地基基础课程设计

1、基础工程课程设计计算书姓名：学号：指导老师:一、设计任务根据房屋建筑学课程设计及混凝土原理课程设计修改方案，对该小学教学楼进行基础设计。通过PKPM十算柱脚内力并生成基础详图，在计算内力的前提下， 参考PKPM基础设计方案设计基础类型并对基础底板进行配筋计算。建筑地层的地质条件为：层次岩土名称厚度(m)天然 孔隙比液性 指数内摩擦角 (度)粘聚力(kPa)压缩 模量(MPa)承载力 f ak(kPa)重度r杂填土1.0017-1粉质粘土P 4.100.83P 0.5020315.018018.1淤泥质粘 土3.00.851.015182.08018.1粉质粘土2.00.770.7324274.

2、817018.6粘土4.00.70P 0.425255.519032粉质粘土5.00.550.2528255.5200402000粘土10.00.60-0.1528286.5250422500砾砂r 5.0317.532055P 4500强风化泥岩1.5480453000中风化泥岩4.07005000地下水埋深为-1.2m。二、基本条件确定人工填土不能作为持力层，选用粉质粘土层作为持力层。杂填土h 1m，故持力层选在粉质粘土层，基础埋深 d 1.2m。基础混凝土等级采用 C30级混凝土，钢筋采用 HRB300级钢筋。参考PKPM设计结果，各基础类型选用如下：基础J1，J2, J3, J4为独立

3、基础， J5为双柱联合基础。三、基底尺寸设计0.3, d 1.6，基础埋深 d 1.2m。0.50，查表得b根据粉质粘土 e 0.83,| L17 118.1 (1.211-17.2基础底面以上土的加权平均重度：m11.2 z m对地基承载力特征值fa进行修正(暂且不考虑对基础宽度进行修正)：fafakd m1(d 0.5) 180 1.6 17.4 (1.2 0.5) 199.5Kpa1、确定基础J1的基底尺寸(1)、基础Ji的柱脚内力(取荷载标准组合)为:N 2148KNMx 8KN mMy 86KN mX方向弯矩较小，不进入计算。考虑基础偏心作用， 将基础底面面积按 20%增大，即基底面

4、积A 仁十 仁 199.521；0 1.2 14.69m2采用方形基础，初步选择基础底面尺寸:A bl 4 416m2 , b > 3m,需要对 fa 进行修正。修正后的地基承载力特征值为:fad m1 (d 0.5)b (b 3)180 1.6 17.2 (1.2 0.5) 0.3 (18.1 10) (4 3)201.7Kpa(2 )、持力层承载力验算用于持力层验算的回填土高度为d 1.2 1.8 1.5m2故基础和回填土重：Gk GdA 20 1.5 16 480 KN偏心距:MkeFk Gk862148 480l 40.033m660.67m，(满足)基础底面处的平均压力值:Pk

5、Fk GkA2148 48016164.3KPafa 201.7KPa ,(满足)验算基础底面边缘的最大压力值:Fk maxFkGk(雯)2148 48016(16 0.0334)172.4Kpa1.2 fa242.0Kpa(满足)验算基础底面边缘的最小压力值:FkGk (1 罕2148 480166 0.033、4163.8Kpa0 (满足)故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为4m 4m。(3) 、软弱下卧层验算由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。由 Z 5.1 1.2 3.9m 0.975b 0.50b，且 Es1/Es2 5.0/2.02.5 o故取地基压力扩散角23 ,

6、tan0.424下卧层顶面处附加应力bl( Pkcc.)4 4(164.317.21 2)43.0 Kpa3.9 0.424)z (l 2Ztan )(b:2Ztan )(42 3.90.424)(42软弱下卧层顶面处自重应力:cz171 18.10.2 8.13.952.2 Kpa下卧层承载力特征值：cz52.2310.2kN /mm2 cz 1.2 3.9由淤泥质粘土 e 0.85, IL 1 .0查表得b0, d1.0z cz 43.0 52.295.2 Kpaaz 127.1 Kpa ,(满足)az 801 10.2 (5.10.5)127.1kPa软弱下卧层顶面处的附加压力:lb(P

