地基基础课程设计
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地基基础课程设计
学生姓名：何昕桐
学号：20122023017
指导教师：刘少东
专业班级：14土木升本
所在学院：工程学院
中国·
2015年11月
w. .
目录
1、设计资料 (1)
2、设计要求 (3)
3、确定持力层基础埋深 (3)
4、确定基础尺寸 (5)
5、下卧层强度验算 (6)
6、柱基础沉降计算 (7)
7、调整基底尺寸 (8)
8、基础高度验算 (8)
9、配筋计算 (10)
10、绘制施工图 (12)
地基基础课程设计任务书
1.设计资料
某多层现浇的钢筋混凝土框架结构，其柱网布置如图1所示，柱截面尺寸为500×600mm，室外地坪标高同天然地面，室内外地面高差为0.45m。建筑场地地质条件见表A，作用于基础顶面的荷载见表B。
图1 柱网布置图
表A（地下水位在天然地面下2.2m）
编
号土层名称
土层厚度
(m)
γ
(kN/m3)
ω(%) еI L
Es
(MPa)
C(kPa) Φ(°)
F ak
(kPa)
Ⅰ多年素填土 1.6 17.8 94 Ⅱ粉土 5.2 18.9 26.0 0.82 0.65 7.5 28 15 167 Ⅲ
淤泥质粉质
黏土
2.2 17.0 51 1.44 1.0 2.5 24 12 78 Ⅳ粉、细砂10.1 19.0 10 30 160
表B B-1 柱底荷载标准组合
表B B-2 柱底荷载准永久组合
2.选择持力层、确定基础埋深
根据工程地质资料和设计要求：本持力层选用Ⅱ土层，故初定基础埋置深度取d=1.6m
地基承载力特征值确定，根据工程地质资料和基础埋置深度的选择，可知地基承载力特征值 167ak f Kpa =
3.确定基础尺寸
3.1 地基承载力特征值的确定
《建筑地基规范》规定：当基础宽度大于3m 或埋置深度大于0.5m 时从荷载试验或其他原则测试，经验值等方法确定的地基承载力特征值尚应按下式修正： (3)(0.5)a ak b d m f f b d ηγηγ=+-+- 由于基础高度尚未确定，假定b ＜3m ，首先进行深度修正。
根据粉土10%ρ≤， 查表7.10得b η=0.5 ，d η=2.0，持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度进行修正）：
3117.8/m kN m γ=
1(0.5)167 2.017.8(1.60.5)206.2a ak d m f f d kPa
ηγ=+-=+??-=
初步选择基底尺寸计算基础和回填土k G 时的基础埋深
d=
1.6
2.05
1.8252
m += 由k
a G F A f d
γ≥
-得：
B 柱 201025
6.04206.220 1.825
A m =
=-?
C 柱 20825
4.86206.220 1.825
A m ==-?
由于偏心不大，基础底面积按20％增大，即：
B 柱 201.2 1.2 6.047.248A A m ==?=
C 柱 201.2 1.2 4.86 5.832A A m ==?= 初步选择基础底面积：
B 柱 ()223 2.47.27.248A l b m m =?=?=≈ 2.43b m m =≤，不需要对a f 进行修正；
C 柱 ()222.82 5.6 5.832A l b m m =?=?=≈
23b m m =≤，不需要对a f 进行修正。 3.2 验算持力层地基承载力 基础和回填土重
k G G d γ=
B 柱 20 1.8257.2262.8k G kN =??=
C 柱
20 1.825 5.6204.4k G kN =??=
初步选择基础高度800h mm =。 偏心距 k
k K K
M e F G =
+
B 柱 65350.8
30.072(0.5)61025262.8
k l e b +?==≤==+
即min 0k P ≥满足； C 柱 105280.8
2.80.124(0.47)6825204.4
k l e b +?==≤==+
即min 0k P ≥满足。
基底最大压力 max 6(1)k K K
k e F G P A l
+=+ B 柱 ,max
1025262.860.072(1)204 1.2247.47.23
k a P kPa f kPa +?=?+=≤=,满足；
C 柱 ,max 825204.460.124
(1)232.7 1.2247.45.6 2.8
k a P kPa f kPa +?=
?+=≤=,满足。
最终基底尺寸：
B 柱基础底面 长L=3m ， 宽b=2.4m
C 柱基础底面 长L=2.8m ， 宽b=2m
4.下卧层强度验算
318.9
1.89/10
g cm g
γ
γρρ=?=
=
= (1) 1.890.82
1.23(1)(10.26)1
s w
s w
d w e
e d w ρρρ
ρ+?=
?=
=
=++?
