分别为任意截面I-I 、II-II处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值(kNm)； l、b分别为基础底面的长边和短边(m)； fy钢筋抗拉强度设计值(N/mm2)； pg，max、pg，min 相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最
5、大和最小地基净反力设计值（kPa）； pgI、pgII 任意截面I-I 、II-II处相应于荷载效应基本组合时的基础底面地基净反力设计值（kPa）； a0、b0分别为平行于基础长边和短边的柱边长(m)；（七）绘制施工图（2号图纸一张） 合理确定绘图比例（平面图1：100、详图1：201：30）、图幅布置；符合建筑制图标准。三、参考文献1.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）. 北京：中国建筑工业出版社，20022.孙维东主编. 土力学与地基基础. 北京：机械工业出版社，20033.中华人民共和国国家标准. 砌体结构设计规范（GB50003-2001）. 北
6、京：中国建筑工业出版社，20024.沈克仁主编. 地基与基础. 中国建筑工业出版社，1993四、设计实例 1.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4-7所示，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，由上部结构传来的轴心荷载为680kN，弯矩值为80kNm，水平荷载为10kN。柱永久荷载效应起控制作用，柱截面尺寸为350mm500mm，试设计该基础。 图4-7柱网布置图2.工程地质情况 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（b=0、d=1.0），土的天然重度为18 kN/m3，fk =230kN/m2，地下水位在-7.5m处，无侵蚀性，标准
7、冻深Z0=为1.0m（根据地区而定）。 3.基础设计确定基础的埋置深度dd=Z0+200 =（1000 +200）mm=1200 mm 根据GB50007-2002规定，将该独立基础设计成阶梯形，取基础高度为650 mm，基础分二级，室内外高差300mm，如图4-8所示。图4-8基础高度和底板配筋示意 确定地基承载特征值fa 假设b3m,因d=1.2m0.5m故只需对地基承载力特征值进行深度修正, 确定基础的底面面积 A0考虑偏心荷载影响，基础底面积扩大20%，于是 取矩形基础长短边之比l/b=1.5，即l=1.5b 取b=1.6 m则l=1.5b=2.4 m A= lb=2.41.6 m=3
8、.84 m2持力层强度验算作用在基底形心的竖向力值、力矩值分别为 符合要求。 1.2f=1.2242.6kN/m2=291.12kN/m2 f=242.6kN/m2故持力层强度满足要求。基础高度验算现选用混凝土强度等级C20，HPB235钢筋，查得混凝土ft=1.1N/mm2=1100 kN/m2，钢筋fy=210 N/mm2。地基净反力由图4-8可知，h=650mm，h0=610mm；下阶h1=350mm，h01=310mm；a1=1200mm，b1=800mm。1) 柱边截面 b0+2h0=(0.35+20.61)m=1.57mb=1.6m F1=122.78kN符合要求。2) 变阶处截面 b1+2 h01=(0.8+20.31)m=1.42mb=1.6m F1=102.93kN符合要求。基础底板配筋计算1）计算基础的长边方向，I-I截面，柱边地基净反力 III-III截面： 比较AsI和ASIII，应按AsI配筋，在平行于l方向1.6m宽度范围内配912140（As=1017mm2956.45mm2）。2) 计算基础的短边方向，II-II截面 -截面 比较AsII和ASIV，应按AsII配筋，但面积仍较小，故在平行于b方向2.4m宽度范围内按构造配1010200（As=596.25mm2530.0mm2）。（7）绘制施工图。