7、km1d)Pz(l 2ztan )(b 2ztan )6.2 3.9 (147.53 18.25 2)(6.22 6.5tan25.2 )(3.9221.76KPa6.5 tan25.2 )验算：Pz Pcz 21.76 160181.76KPa faz 250.56KPa (满足)2、确定基础j2的基底尺寸(1)'基础J2的荷载标准组合为4424 KNMx24 KN mMy235 KN mX方向弯矩较小，不进入计算。考虑基础偏心作用， 将基础底面面积按 25%增大，即基底 面积A 1.25Fk1.25a Gd442431.5m2199.5 20 1.2fa进行修正。修正后的地基承载力

8、特征值为:fafakd m1(d 0.5) b (b 3)180 1.6 17.2 (1.2 0.5)0.3 (18.1 10) (5.8 3)206.3Kpa(2 )、持力层承载力验算用于持力层验算的回填土高度为d 1.2 1.8 1.5m2故基础和回填土重：GkGdA 20 1.5 31.36 940.8KN偏心距：eMjk2930.055m - 56 0.87m，满足。Fk Gk4424 940.866基础底面处的平均压力值:206.3KPa，满足。Pk Fk Gk 940.8 “(131.36 940.8171.1KPaA31.36验算基础底面边缘的最大压力值:maxFk Gk6ek

9、-(1 )Al4424 940.8(131.3660.055)满足。5.6181.1Kpa1.2 fa247.6Kpa6 0.055)5.6)，满足。161.3Kpa 0验算基础底面边缘的最小压力值:Pkmin吟罕)Al故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为5.6m 5.6m。(3)、软弱下卧层验算由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。Es1/Es2 5.0/2.02.5。由 Z 5.1 1.2 3.9m 0.696b 0.50b，且故取地基压力扩散角23 , tan 0.424下卧层顶面处附加应力面积5.62 (171.1 17.2 1.2)b2(Pkcd)z (b 2Ztan )

10、2(5.6 2 3.9软弱下卧层顶面处自重应力:下卧层承载力特征值:m2由淤泥质粘土 e 0.85,| Laz3、(1)、cz 17czd z0.424)21 18.152.21.2 3.91.0查表得b 0, d80 1 10.2 (5.1 0.5)127.1kPacz 59.5 52.2111.7 Kpa确定基础J 3的基底尺寸基础J2的荷载标准组合为MxMy59.5Kpa0.2 8.1 3.952.2Kpa10.2kN /m31.0az 127.1Kpa，满足。2044 KN254 KN m24KN mY方向弯矩较小，不进入计算。考虑基础偏心作用， 将基础底面面积按 20%增大，即基底A

11、 1.22044Fk1.2204413.98m2aGd199.5 20 1.2考虑柱位柱距较小，为避免基础碰撞，采用矩形基础，初步选择基础底面尺寸:2A bl 3 4.814.4m，无需要对fa进行修正。(2)、持力层承载力验算用于持力层验算的回填土高度为竺卫1.5m故基础和回填土重：GkGdA201.5 14.4432 KN偏心距：e 虹-Fk Gk2044 4320.079m -480.8m，满足。6 6基础底面处的平均压力值:Fk Gk 2044 Pk14.4432171.9KPaa 199.5KPa，满足。4.8)，满足。188.9Kpa1.2 fa239.4Kpa验算基础底面边缘的最

12、大压力值:Fk Gk 一 6e、PkmaxA (1 _p)2044 4326 0.079(114.4验算基础底面边缘的最小压力值:Pk minFk Gk (1 6e)(1 T)2044 432 “ 6 (1 - 14.42079)154.9Kpa4.8，满足。0故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为3m 4.8m。(4) 、软弱下卧层验算由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。由 Z 5.1 1.2 3.9m 1.3b 0.50b，且 Es1 / Es2 5.0/2.0 2.5。故取地基压力扩散角下卧层顶面处附加应力23 , tan 0.424bl ( Pk cd)(l 2Ztan )