1s sat w sat sat d e
g e
ρρργ+=
?=+ 31.230.821011/110.82
s sat w d e g kN m e γρ++==?=++
软弱下卧层顶面处自重应力
17.8 1.82518.90.6(1110) 4.648.425cz P kPa =?+?+-?=
软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度
3248.425 6.89/7.025m N m γ==
由淤泥质粘土78ak f kPa =,查表7.10得0b η=, 1.0d η=故：
2(0.5)78 1.0 6.89(7.0250.5)122.96az ak d m f f d kPa ηγ'=+-=+??-=
由
127.532.5s s E E ==以及 6.8 1.6 2.170.52.4z
b
-==≥,查表7.19得: B 柱 地基压力扩散角23θ=° 同理，
6.8 1.6 2.60.52z b
-==≥，查表7.19得：
C 柱 地基压力扩散角23θ=° 软弱下卧层顶面处附加应力
1()
(2tan )(2tan )k m z lb P d P l z b z γθθ-=
++
B 柱
3 2.4(178.917.8 1.825)
20.86(32 5.2tan 23)(2.42 5.2tan 23)
z P kPa
??-?=
=+??+??
C 柱 2.82(183.817.8 1.825)
18.29(2.82 5.2tan 23)(22 5.2tan 23)
z P kPa
??-?=
=+??+?? 验算
B 柱 48.42520.8669.3112.96cz z az P P kPa f Pa +=+=≤= 满足
C 柱 48.42518.2966.7112.96cz z az P P kPa f kPa +=+=≤= 满足
5.柱基础沉降
B 柱
15730 1.6
0.089(0.5)
915262.8k k k k M l e b F G +?=
==≤=++
915262.8
163.587.2k k k F G P kPa A ++=
==
,max 660.089
(1)163.58(1)192.73k k k e P P kPa
l ?=+=?+= ,min 660.089
(1)163.58(1)134.53k k k e P P kPa
l ?=-=?-=
C 柱
9223 1.60.138(0.47)
925204.4k k k k M l e b F G +?=
==≤=++
725204.4
165.965.6k k k F G P kPa A ++=
==
,max 660.138
(1)165.96(1)2152.8k k k e P P kPa
l ?=+=?+= ,min 660.138
(1)165.96(1)116.92.8k k k e P P kPa
l ?=-=?-=
求基底压力和基底附加压力
B 柱 max min 192.7134.5163.622P P P kPa ++===
C 柱 max min 215116.9
165.9522
P P P kPa ++===
基础底面处土的自重应力
17.81.82532.5cz r d kPa σ=?=?=
则基地附加压力
B 柱 0163.632.51310.131cz P P kPa Mpa σ=-=-==
C 柱
0165.9532.51330.133cz P P kPa Mpa σ=-=-==
（1）确定确定沉降计算深度n Z
因为不存在相邻荷载的影响，可按下式估算：
(2.50.4ln )n Z b b =-
B 柱 2.4(2.50.4ln 2.4) 5.160n Z m =-?=取n Z =7.4m （z ?=0.6m ）
C 柱 2(2.50.4ln 2) 4.445n Z m =?-=取n Z =7.4m （z ?=0.3m ） （2）沉降计算见表
表1 用规范方法计算基础最终沉降量（B 柱）
表2 用规范方法计算基础最终沉降量（C 柱）
确定沉降经验系数s ψ
①计算 0
11s 1
1
()E ()/()i i i i
i i i
i si
si
A P zia z a A P z a z a E E ----?-=
=?
