土力学课程设计---柱下独立基础设计.doc
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目录
一、柱下独立基础设计
1、设计资料
2、设计步骤
求地基承载力特征值....................2
初步选择基地尺寸.........................2
验算持力层基础承载力.....................2
基础基底净反力...........................2
基础高度（采用阶梯型基础）...............2
变阶处抗冲切验算.........................2
配筋计算.................................2
确定B.C轴柱子基础底面...................2
设计总说明...............................2
二、桩基础设计
1、设计资料
2、设计步骤
单桩承载力的计算..........................2
初选承台的尺寸............................2
承台受冲切承载力验算..........................2
承台受剪切承载力验算.........................2
承台受弯承载力计算....................2
桩身结构设计...............................2
估算B，C轴柱下桩数.........................2
三、基础设计图（详图）
柱下独立基础设计
（一）设计资料
1、地形
拟建建筑场地平整。
2、工程地质条件
自上而下土层依次如下：
①号土层，杂填土，层厚0.5m，含部分建筑垃圾。
②号土层，粉质黏土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值。
③号土层，黏土，层厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值
④号土层，细砂，层厚2.7m，中密，承载力特征值。
⑤号土层，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值
：
1402：
311：
102
F：
1823M：
391V：
133
选③号土层为持力层。
设计轴柱下独立基础
3、岩土设计技术参数
地基岩土物理力学参数如表1.1所示。
表1.1地基岩土物理力学参数
土层编号
土的名称
重度
孔隙比
液性指数
粘聚力
内摩擦角
压缩
模量
标准贯入锤击数N
承载力
特征值
①
杂填土
18
②
粉质黏土
20
0.65
0.84
34
13
7.5
6
130
③
黏土
19.4
0.58
0.78
25
23
8.2
11
180
④
细砂
21
0.62
30
11.6
16
240
⑤
强风化
砂质泥岩
22
18
22
300
4、水文地质条件
拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。
地下水位于地表下1.5m，为了保护基础不受人类和其他生物活动等的影响，基础宜埋置在地表以下，其最小埋置深度为0.5m。
此处取d=0.5m。
室外到基础底面高度为h=05+1.2+0.5=2.2m。
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。
室外地坪标高同自然地面，室内外高差。
柱网布置如图1.1所示。
图1.1柱网平面图
6、本组数据
上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如表1.2所示，上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值如表1.3所示。
表1.2柱底荷载效应标准组合值
题号
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
8
1402
2057
1618
311
266
377
102
104
98
表1.3柱底荷载效应基本组合值
题号
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
8
1823
2674
2104
391
346
491
133
136
128
本工程选用3号土层为持力层，。
材料选用：
混凝土C25，钢筋HPB235级。
保护层为50mm.
垫层做法：
选用C10混凝土，厚度为100mm，两边突出基础各100mm。
7、混凝土、钢筋等级
混凝土的强度等级C25~C30，钢筋采用HPB235、HRB335级
（二）设计步骤
1、求地基承载力特征值
e=0.58<0.85，=0.78<0.85，查表ηb=0.3，ηd=1.6
地基地面以上土的平均重度：
=16.23
持力层承载力特征值
上式中d按室外地面算起。
2、初步选择基地尺寸
取柱底荷载标准值：
1402：
311：
102
计算基础和回填土重时的基础埋深为
基础底面积为
因为偏心不大，基础底面积按20%增大，即
初步选择基础底面积,且b=2.6m<3m不需要再对进行修正。
3、验算持力层基础承载力
基础和回填土重
偏心距
即，满足。
基底最大压力：
<
所以确定基础底面面积
4、基础基底净反力
取柱底荷载效应基本组合设计值：
F：
1741M：
369N：
133
净偏心距为
基础边缘处的最大和最小净反力为
5、基础高度（采用阶梯型基础）
柱边基础截面抗冲切验算如图2.1
初步选定基础高度为h=800mm,分两阶，每阶高为400mm.