13、(b 2Z tan )3 4.8 (165.9 17.2 1.2)(4.8 2 3.9 0.424) (3 2 3.9 0.424)40.7 Kpa软弱下卧层顶面处自重应力:cz 1718.1 0.2 8.1 3.952.2 Kpa下卧层承载力特征值:m2czd z52.21.2 3.9310.2kN /m3cz40.7 52.292.9 Kpafaz 127.1Kpa，满足。由淤泥质粘土 e 0.85, IL 1.0查表得b 0, d 1.0az80 1 10.2 (5.1 0.5)127.1kPa4、确定基础J 4的基底尺寸(1)、基础J4的荷载标准组合为N 982 KNMx 20KN m

14、My 35KN m础偏心作用，将基础底面面积按20%增大，即基底面积A 1.2Fk1.29826.71m2faGd199.5 20 1.2，初步选择基础底面尺寸:考虑柱位柱距较小，为避免基础碰撞，采用矩形基础A bl2.1 3.47.14m2 , b2.1m 3m，无需要对fa进行修正。(2)、持力层承载力验算用于持力层验算的回填土高度为d 負 18 1.5m2故基础和回填土重：GkGdA 20 1.5 7.14 214.2KNFk GkA982 214.27.14167.5KPafa 199.5KPa，满足。偏心距：e Fk Gk 982214.2°.°36m66 兀&q

15、uot;，满足。基础底面处的平均压力值:验算基础底面边缘的最大压力值:FkGk6e)(1T)982 214.27.14(10.036)3.4，满足。170.1Kpa1.2 fa 239.4KpaFk Gk6e)(1 T)Pk min验算基础底面边缘的最小压力值:，满足。982 214.2,6 0.036、(1) 149.7Kpa07.143.4故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为2.1m 3.4m。(5) 、软弱下卧层验算由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。由 Z 5.1 1.2 3.9m 1.9b 0.50b，且 Es1 / Es2 5.0/2.0 2.5。下卧层顶面处附加应力

16、bl( Pk cd)(I 2Ztan )(b 2Z tan )2.1 3.4 (159.9 17.2 1.2)(3.4 2 3.9 0.424) (2.12 3.9 0.424)29.0Kpa软弱下卧层顶面处自重应力：cz 17 1 18.1 0.28.1 3.952.2Kpa下卧层承载力特征值：m2cz52.210.2kN /m3d z 1.2 3.9由淤泥质粘土 e 0.85,| L1.0查表得b 0, d1.0az80 1 10.2 (5.1 0.5)127.1kPacz29.0 52.281.2Kpafaz 127.1Kpa，满足。四、确定基础高度基础高度由混凝土受冲切承载力确定。矩形

17、基础一般只需根据短边一侧的冲切破坏条件确定基础高度。1、基础J“的抗冲切验算由建筑地基基础设计规范 GB50007-2002确定基础配筋和验算材料张度时，上部传来 的荷载效应组合应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，相应的基底反力内角反力（不包括基础自重和基础台阶上回填土重所引起的反力） 上部结构传至基础顶面的竖向荷载设计值F 2714KNMx 12KN m My 105KN m初步拟定高度h 800mm。按规范要求，铺设地层时保护层厚度不低于40mm所以保护层厚度为50mm则基础抗冲切锥体的有效高度h0 750mm。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算Fi 0.7 hpft

18、tmhc其中FiPjA因为 h 800mm，故 hp 1.0（1）、计算基底净反力设计值F 2714Pi169.6Kpaj bl 4 4净偏心距基底最大和最小净反力设计值PJmaxPj min6 0.039)4)184.0Kpa159.7Kpa（2）、基础高度因为bc2%0.5 20.752mb4m故有bm(btbb)/21bch00.50.751.25m故冲击验算时FlPj max(ach°)b(bbch。)22222冲切力：4060.52184 (220.75)40.75)22515.2 KNC30级混凝土轴心抗拉强度设计值£ 1.43N / mm2 。抗冲切力：0.7

