设计题目：    柱基础设计           

院    系：     土木工程          

专    业：    

年    级：       

姓    名：         

指导教师：     

第一部分 课程设计任务书

（一）设计题目：

柱下钢筋混凝土基础

（二）设计资料：

1、工程地质资料：

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，地基承载力特征值为，地下水位在m处，无侵蚀性，标准冻深为1.0m。

2、给定参数：

柱截面尺寸为，作用于基础顶面的荷载为：由上部结构传来的轴心荷载为735kN，弯矩值为，水平荷载为32kN。

3、材料选用：

混凝土：采用C20（可以调整） （）

钢筋：采用HPB2235（可以调整） （）

   4、上部结构资料：

上部结构为多层全现浇框架结构，柱网布置见下图：

图1-1  柱网平面图

（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

１、设计柱下基础，包括确定基础埋深、基础底面尺寸，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。

２、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。

第二部分      柱下钢筋混凝土基础设计

（一）选择基地：

由于该地区地层土单一，只有粘性土层，故选择粘性土层位基地。粘性土的天然重度为，地基承载力特征值为。

（二）荷载情况：

作用于基础顶面的荷载见下表：

表1  基础顶面荷载表

根据该地区的工程地质条件，选择粘性土为持力层，粘性土的天然重度为，地基承载力特征值为。

（四）基础埋置深度的初步确定：

       由规范可知，基础埋深d，且在水面以上，以便于施工，避免施工时基槽（坑）的排水或降水，有利于地下室的防水及基础的防腐蚀。再根据该地区的地质情况，该地区存在冻土，应保证基础有足够的埋置深度。故初步拟定基础埋置深度为。

  初步简图如图1-2所示：

  图1-2  基础埋深简图

（五）初步假设：

1、，立面形式初步拟定为锥形。

2、材料的选择：

混凝土：采用C20（可以调整） （）

钢筋：采用HPB2235（可以调整） （）

 、基础顶面位置：

   顶面高度未知，暂时在天然地表以下处。

（六）具体设计计算：

1、确定地基承载力：

由于假定，故地基承载力仅作深度修正，查表3-4可知：

粘性土：。故地基承载力为：

2、计算基底面积，并初步确定地面尺寸：

 按中心荷载作用初算基础底面积：

      考虑偏心荷载的不利影响，将基地尺寸面积扩大为，基地尺寸初拟为，此外，由于基地的最小尺寸为2.0m，故前面计算得到的不需要再进行宽度修正。

3、持力层承载力及偏心距验算：

故不满足持力层承载力要求。

将基地尺寸面积扩大为，基地尺寸初拟为。

满足要求；

偏心距

满足要求；

 因此，基底尺寸能够满足承载力和偏心距要求。

4、地基变形验算：略。

5、确定基础高度并进行钢筋配置：

（1）计算基底净反力：

净反力分布图如图1-3所示：

 图1-3基底净反力分布图

（2）确定基础高度：

 初步拟定基础高度，按《地基规范》要求，铺设垫层时保护层厚度不小于40mm，因此假设钢筋重心到混凝土外表面的距离为50mm，故钢筋的有效高度。

 研究结果表明，钢筋混凝土基础在竖向荷载作用下，产生的正应力和剪应力组合后会在截面上产生拉应力，当该应力超过混凝土的抗拉强度时，将产生冲切破坏。在计算时，冲切破坏面与水平面的夹角取为。

 为防止发生冲切破坏，要求基底净反力在冲切破坏面产生的拉应力小于基础材料的抗拉强度。按《地基规范》要求，抗冲切破坏验算公式为：

首先计算。

如图1-4所示：

 故

近似的取，得到

式中，基础混凝土采用C20，其；

 故能够满足抗冲切承载能力的要求。

  图1-4   抗冲切及内力计算简图

（3）内力计算：

 台阶的高宽比为且偏心距故可按下式计算弯矩。

 如图1-4可知，控制截面在柱边处（如图中Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ截面），此时有

Ⅰ-Ⅰ截面的弯矩为：

 Ⅱ-Ⅱ截面的弯矩为：

（4）抗弯钢筋的配置：

 按《混凝土规范》的要求进行配筋：沿基础纵向，通常只配构造钢筋，要求其直径不小于8mm，间距不大于300mm，且每米宽度上的钢筋面积不宜小于横向钢筋面积的1/10。

采用HPB235钢筋，其；

 沿长边方向： 由弯矩，宽度2000mm进行配筋

 ；

采用（其钢筋总面积，如选用，钢筋总面积虽能满足要求，但钢筋的间距将大于200mm）。

 故实际的大于原来的550mm，故配筋显然是可行的。

 沿短边方向：短边方向上的钢筋通常置于长边钢筋之上，假设采用钢筋，所以

，再由，宽度2400mm，可得

选用（其钢筋总面积为），沿长边方向每米的配筋面积： 

满足要求。

基础的施工图及配筋图见图1-5。其受力钢筋交错布置。

图1-5  基础施工及配筋图

（七）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、孙维东主编.土力学与地基基础.北京：机械工业出版社，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

    4、沈克仁主编.地基与基础.中国建筑工业出版社，1993

    5、吴兴序主编.基础工程.西南交通大学出版社，2007下载本文