?
?-??
∑∑∑∑
B 柱 s 2415.92513.32527.8
E 3.192415.92513.32527.8
7.5 2.5 2.5MPa ++==++
C 柱 s 2134.12262.12276.1
E 3.182143.12262.12276.1
7.5 2.5 2.5MPa ++==++
②s ψ值确定
假设0ak P f =按表4.4插值得
s ψ=1.05(B 柱）s ψ=1.06（C 柱）
③基础最终沉降量
B 柱 1.3546.8663.26s i s S mm =ψ?=?=∑
C 柱 1.3545.9462s i s S mm =ψ?=?=∑
6.调整基底尺寸
根据63.2662 1.260.0020.002600012B C S S mm l mm -=-=≤=?=，满足； 所以基础不需进行地基变形验算。
7.基础高度验算 7.1 基础类型的确定
采用阶梯形基础，选用C25的混凝土浇筑，基础底下用100厚C10混凝土垫层。
计算基底净反力
偏心距 ,0n M e N
= B 柱 ,088470.8
30.0910.561384
n l e m b +?=
=≤==
C 柱 ,0142380.8
2.80.1550.4761114
n l e m b +?=
=≤==
基础边缘处的最大和最小净反力 B 柱 ,,max
,min
227.26138460.09111157.23 2.43n o n n kPa
e F P
kPa l b l ?????=±=?±= ? ??????? C 柱 ,,max
,min 264.96111460.15511132.92.82 2.8n o n n kPa
e F P kPa l b l ?????=
±=?±= ? ?????
??
基础高度（采用阶梯型基础） a ）柱边基础截面抗冲切验算
B 柱 L=3m b=2.4m 0.5t c a b m == 0.6c a m =
C 柱 L=2.8m b=2m 0.5t c a b m == 0.6c a m =
初步选择基础高度h=800mm ，从下至上分400mm 、400mm 两个台阶。
020408004075022
d h h mm =--
=--= B 柱 020.520.752 2.4b t a a h b m =+=+?=<=，取2b a m = C 柱 020.520.7522b t a a h b m =+=+?===，取2b a m =
5002000125022
t b m a a a mm ++=
== 因偏心受压n p 取max n p ? 冲切力
2max 00()()2222c c L n a b l b F P h b h ???
=-----????
B 柱 230.6 2.40.5227.2(0.75) 2.4(0.75)236.32222L F kN ??
=?-
-?---=???? C 柱 22.80.620.5264.9(
0.75)2(0.75)185.432222L F kN ??
=?--?---=????
抗冲切力：
300.70.7 1.0 1.4310 1.250.75938hp t m l f a h kN F β=?????=> B ，C 柱均可
b ）变阶处抗冲切验算
B 柱 1 1.2t a b m == 1 1.5a m = 0140050350h mm =-=
012 1.220.35 1.9 2.4t a h m b m +=+?=<=取 1.9b a m =
1.2 1.9
1.5522
t b m a a a m ++=
== C 柱 11t a b m == 1 1.4a m = 0140050350h mm =-=
012120.35 1.72t a h m b m +=+?=<=取 1.7b a m =
1 1.7
1.3522
t b m a a a m ++=
== 冲切力：
211max 0101()()2222L n l a b b F P h b h ???
=-----????
A 柱 23 1.5 2.4 1.2227.2(0.35) 2.4(0.35)190.282222L F kN ??
=?-
-?---=???? B 柱 22.8 1.421264.9(
0.35)2(0.35)179.472222L F kN ??
=?--?---=????