所以（有垫层）则
所以冲切力为
抗冲切力为
>518.23
满足要求。
图2.1柱边基础截面抗冲切、变阶处抗冲切
6、变阶处抗冲切验算
如图2.1
由于有
所以，取
所以
抗冲切力为
抗冲切力为
满足要求。
7、配筋计算
选用HPB235级钢筋进行计算，
基础长边方向
I截面（柱边）柱边净反力为
悬臂部分净反力平均值为
弯矩为
对Ш截面（变阶处）有
=
比较和,取配筋。
实际配筋
（2）基础短边方向，因为基础受单向偏心荷载作用，所以在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取
=
配筋
实际按构造配筋
8、确定B.C轴柱子基础底面
B轴：
2057：
266：
104
F：
2674M：
346V：
136
C轴：
1618：
377：
98
F：
2104M：
491V：
128
由前面计算得持力层承载力特征值为=224.15，d=2.425m
B轴基础底面积为
基础底面按20%增大，即
初步选定基础底面积为A=取b=3m,不需要再对进行修正
C轴基础底面积为
=
=
初步选定基础底面面积A=取b=3m,不需要再对进行修正
B轴持力层验算
基础和回填土重为：
偏心距为
即
满足要求。
所以确定基础尺寸为
C轴持力层验算
基础和回填土重为：
偏心距
满足要求。
所以确定基础尺寸为
灌注桩设计
（一）设计资料
1、地形
拟建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。
2、工程地质条件
自上而下土层依次如下：
①号土层：
素填土，层厚1.5m，稍湿，松散，承载力特征值。
②号土层：
淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特征值。
③号土层，粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值。
④号土层，粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特征值。
⑤号土层，粉砂层，厚度未揭穿，中密—密实，承载力特征值。
3、岩土设计技术参数
地基岩土物理力学参数如表3.1和表3.2所示。
表3.1地基岩土物理力学参数
土层编号
土的名称
孔隙比
含水量
液性指数
标准贯入
锤击数N
压缩
模量
承载力
特征值
①
素填土
5.0
②
淤泥质土
1.04
62.4
1.08
3.8
65
③
粉砂
0.81
27.6
14
7.5
110
④
粉质黏土
0.79
31.2
0.74
9.2
165
⑤
粉砂层
0.58
31
16.8
280
表3.2桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值单位：
土层
编号
土的
名称
侧阻力
端阻力
土层
编号
土的
名称
侧阻力
端阻力
①
素填土
22
④
粉质黏土
60
900
②
淤泥质土
28
⑤
粉砂层
75
2400
③
粉砂
45
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3.5m。
5、上部结构资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差。
柱截面尺寸均为，横向承重，柱网布置如图3.1所示。
图3.1柱网平面布置图
其中纵向尺寸为5A，横向尺寸为9.6m，A值分别取以下2组：
。
6、本级数据
上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如表3.3所示，该表中弯矩、水平力均为横向方向。
上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值如表3.4所示，该表中弯矩、水平力均为横向方向。
表3.3柱底荷载效应标准组合值
题号
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
8
2760
3550
3410
299
264
256
183
190
170
表3.4柱底荷载效应基本组合值
题号
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
轴
8
3360
4420
4010
332
315
269
225
224
216
7、混凝土、钢筋等级
混凝土的强度等级C25~C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。
（二）、设计步骤
假定承台高度为0.95m，埋深1.5m，桩顶深入承台0.05m，以5号土为持力层，初步定桩长为15m，对于砂土来说，桩尖插入持力层不小于1.5d,d为500的圆形灌注桩。
1、单桩承载力的计算
单桩竖向承载力便准值的计算
因承台底部为砂土，所以不用考虑承台效应
确定桩数：
所以取n=4。
桩心距为s=3.5d=1.75m,桩心距承台边缘为525mm。
2、初选承台的尺寸
采用HRB335级钢筋，。
钢筋保护层为35mm。
所以有效高度为
承台及其上土的总重为
桩顶平均竖向力：
满足要求，所以初步设计是合理的。
由于桩基为圆形，所以计算时应将截面换算成方桩，
3、承台受冲切承载力验算
.柱边冲切，求得冲垮比
（满足0.25---1.0）
因h=0.95m,故
=
满足冲切要求。
角桩向上冲切，从角柱内边缘距离
所以=
满足要求。
图2.1承台
4、承台受剪切承载力验算
剪跨比与上冲垮比相同。
故对1-1斜截面：
（如图2.1）
（满足0.393——1.0）
故剪切系数为
因
满足要求。
2-2截面按计算，其受的剪切承载力更大，故验算从略。
5、承台受弯承载力计算
选用，，沿平行y轴方向均匀分布。
选用，，沿平行x轴方向均匀分布。
6、桩身结构设计
灌注桩选用C25混凝土，预制桩尖选用C30，钢筋选用HPB235级。
桩身轴向承载力验算
应满足
对于灌注桩来说
所以桩身轴向承载力满足要求。
桩身水平承载力验算
所以每根基桩承受水平荷载力为
桩身按结构配筋，桩身配
桩身配筋率
满足0.2%~0.65%之间。
对于配筋率小于0.65%的灌注桩，单桩水平承载力特征值按
因为桩身为圆形截面，所以
查表得装侧水平抗力系数的比例系数
圆形桩桩身的计算宽度为
根据
对C25混凝土有
对HPB235级钢筋有
扣除保护层桩直径为
由于桩身入土为15m，桩与承台为故接。
所以
有前面得
=
所以桩身水平承载力满足要求
配筋长度：
基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的
则配筋长度为10m。
锚入承台
箍筋配置
采用，因为钢筋笼长度没超过4m,所以不用设置焊接加劲钢筋。
7、估算B，C轴柱下桩数
B,C轴单桩极限承载力便准值与A轴一样，
桩数估算
B轴：
C轴：
承台尺寸确定
因为B,C轴桩数一样，所以可设承台尺寸一致。
取，桩中心间距1.75m，桩心距承台边缘均为525mm.
三、详图
1、柱下独立基础平面网
2、基础配筋图
3、基础总体样图及基础底面荷载分布图
《基础工程课程设计》
评语
指导教师（签名）：
年月日
21
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