柱下獨立基礎的設計
學生姓名： 胡坦濤
專業： 土木工程
班級： 1304
學號： 1300440413
指導教師： 歐陽晶
完成時間： 2016.6.10
目錄1柱下獨立基礎課程設計
1.1設計資料
1.1.1地形
1.1.2工程地質資料
1.1.3岩土設計資料
1.1.4水文地質資料
1.1.5上部結構材料
1.1.6材料
1.1.7本人設計資料
1.2獨立基礎設計
1.2.1選擇基礎資料
1.2.2選擇基礎埋置深度
1.2.3求地基承載力特徵值fa
1.2.4初步選擇基底尺寸
1.2.5驗算地基承載力
1.2.6軟弱下臥層驗算
1.2.7地基的變形驗算
1.2.8基礎沖切驗算
1.2.9驗算基礎變階處沖切
1.2.10柱下基礎的區域性受壓驗算
1.2.11基礎配筋計算及基礎配筋圖
結束語參考文獻
1.1 設計資料
1、 地形：擬建建築場地平整
2、 工程地質資料：自上而下依次為：
① 雜填土：厚約0.5m，含部分建築垃圾；
② 粉質粘土：厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特徵值=130；
③ 粘土：厚1.5m，可塑，稍溼，承載力特徵值=180；
④ 全風化砂質泥岩：厚2.7m,承載力特徵值=240
⑤ 強風化砂質泥岩：厚3.0m,承載力特徵值=300
⑥ 中風化砂質泥岩：厚4.0m,承載力特徵值=670
3、水文資料為：
地下水對混凝土無侵蝕性。
地下水位深度：位於地表下1.5m。
4、上部結構資料：
上部結構為多層全現澆框架結構，室外地坪標高同自然地面，室內外高差450mm。柱網布置見下圖：
上部結構作用在柱底的荷載標準值見表2：
上部結構作用在柱底的荷載效應基本組合設計值見表3：
5、本人設計資料
根據分組要求及參考書柱底荷載效應標準組合值及柱底荷載效應基本組合值選用1題號c軸柱底荷載.
柱底荷載效應標準值: fk=1187kn; mk=198kn·m; vk=44kn;
柱底荷載效應基本組合值: f=1544kn; m=258kn·m ; v=58kn.
持力層選用③號土層，承載力特徵值fak=180kpa ，框架柱截面尺寸為500mm*500mm，室外地坪標高同自然地面，室內外高差450mm。
1.2獨立基礎設計
1.2.1 選擇基礎材料
基礎採用c30混凝土，hrb335級鋼筋，預估基礎高度800mm。
1.2.2選擇基礎埋置深度
根據工程地質資料選取
設想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，如圖1.2所示
1.2.3求地基承載力特徵值a
根據黏土e=0.58，i l=0.78，查表得ηb=0.3，ηd=1.6
基底以上土的加權平均重度為 ：
γm=【0.5×18+20×1+0.2×（20-10）+9.4×0.5】/2.2=16.23kn/ m3
由於持力層為粘土，地基承載力特徵值為：
持力層承載力特徵值（先不考慮對基礎寬度修正值）為
上式d按室外地面算起。
1.2.4初定基底尺寸
取柱底荷載標準值：fk=1187kn; mk=198kn·m; vk=44kn;
計算基礎和回填土重時的基礎埋置深度為
d=（2.2+2.65）/2=2.425m
基礎底面積：
a0=fk/(fa-γg×d)=1187/(224.15-0.7×10-1.725×20)=6.5 m2
由於偏心不大，基礎底面積按20%增大，即
a=1.2a0=1.2×6.5=7.8 m2
初步選定基礎底面積a=b×l=2.6×3=7.8 m2，且b=2.6m3m不需要再對進行修正。
1.2.5驗算持力層地基承載力
基礎和回填土重為
gk=γg×d×a=(0.7×10+1.725×20) ×7.8=323.7kn
偏心距：
ek=mk/(fk+gk)=(198+44×0.8)/(1187+323.7)=0.154≤l/6=0.5
，滿足要求。
基底最大壓應力：
pmax=[(fk+gk)/a]×(1+6ek/l)=[(1187+323.7)/7.8] ×(1+6×0.