抗冲切力：
3010.70.7 1.0 1.4310 1.550.35543190.28hp t m l f a h kN F kN β=?????=>= ,B 柱可以 3010.70.7 1.0 1.4310 1.350.35473179.4hp t m l f a h kN F kN β=?????=>=,C 柱可以
8.配筋计算
选用HRB400钢筋y f =360N/2mm （1）基础长边方向
Ⅰ—Ⅰ截面（柱边）柱边净反力
min max min ()2c
n I n n n l a p p p p l
????+=+
- B 柱 30.6
157.2(227.2157.2)199.223
n I p kN ?+=+
?-=? C 柱 2.80.6
132.9(264.9132.9)2132 2.8
n I p kN ?+=+
?-=?
悬臂部分净反力平均值
B 柱 max 11
()(227.2199.2)213.222n n I p p kN ??+=?+=
C 柱 max 11
()(264.9213)23922
n n I p p kN ??+=?+=
弯矩：
2max 1()()(2)242n n I I c c p
p M l a b b ??+=-+
B 柱 21
213.2(30.6)(2 2.40.5)271.224I M kN m =??-??+=?
C 柱 21
239(2.80.6)(220.5)216.924
I M kN m =??-??+=?
B 柱 6
20271.21011160.90.9360750I sI y M A mm f h ?===??
C 柱 6
20216.9108930.90.9360750I sI y M A mm f h ?===??
Ⅲ-Ⅲ截面（变阶处）
1
,,min ,max ,min ()2n III n n n l a P p p p l +=+- B 柱 ,3 1.5
257.2(227.2157.2)209.723n III P kPa +=+-=?
C 柱 , 2.8 1.4
132.9(264.9132.9)231.92 2.8
n III P kPa +=+-=?
弯矩：
,max ,2111()()(2)242
n n III III P p M l l b b +=
-+ B 柱21227.2209.7
()(3 1.5)(2 2.4 1.2)122.9242
III M kN m +=-??+=? A 柱21264.9231.9()(2.8 1.4)(221)101.4242
III
M kN m +=-??+=? ,01
0.9III
s III y M A f h =
B 柱 62,122.91010840.9360350
s III
A mm ?==?? C 柱 62,101.41089.40.9360350
s III
A mm ?==??
B 柱 比较,s I A 和,s III A ,应按s I A ?配筋，实配814Φ，2212311116s A mm mm =≥ A 柱 比较,s I A 和,s III A ,应按,s III A 配筋，实配614Φ 22923894s A mm mm =≥ a ） 基础短边方向
因该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)(2
1
min ,max ,n n n p p p +=计算。
B 柱 1
(227.2157.2192.22n p kPa =+=
C 柱 1
(264.9132.9)198.92n p kPa =+=
弯矩：
()()2
,max ,min 1()2242
n n II c c P P M b b l a +=
-+ B 柱 21209.7(2.40.5)(230.6)208.224
II M kN m =??-??+=? C 柱 21231.9(20.5)(2 2.80.6)134.824
II M kN m =??-??+=?
,0
0.9s y M A f h II
II =
B 柱 62,208.2108570.9360750
s A mm II
?==?? C 柱 6
2134.8105550.9360750
s A mm II ?=
=?? IV -IV 截面（变阶处）
()()2
,max ,min 111()2242
n n IV P P M b b l a +=
-+ B 柱 21209.7(2.4 1.2)(23 1.5)94.424
IV M kN m =??-??+=? C 柱 21231.(21(2 2.8 1.4)67.624
IV M kN m =??-??+=?
01
,0.9IV
I y s V M A f h =
B 柱 6
2,94.4108320.9360350
s IV
A mm ?==??
A 柱 6
2,67.6105960.9360350
s IV
A mm ?==??
B 柱 比较,s II A 和,s IV A ,A 柱应按,s II A 配筋，实配614Φ，22923857s A mm mm =≥
C 柱 比较,s II A 和,s IV A ,A 柱应按,s IV A 配筋，实配612Φ，22678596s A mm mm =≥
图2 A柱配筋示意图
图3 B柱基础配筋示意图