基础工程课程设计柱下条形基础设计l.doc

一、设计资料
1、地形
拟建建筑场地平整。
2、工程地质条件
自上而下土层依次以下：
①号土层，耕填土，层厚0.7m，黑色，原为农田，含大量有机质。
②号土层，黏土，层厚1.8m，软塑，潮湿，承载力特征值f =120kPa。
ak
③号土层，粉砂，层厚2.6m，稍密，承载力特征值f =160kPa。
④号土层，中粗砂，层厚4.1m，中密，承载力特征值f =200(ak)kPa。
ak
⑤号土层，中风化砂岩，厚度未揭露，承载力特征值f =320kPa。
ak
3、岩土设计技术参数
地基岩土物理力学参数如表2.1所表示。
表2.1 地基岩土物理力学参数
土
层
编
号

土名称

重度
g

)
/
(
3
m
kN

孔
隙
比
e

液
性
指
数
L
I

粘聚
力
c
)
(
kPa

内摩
擦角
j
)
(
°

压缩

模量
S
E

)
(
MPa

标准
贯入
锤击
数
N
承载力

特征值
ak
f
)
(
kPa

①

耕填土

17.6

②

黏土

18.4

0.84

0.81
22

17

6.5

4

120

③

粉砂

19.5

26.5
7.1

12

160

④

中粗砂

20

30

8.2

16
200

⑤

中风化砂
岩

22

320

4、水文地质条件
（1） 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。
（2） 地下水位深度：位于地表下0.9m。
5、上部结构资料
拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为400mm ´400mm 。室外地坪标高同自然地面，室内外高差 450mm 。柱网布置如图 2.1所表示。
6、上部结构作用
上 部 结 构 作 用 在 柱 底 荷 载 效 应 标 准 组 合 值
=1280kN(1450) =1060kN(1150)，，上部结构作用在柱底荷载效应基
本组合值=1728kN(1960)，=1430kN(1550)（其中N 1k为轴线②~⑥柱底竖
向荷载标准组合值；N 2k为轴线①、⑦柱底竖向荷载标准组合值；N 为轴线②~
1
⑥柱底竖向荷载基本组合值；N 2为轴线①、⑦柱底竖向荷载基本组合值）
图2.1 柱网平面图
其中纵向尺寸为6A，横向尺寸为18m，A=6300mm (5700mm)
混凝土强度等级C25~C30 ，钢筋采取HPB235 、HRB335 、HRB400 级。
二、柱下条形基础设计
1、确定条形基础底面尺寸并验算地基承载力
由已知地基条件，假设基础埋深d为2.6m ，持力层为粉砂层
(1) 求修正后地基承载力特征值
由粉砂，查表7.10得，h=2.0,h =3.0 b d
埋深范围内土加权平均重度：
17.6´0.7+18.4´0.2+(18.4-10)´1.6+0.1´(19.5-10)
g ==11.69kN /m 3 m 2.6
持力层承载力特征值（先不考虑对基础宽度修正）：
f =f +h×g(d-0.5)=160+3.0´11.69´(2.6-0.5)=233.65kPa
a ak d m
(2) 初步确定基础宽度
1
设条形基础两端均向外伸出：´6.9=1.9m
3
基础总长：l=6.9´6+2.3´2=46m
则基础底面在单位1m 长度内受平均压力：
1150´2+1450´5
F ==207.61kN k 46
1
基础平均埋深为：d= (2.6+3.05)=2.825m
2
需基础底板宽度b：
F 207.61
b³ k = =1.06m f -g×d 233.65-[20´2.825-10´(2.825-0.9)]
a G
取b=1.2m 设计
(3) 计算基底压力并验算基底处总竖向荷载为：
F +G =251.32+[20´2.825-10´(2.825-0.9)]´1´1.3=258.73kN
k k
基底平均压力为：
F +G 258.73
P = k k ==215.60kPa <f =233.65kPa k A 1´1.2 a
满足条件
2、基础结构设计
(1) 梁弯矩计算在对称荷载作用下，因为基础底面反力为均匀分布，所以单位长度地基净反力为：
åF 5´1960+2´1550
q = ==280kN /m n l 46
基础梁可看成在均布线荷载q 作用下以柱为支座六跨等跨度连续梁。为了计算方
n
便，可将图(a)分解为图(b)和图(c)两部分。
图(b)用力矩分配法计算，A 截面处固端弯矩为：
1 1
M G = q l2 = ´208.4´2.32 =741.66kN ×m
A 2 n 2

图(a)

图(b)

在图(c)荷载作用下，也用力矩分配法计算，其中各杆固端弯矩为：
1 1
M F =- q l2 =- ´280.4´6.92 =-1668.7kN ×m
BA 8 n 8
1 1
M F = q l2 = ´280.4´6.92 =1112.5kN ×m
BC 12 n 12
其余同（略）

图(c)

将图(b)与(c)弯矩叠加，即为按倒梁法计算求得弯矩图以下：

(2) 梁剪力计算
1 1
V =q ´ l=208.4´ ´6.9=645kN
A左 n 3 3
ql M -M 208´6.9 1218-742
V = n - B A = - =898.4kN
A右 2 l 2 6.9
ql M -M 208´6.9 1218-742
V = n + B A = + =1036.4kN
B左 2 l 2 6.9
1086-1218
V =967.4-=986.5kN
B右 6.9
1086-1218
V =967.4+=948.3kN
C左 6.9
1125.7-1086
V =967.4-=961.7kN
C右 6.9
1125.7-1086
V =967.4+=973.1kN
D左 6.9

