地基基础大作业

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18kN/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单号为350mm×500mm（双号为500mm×500mm），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680+（学号后2位）kN，弯矩值为80+（学号后2位）kN·m，水平荷载为10+（学号后2位）kN。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=210N/mm2）（三）设计内容⑴确定基础埋置深度⑵确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。⑵6月15周日交齐。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（二）确定地基承载特征值fa)5.0()3(dbffmdbaka（三）确定基础的底面面积A≥hfFak式中各符号意义同前所述（四）持力层强度验算leAGFp0kkkmaxkmin61≤1.2fa2kminkmaxkppp≤fa式中pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)；pkmax——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)；pkmin——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)；Fk——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)；Gk——基础自重和基础上的土重(kN)；A——基础底面面积(m2)；e0——偏心距(m)；fa——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Fl≤0.70mthphaf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)；βhp——受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0；当大于等于2000mm时，βhp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y0s9.0fhMA；jIjmaxz2zI2481ppbbalMy0s9.0fhMA；jminmaxz2zII2481ppalbbMj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(kN·m)；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)；pjmax、pjmin——相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地基净反力设计值（kPa）；pjI、pjII——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）；az、bz——分别为平行于基础长边和短边的柱边长(m)；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（GB50007-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002。2.华南理工大学等.基础工程.北京：中国建筑工业出版社，2003。3.中华人民共和国国家标准.砌体结构设计规范（GB50003-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002。四、设计参考实例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680+（学号后2位）kN，弯矩值为80+（学号后2位）kN·m，水平荷载为10+（学号后2位）kN。柱永久荷载效应起控制作用，柱截面尺寸为单号是350mm×500mm，双号是500×500mm2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（ηb=0、ηd=1.0），土的天然重度为18kN/m3，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）。3.基础设计⑴确定基础的埋置深度dd=Z0+200=（1000+200）mm=1200mm根据GB50007-2002规定，将该独立基础设计成阶梯形，取基础高度为650mm，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⑵确定地基承载特征值fa假设b＜3m,因d=1.2m＞0.5m故只需对地基承载力特征值进行深度修正,22mdakam/kN6.242m/kN5.02.1180.1230)5.0(dff⑶确定基础的底面面积m35.1m21.52.1hA≥22akm11.3m35.1186.242680hfPFk考虑偏心荷载影响，基础底面积初步扩大12%，于是22m73.3m11.32.12.1AA取矩形基础长短边之比l/b=1.5，即l=1.5bm58.15.173.35.1Ab取b=1.6m则l=1.5b=2.4mA=l×b=2.4×1.6m=3.84m2⑷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kN68.783kN)35.184.320680(kN680KKhAGFmkN5.86m)kN65.01080(kVhMMm11.0m68.7835.86kk0kGFMe＜m4.06m4.26l符合要求。2m/60.21kN22m/47.96kN1m/kN4.211.06184.368.7836120kkkmaxkminleAGFp＜1.2fa=1.2×242.6kN/m2=291.12kN/m222kminkmaxkm/kN09.204m/kN296.14760.2122ppp＜fa=242.6kN/m2故持力层强度满足要求。⑸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=1100kN/m2，钢筋fy=210N/mm2。地基净反力22Kmaxmaxmaxm/kN83.314m/kN).84335.184.32035.121.26035.1(35.135.1AGpAGppkj22Kminminminm/kN3.163m/kN).84335.184.32035.196.14735.1(35.135.1AGpAGppkj由图4-8可知，h=650mm，h0=610mm；下阶h1=350mm，h01=310mm；az1=1200mm，bz1=800mm。1)柱边截面bz+2h0=(0.35+2×0.61)m=1.57m＜b=1.6m22220010.5438mm61.0235.026.16.161.025.024.22222hbbbhalAzz22002m5856.00.61m61.035.0hhbAzkN2.171kN83.3145438.0max11jpAFkN91.450kN5856.011000.17.07.02thpAf＞F1=171.2kN符合要求。2)变阶处截面bz1+2h01=(0.8+2×0.31)m=1.42m＜b=1.6m222201101110.4559mm31.028.026.16.131.022.124.22222hbbbhalAzz22010112m3441.00.31m31.08.0hhbAzkN53.143kN83.3144559.0max11jpAFkN96.264kN3441.011000.17.07.02thpAf＞F1=143.53kN符合要求。⑹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22minjmaxjzminjIm/kN85.254m/kN3.16383.3144.225.04.23.1632pplalppjmkN1.152mkN85.25414.83335.06.125.04.248124812jIjmaxz2zIppbbalM2260yIsImm28.1319mm6102109.0101.1529.0hfMAIII-III截面：22minjmaxj1minjIIIm/kN95.276m/kN3.16383.3144.222.14.23.1632pplalppzjmkN01.71mkN95.27683.3148.06.122.14.248124812jIIIjmaxz121IIIppbbalMz2260yIIIsIIImm98.1211mm3102109.0101.0179.0hfMA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12φ12@140（As=1356mm21319.28mm2）。2)计算基础的短边方向，II-II截面mkN49.82mkN3.16383.3145.04.2235.06.148124812jminjmaxz2IIppalbbMz2260yIIsIImm5.715mm6102109.01049.829.0hfMAⅣ-Ⅳ截面mkN25.38mkN3.16383.3142.14.228.06.148124812jminjmaxz12z1IVppalbbM2260ysIVsIVmm84.652mm3102109.01025.389.0hfMA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12φ10@200（As=942mm2715.5mm2）。