154/3)=253.33<1.2fa=268.
97kpa
所以，最後確定基礎底面面積長3m，寬2.6m。
1.2.6計算基底反力
取柱底荷載效應基本組合設計值：
f=1544kn; m=258kn·m ; v=58kn.
靜偏心距為：
ek0=m/n=(258+58×0.8)/1554=0.196m
基礎邊緣處的最大和最小淨反力為：
pmax=(f/lb)×(1+6ek0/l)=(1554/7.8)×(1+6×0.196/3)=277.33kpa
pmax=(f/lb)×(1-6ek0/l)=(1554/7.8)×(1-6×0.196/3)=121.13kpa
1.2.7基礎高度的確定
柱邊基礎截面抗衝切驗算（見圖1.3）
取l=3m,b=2.6m, ,初步選定基礎高度h=800mm，分兩個台階，每階段高度均為500mm。，則取
。取=2.0m。因此，可得
因為偏心受壓，pn=取pmax=277.33kpa，沖切力：
fi=pn max[(l/2-ac/2-h0)b-(b/2-bc/2-h0)2]
=277.33×[(3/2-0.5/2-0.75) ×2.6-(2.6/2-0.5/2-0.75) 2]=335.57
抗衝切力為
0.7βhpftamh0=0.7×1.0×1.27×103×1.25×0.75=833.44kn>335.57
因此滿足要求
1.2.8變階處抗衝剪驗算
由於有at=b1=b/2=1.3m,a1=1.5m,h01=400-50=350mm,則取：
ab1=at+2h01=1.3+0.7=2.0<2.6m
所以取ab1=2.0m
am=(at+ab1)/2=(1.3+2.0)/2=1.65
沖切力為
fi=pn max[(l/2-a1/2-h01)b-(b/2-b1/2-h01)2]
=277.33×[(3/2-1.5/2-0.35) ×2.6-(2.6/2-1.5/2-0.35) 2]=277.33kn
抗衝切力為
0.7βhpftamh0=0.7×1.0×1.27×103×1.65×0.35=513.4kn>335.57
因此滿足要求。
1.2.9配筋計算
選用hpb335鋼筋，
1> 基礎長邊方向
對於ⅰ-ⅰ截面，柱邊淨反力為
121.13+[(3+0.5)/2×3]×(277.33-121.13)=212.25kpa
懸臂部分淨反力平均值為
(pn,max+pn,i)/2=（277.33+212.25）/2=244.79kpa
彎矩為244.79×(3-0.5)2 ×(2×2.6+0.5)]/24=363.36 kn·m
鋼筋的面積為
as,i=m1/0.9fyh0=363.36×106/0.9×300×750=1794.37mm2
對於ⅲ-ⅲ截面（變階處），有
=121.13+[(3+1.5)/2×3]×(277.33-121.13)=238.28kpa
彎矩為:
244.79×(3-1.5)2×(2×2.6+1.3)]/24=149.17 kn·m
鋼筋的面積為
as,3=m3/0.9fyh0=149.17×106/0.9×300×350=1578.52mm2
因此比較和，應取配筋，實際配，則鋼筋根數為
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
pn=(pn,max+pn,min)/2=（277.33+121.13）/2=199.23kpa 與長邊方向的配筋計算方法相同，對於
ⅱ-ⅱ截面（柱邊）的計算：
彎矩為:
199.23×(2.6-0.5)2×(2×3+0.5)]/24=237.96
as,2=m2/0.9fyh01=(237.96×106)/(0.9×300×750)=1175.11kpa
ⅳ-ⅳ截面（變階處）的計算：
彎矩為:
199.23×(2.6-1.3)2×(2×3+1.5)]/24=105.22kpa
as,4=m4/0.9fyh01=(105.22×106)/(0.9×300×350)=1113.44mm2
因此，按在短邊方向配筋，實際配鋼筋根數為
1.2.10基礎配筋大樣圖
基礎配筋大樣圖如圖a4圖紙01所示。
參考文獻
中華人民共和國國家標準，《建築地基基礎設計規範》（gb 50007-2002），北京：中國建築工業出版社，2002。
趙明華主編，《土力學與基礎工程》，武漢：武漢理工大學出版社，2011。
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