其余同（略），得剪力图以下：

(3) 计算调整荷载Dp
i
因为支座反力与原柱端荷载不等，需进行调整，将差值Ñp 折算成调整荷载Dq i i
Dp =1550-(645+898.5)=6.5kN
A
Dp =1960-(1036.3+986.4)=-63kN
B
Dp =1960-(948.4+961.7)=50.1kN
C
Dp =1960-(973.1+973.1)=13.8kN
D
Dp
对于边跨支座Dq = 1 l为边跨长度；l对第一跨长度。
1 1 0 1
(l + l)
0 3 1
Dp
对于中间支座Dq = l 为第i-1长度；l 为第i跨长度。
1 1 i-1 i
( l + l)
3 i-1 3 i
6.5
故DqA = 1 kN/m =1.41kN/m ；
(2.3+ ´6.9)
3
-63
Dq =1 1 kN/m =-13.7kN/m
B
( ´6.9+ ´6.9)
3 3
50.1
Dq =kN/m =10.89kN/m

C 1 1
( ´6.9+ ´6.9)
3 3
13.8
Dq =kN/m =3kN/m 其余同（略）
D
1
1
( ´6.9+ ´6.9)
3 3

调整荷载作用下计算简图以下：
调整荷载作用下基础梁内力图以下：

两次计算结果叠加，得基础梁最终内力图以下：

两次计算结果叠加，得基础梁得最终内力：

支座

截面

类型

)
'
(
A
A

)
'
(
B
B

)
'
(
C
C

)
'
(
D
D

左

右

左

右

左

右

左

右

弯矩
（
KN
·
m
）

745.39

745.39

1195.6

11956

1102

1102

1136

1136

剪力（
KN
）

648.2

899.7

1006.95

958.88

969.53

984.47

982.286

982.28

三、配筋计算
(1) 基础梁配筋计算 ○1 材料选择：混凝土C ， f =1.27N /mm 2； f =11.9N /mm 2；
25 t c
钢筋采取二级钢HRB335, f =f =300N /mm 2
y y'
垫层C ：100mm 厚
○2 基础梁宽度b=50(10)0mm ；基础梁高度h=1300mm ；h/b=1300 /500 =2.6符合
2.0～3.0要求
○3 验算截面最小尺寸
钢筋先按一排布置，故h =h-a =1000-35=1265mm
0 s
V =1061.19kN £0.25bfbh =0.25´1.0´11.9´500´1265=1881.87kN 满
max c c 0 足要求
○4 配筋计算表格

○1 截面尺寸符合要求（第1步第○3 项已经验算）
○2 依照纵筋布置及根数确定为4肢箍，选取f8@ 80
1
A =4´( p´82)=201.06mm 2 sv 4
○3 斜截面受剪承载力V ：
u
A
V =V =0.7fbh +1.25f sv h
u cs t 0 yv s 0
a) f8@ 80（加密区）
201.06
V =0.7´1.27´500´965+1.25´210´´965=1065.58kN u 80
b) f8@ 200（非加密区）
201.06
V =0.7´1.27´500´965+1.25´210´´965=683.60kN u 200 加密区：V =1065.58kN >1006.95kN
u
非加密区：V =683.60kN >648.2kN 可知承载力满足要求
u
(3) 基础底板配筋计算翼板按斜截面抗剪强度验算设计高度；翼板端部按固定端计算弯矩，依照弯矩配置横
向钢筋（ f =300N /mm 2 ）
y
基础底板宽b=1200mm ，主肋宽500mm(400+2´50)；
1
翼板外挑长度：a = (1200-500)=350mm
1 2
翼板外缘厚度200mm,梁肋处翼板厚度300mm,翼板采取C 混凝土，HPB 335钢筋。（取
25
1.0m宽度翼板作为计算单元）基底净反力设计值：
q 280.4
P = n ==233.37kPa n b 1.2
○1 斜截面抗剪强度验算（按每米长计）
V =P ×a =233.37´0.35=81.68kN /m
n 1
V 81.68
h = = =103.24m m
0 0.7bf 800 1
h t 0.7´( )4 ´1.27
1265
实际h =300-40-10=250mm >103.24mm ，能够
○2 翼板受力筋计算(0)
1
配筋计算：M = ´81.68´1.0=40.84
2
M 40.84´106
○1 截面抵抗矩系数a= = =0.04576 s afbh 2 1.0´11.9´1200´2502
1 c 0
○2 相对受压区高度x=1-1-2a=1-1-2´0.04576=0.047
s
1+1-2a
○3 内力矩力臂系数g=s =0.977 s 2
M 40.84´106
○4 钢筋面积A = = =557.35mm 2
s fgh 300´0.977´250 y s 0
实配8@ 70（A =561mm 2 >557.35mm 2 ），分布筋f8@ 200
s
三、基础配筋大详图

基础工程
课程设计任务书

- 年第 二 学期

系 别 土 木 系

专 业 土木工程 指导教师 夏玉峰

班 级 09土木4班

姓 名 李运圣