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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：杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾；粉质粘土：厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130KN/m2；粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180KN/m2；全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值fak=240KN/m2；强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值fak=300KN/m2；中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值fak=620KN/m2；地基岩土物理力学参数表表 2.1地层代号土名天然地基土重度（）孔隙比（e）凝聚力（c）
2、内摩擦角（）压缩系数(a1-2)压缩模量（Es）抗压强度（frk）承载力特征值（fak）KN/m 3度杂填土18 粉质粘土20 0.65 34 13 0.20 10.0 130 粘土19.4 0.58 25 23 0.22 8.2 180 全风化砂质泥岩21 22 30 0.8 240 强风化砂质泥岩22 20 25 3.0 300 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：KPa1MPaMPaMPaKPa
3、.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：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 1873 1433 235 193 297 80 8
4、3 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 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 6
5、2 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 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 4
6、25 375 523 142 147 138 10 2078 2866 2245 455 402 557 156 153 149 5、材料：混凝土等级25C30，钢筋、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、设计柱下独立基础，包括确定基础埋深、基础底面尺
7、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，编写设计计算书。、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，故假定d=2500mm 由地勘资料中e=0.58，可塑土：0.25IL0.75,查表（3-4
8、），得b=0.3,d=1.6。仅对深度进行修正：m=18?(0.45+0.5)+20+10?0.2+19.4?0.352.5=18.356kN/m3fa=fak+dm(d-0.5)=180+1.6?18.356?(2.5-0.5)=238.74 kpa(2)、初拟地基尺寸b x l Fk=1252kN,fa=238.74 kpaGH=20?(1.5+0.452)+10?0.2+20?0.35=43.5 kpaA Fkfa-GH=1252238.74-43.5=6.4m2,取A1=6.5m2令 A=1.2A1=7.8 m2拟定底面尺寸b x l=3000mm x 3400mm,A=10.2 m2
9、Gk=GHA=43.5?10.2=443.7 kNMk=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 0Pk=Pk max+Pk min2=232.78+99.72=166.24kpa fa=238.74 kpa故持力层强度满足要求。（4）、基底净反力的计算Pj maxj min=FAMWl=162710.2288+67?2.2755.1=245.87 kpa73.15 kpa(5)、确定基础高度。初
10、拟基础高度h=600 mm。按照地基规范 要求，铺设垫层时保护层厚度不小于40mm，因 此 可 假 设 基 础 重 心 到 混 凝 土 外 表 面 距 离 为50mm。故 钢 筋 的 有 效 高 度 为h0=600-50=550mm。ab=at+2h0=500+2?550=1600 mm?=3400?.am=at+ab2=500+16002=1050 mmAl=(b2-bt2-h0)l-(l2-at2-h0)2=(30002-5002-550)?3400-(34002-5002-550)2=1.57 m2Fl=Pj max?Al=245.87?1.57=386.01 kNh=600 mm800
11、 mm,故hp=1.0，基础混凝土采用C25，ft=1.27 MPa 0.7hpftamh0=0.7?1.0?1.27?103?1.05?0.55=513.4 kNFl0.7hpftamh0h=600mm时，能够满足抗冲切要求。基础底板配筋计算地基样图.基底净反力平面图内力计算偏心距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 M=363.32 kN m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.As。根据弯矩平衡列等式有：M
12、M1fcb2(h0-2)1fc(-)（h0-）即363.32?1061?11.9?600?x(550-x2)+1?11.9?24002?300 x2(550-2x3)运用软件Mathematic 求解一元三次方程，解得x=68.2608 mm min=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h0=h-a-12d=600-40-12?14=553 mm 550?显然上述配筋是可以的。沿短边方向配筋：?=?.?.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：
13、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As。根据弯矩平衡列等式有：MM1fcb2(h0-2)1fc(-)（h0-）即430.86?1061?11.9?600?x(550-x2)+1?11.9?28002?300 x2(550-2x3)运用软件Mathematic 求解一元三次方程，解得x=75.031 mm min=0.27%非少筋，符合要求。h0=h-a-d-12d=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，故假定d=2500mm 由地勘资料中e=0
14、.58，可塑土：0.25IL0.75,查表（3-4），得b=0.3,d=1.6。仅对深度进行修正：m=18?(0.45+0.5)+20+10?0.2+19.4?0.352.5=18.356kN/m3.fa=fak+dm(d-0.5)=180+1.6?18.356?(2.5-0.5)=238.74 kpa(2)、初拟地基尺寸b x l Fk=1032kN,fa=238.74 kpaGH=20?(1.5+0.452)+10?0.2+20?0.35=43.5 kpaA Fkfa-GH=1032238.74-43.5=5.29m2令 A=1.2A1=6.35 m2拟定底面尺寸b x l=2800mm
15、x 3000mm,A=8.4m2Gk=GHA=43.5?8.4=365.4kNMk=164+55*(2.5-0.45/2)=289.125 kN/m Wl=16lb2=16?3?2.82=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 0Pk=Pk max+Pk min2=240.11+99.72=166.36kpa fa=238.74 kpa故持力层强度满足要求。四、B-2 柱的基底尺寸设计（该柱为内柱）（1）、确定基础埋深d 根据设计要求，基础持力层为土层，故假定d=2500mm 由地勘资料
16、中e=0.58，可塑土：0.25IL0.75,查表（3-4），得b=0.3,d=1.6。仅对深度进行修正：m=18?0.5+20+10?0.2+19.4?0.352.5=15.116kN/m3fa=fak+dm(d-0.5)=180+1.6?15.116?(2.5-0.5)=211.832 kpa(2)、初拟地基尺寸b x l Fk=1615kN,fa=211.832 kpa.GH=20?1.5+10?0.2+20?0.35=39 kpaA Fkfa-GH=1615211.832-39=9.34m2令 A=1.2A1=11.28 m2拟定底面尺寸b x l=3400mm x 3600mm,A=
17、12.24m2Gk=GHA=39?12.24=477.36kNMk=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 0Pk=Pk max+Pk min2=210.59+131.32=170.95kpa fa=211.832 kpa故持力层强度满足要求。五、参考文献【1】吴兴序主编.基础工程.西南交通大学出版社【2】沈蒲生主编.混凝土设计原理（第3 版）.高等教育出版社【3】赵凯、薛国亚.浅议独立基础和桩基承台底板配筋近似公式.2007【4】刑富冲.一元三次方程求解新探.2003