課程名稱： 基礎工程課程設計
設計題目： 柱下獨立基礎設計
專業班級
學生姓名學號
指導教師: 周友香職稱： 副教授
最終成績評定
湖南工業大學科技學院教務部制
2023年 06月 27 日
目錄1．1 基礎課程設計目的 1
1．2 基礎課程設計成果及其基本要求 1
1.2.1 課程設計計算書主要內容要求 1
1.2.2 課程設計施工圖紙的要求 1
1．3 基礎課程設計成績評定 2
2 柱下獨立基礎設計 3
2．1 設計資料 3
2．2 獨立基礎設計計算 3
2.2.1 選擇基礎材料 3
2.2.2 確定基礎埋置深度 3
2.2.3 求地基承載力特徵值fa 4
2.2.4 初步選擇a軸基底尺寸 4
2.2.5 驗算a軸基礎持力層地基承載力 4
2.2.6 a軸基礎地基變形驗算 5
2.2.7 計算a軸基礎基底淨反力 5
2.2.8 確定a軸基礎高度(採用階梯形基礎) 5
2.2.8.1 柱邊基礎截面抗衝切驗算 5
2.2.8.2 變階處抗衝切驗算 6
2.2.9 a軸基礎配筋計算 7
2.2.10 a軸基礎配筋大樣圖 8
2.2.11 確定b、c兩軸柱子基礎底面尺寸 9
2.2.12 b、c兩軸基礎持力層地基承載力驗算 9
2.2.13 繪製施工圖 10
參考文獻 12
附錄 13
附錄1 地基基礎設計等級 13
附錄2 可不作地基變形計算的設計等級為丙級建築物範圍 13
附錄3 承載力修正係數 14
附錄4 地基壓力擴散角θ 14
附錄5 鋼筋的計算截面面積及理論重量 15
附錄6 每公尺板寬內的鋼筋截面面積表 15
致謝 16
1 緒論
地基基礎設計是土木工程結構設計的重要組成部分，必須根據上部結構條件（建築物的用途和安全等級、建築布置、上部結構型別等）和工程地質條件（建築場地、地基岩土和氣候條件等），結合考慮其他方面的要求（工期、施工條件、造價和節約資源等），合理選擇地基基礎方案，因地制宜，精心設計，以確保建築物和構築物的安全和正常使用。
1．1 基礎課程設計目的
課程設計的目的主要體現在鞏固與運用基本概念與基礎知識、掌握方法以及培養各種能力等諸多方面：
1、鞏固與運用理論教學的基本概念與基礎知識；
2、培養學生使用各種規範及查閱手冊和資料的能力；
3、培養學生概念設計的能力（不僅僅只注意計算準確與構造措施）；
4、熟悉設計步驟與相關的設計內容；
5、學會設計計算方法；
6、培養學生圖紙表達能力：圖紙必須正確體現設計計算，圖紙上每根線都有根有據；還要查閱手冊、規範注重構造設計表達；
7、培養學生語言表達能力；
8、培養學生分析和解決工程實際問題的能力：一人一題，主動思考，自行全面設計訓練，從而提高解決問題的能力。
1．2 基礎課程設計成果及其基本要求
基礎課程設計的成果包括課程設計計算書和課程設計圖紙兩個部分。課程設計計算書應該裝訂成一冊，一般由封面、目錄、設計計算具體內容、參考文獻、附錄（可以是鋼筋選用表等設計依據資料）、致謝等部分組成；課程設計圖紙應符合規範，達到施工圖深度要求。
1.2.1 課程設計計算書主要內容要求
①確定基礎埋置深度
②確定基礎底面尺寸,驗算地基承載力（包括下臥層的驗算）
③地基變形驗算（如不需要驗算，也要說明分析過程）
④對基礎進行抗衝切承載力驗算,確定基礎高度
⑤對基礎進行正截面受彎承載力驗算,確定基礎底板配筋
（長向和短向的台階及柱邊截面都要有計算過程）
1.2.2 課程設計施工圖紙的要求
依據國家製圖標準《房屋建築製圖標準》（gb/t50001-2010）和《建築結構製圖標準》（gb/t50105-2010），採用鉛筆手繪（用a1圖幅），設計內容滿足規範的要求，圖面布置合理，表達正確，文字規範，線條清楚，達到施工圖的要求。
①基礎平面布置圖，比例1:100
②獨立基礎大樣圖，比例1:10~1:30
③設計說明、鋼筋下料表等
1．3 基礎課程設計成績評定
課程設計的成績是百分制，由課程設計成果、課程設計過程、課程設計答辯三部分組成。其中課程設計成果佔50%、課程設計過程佔30%、課程設計答辯佔20%。
2 柱下獨立基礎設計
根據課程設計任務分配計畫表，需選擇基礎課程設計任務書中的第15題號的荷載，基礎持力層選③號黏土層，需要詳細設計a軸柱下獨立基礎並繪製其基礎詳圖；對於b軸c軸柱下獨立基礎只需要計算基礎底面積；並繪出整個工程的基礎平面布置圖。
2．1 設計資料
15號題a 軸柱底荷載：
① 柱底荷載效應標準組合值：fk=1534kn,mk=
② 柱底荷載效應基本組合值：f=1995kn,m=
持力層選用③號粘土層，承載力特徵值fak=180kpa，上部框架柱截面尺寸為500×500 mm，室外地坪標高同自然地面，室內外高差450mm。抗震烈度為6度，抗震等級為四級（抗震構造設計即可）。
2．2 獨立基礎設計計算
完整設計計算出軸柱下獨立基礎，軸軸柱下獨立基礎只需要計算底面積大小。
2.2.1 選擇基礎材料
採用c25混凝土，hpb235鋼筋，根據經驗和規範預估基礎高度0.8m。
2.2.2 確定基礎埋置深度
基礎埋置深度是根據柱下獨立基礎課程設計任務分配所選③號土層和工程地質資料選取確定。
工程地質條件自上而下依次如下:
1 號土層：雜填土，層厚約0.5m，含部分建築垃圾。
2 號土層：粉質粘土，層厚1.2m，可塑，潮濕，承載力特徵值fak=130kpa。
3 號土層：粘土，層厚1.5m，稍溼，承載力特徵值fak=180kpa。
4 號土層：全風化砂質泥岩，厚2.7m，承載力特徵值fak=240kpa。
擬建場區地下水對混凝土無侵蝕性，地下水位於地表下1.5m。
取基礎底面高時最好取至持力層下0.5m，本設計取第三層土為持力層，所以考慮取室外地坪到基礎底面為0.5+1.
2+0.5=2.2m。
由此得基礎剖面示意圖2.1如下：
圖2.1基礎剖面示意圖
2.2.3 求地基承載力特徵值fa
（1）根據③號粘土層資料e=0.58,il=0.78查附錄3承載力修正係數
得ηb=0.3, ηd=1.6
（2）計算基底以上土的加權平均重度:
（3）持力層承載力特徵值fak（先不考慮對基礎寬度修正）
（上式d應按室外地面算起）
2.2.4 初步選擇a軸基底尺寸
(1)取柱底荷載標準值：fk=1534kn,mk=
(2)計算基礎和回填土重gk時的基礎平均埋深:
且水下佔0.7m,水上1.725m
(3)基礎底面積：
由於偏心不大，基礎底面積按20％增大，即：
初步選定基礎底面面積，且不需要再對fa進行修正。
2.2.5 驗算a軸基礎持力層地基承載力
（1）回填土和基礎重：
（2）偏心距： ，
，滿足。
(3) 基底最大壓力：
（4）根據地質資料不存在軟弱下臥層，不許驗算下臥層承載力，下臥層承載力滿足要求。
所以，最後確定a軸基礎底面面積長，寬。
2.2.6 a軸基礎地基變形驗算
根據任務書地基基礎等級為丙級，又a軸地質資料符合附錄2可不作地基變形計算的設計等級為丙級建築物範圍，所以不要做地基變形驗算。
2.2.7 計算a軸基礎基底淨反力
(1) 取柱底荷載效應基本組合設計值：f=1995kn,m=
(2) 淨偏心距
(3) 基礎邊緣處的最大和最小淨反力
2.2.8 確定a軸基礎高度(採用階梯形基礎)
2.2.8.1 柱邊基礎截面抗衝切驗算
圖2.2 沖切驗算簡圖
（a）柱下沖切；（b）變階處沖切
見圖2.2（a）,已知：，，，。
根據經驗和規範初步選定基礎高度，分兩個台階，每階高度均為400的。（有墊層）。
，取因偏心受壓，取
沖切力：
抗衝切力：
，滿足（bhp是受沖切承載力截面高度影響係數，當高度h≤800mm時bhp=1）
2.2.8.2 變階處抗衝切驗算
根據經驗和規範選定台階尺寸：見圖2.2（b） ，，則：
，取衝切力：
=抗衝切力：
，滿足2.2.9 a軸基礎配筋計算
受力鋼筋選用的hpb235 級鋼筋，
（1）基礎長邊方向 （見偏心受壓基礎底板配筋計算圖2.3）
-截面（柱邊）
柱邊淨反力：
懸臂部分淨反力平均值：
彎矩： 圖2.3 偏心受壓基礎底板配筋計算
ⅲ-ⅲ 截面（變階處）
比較和，應按配筋，實際配
則鋼筋根數：，
（2）基礎短邊方向
因為該基礎受單向偏心荷載作用，所以，在基礎短邊方向的基底反力可按均勻分布計算，取：
與長邊方向的配筋計算方法相同（計算略），可得ⅱ-ⅱ截面（柱邊）的計算配筋值，ⅳ-ⅳ 截面（變階處）的計算配筋值。因此按在短邊方向配筋，實際配。
則鋼筋根數，
2.2.10 a軸基礎配筋大樣圖
大樣圖見圖2.4
圖2.4 基礎j-1大樣圖
2.2.11 確定b、c兩軸柱子基礎底面尺寸
由任務書得：15號題b、c兩柱子基底荷載分別為：
b軸：，，；
c軸：，，；
由前面計算得持力層承載力特徵值
計算基礎和回填土重時的基礎埋深
b軸基礎底面積：
基礎底面積按20％增大，即：
初步選定基礎底面面積，且，
不需要再對進行修正。
c軸基礎底面積：
基礎底面積按20％增大，即：
初步選定基礎底面面積，且，
不需要再對進行修正。
2.2.12 b、c兩軸基礎持力層地基承載力驗算
（1）b軸地基承載力驗算......
（2）c軸地基承載力驗算......
(b、c兩軸持力層地基承載力驗算此處從略,但同學們要參照a軸敘述驗算過程)
2.2.13 繪製施工圖
根據以上計算，可以繪製出基礎平面布置圖和a軸柱子基礎大樣見圖2.5。
基礎平面布置圖1:100
圖2.5 基礎施工圖
施工說明：
1 本工程為鋼筋混凝土獨立基礎，+0.000相當於絕對標高見建築圖。
2 基礎持力層選③黏土層，承載力特徵值fak=180kpa。基礎埋深以進入持力層深度控制，基礎進入持力層深度不少於500mm，區域性持力層較深的採用換土墊層處理。
3 材料：基礎混凝土強度等級為c25，鋼筋為hpb235。
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