19、 hpftbmh00.7 1.0 1430 1.25 0.75938.4KN515.2KN柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求2、基础j2的抗冲切验算由建筑地基基础设计规范GB50007-2002确定基础配筋和验算材料张度时，上部传来的荷载效应组合应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，相应的基底反力内角反力（不包括基础自重和基础台阶上回填土重所引起的反力）上部结构传至基础顶面的竖向荷载设计值F 5610KNMx 15KN m My 235KN m初步拟定高度h 1050mm。按规范要求，铺设地层时保护层厚度不低于40mm所以保护层厚度为50mm则基础抗冲切锥体的有效高度h0 1000 mm

20、。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算F| 0.7 hp ftbmh0其中FlPjA因为 h 1050mm，故 hp 0.979（1）、计算基底净反力设计值178.9KpaF 5610Pj净偏心距仓 M/F 235/56100.042m基底最大和最小净反力设计值PJmaxPj min56105.6 5.66 0.042)5.6187.0 Kpa170.8 Kpa(2)、基础高度因为bc 2h。0.5 2 12.5m b 5.6m故有bm(btbb)/2bch00.51.5m故冲击验算时冲切力:FllacPJmax(25.60.6 八187 (1)2 2h°)b(b5.6

21、bc25.6 0.52( 1)22 2h。)21121.5KNC30级混凝土轴心抗拉强度设计值ft 1.43N / mm2。抗冲切力：0.7 hpftbmh00.7 1.0 1430 1.5 11501.5KN 1121.5KN柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求。3、基础j3的抗冲切验算由建筑地基基础设计规范 GB50007-2002确定基础配筋和验算材料张度时，上部传来的荷载效应组合应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，相应的基底反力内角反力(不包括基础自重和基础台阶上回填土重所引起的反力)上部结构传至基础顶面的竖向荷载设计值F 2584 KNMx 254KN m My 24KN m初

22、步拟定高度h 800mm。按规范要求，铺设地层时保护层厚度不低于40mm所以保护层厚度为50mm则基础抗冲切锥体的有效高度h0 750mm。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算Fi 0.7 hpftbmhc其中FlPjA因为h 800mm，故hp(1)、计算基底净反力设计值F pj 了 净偏心距2584179.4 Kpa3 4.8eo M/F 254/25840.098m基底最大和最小净反力设计值PJmaxPj min25846 O.098、201.4 Kpa3 4.8 （4.8、157.4Kpa(2)、基础高度因为 bc 2h00.4 2 0.751.9m b 3m故有 bm

23、（bt bb）/2 bc h00.4 0.751.15m故冲击验算时F l Pjmax（2h0）b （）?冲切力： 201.4 （夢05 0.75）3（弓罟0.75）2788.0KNC30级混凝土轴心抗拉强度设计值ft 1.43N / mm2。抗冲切力：0.7 hpftbmh00.7 1.0 1430 1.15 0.75863.4KN 788.0KN柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求。4、基础j4的抗冲切验算由建筑地基基础设计规范GB50007-2002确定基础配筋和验算材料张度时，上部传来的荷载效应组合应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，相应的基底反力内角反力(不包括基础自重和基础台

24、阶上回填土重所引起的反力)上部结构传至基础顶面的竖向荷载设计值F 1286KNMx 27KN mM y 43KN m初步拟定高度h 700mm。按规范要求，铺设地层时保护层厚度不低于40mm所以保护层厚度为50mm则基础抗冲切锥体的有效高度h0 650 mm。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算因为 h 700mm,故 hp 1.0（1）、计算基底净反力设计值180.1KpaF 1286 Pjj bl 2.1 3.4净偏心距q M/F 43/12860.033m基底最大和最小净反力设计值PJmax pj min12862.1 3.46 0.033)3.4190.6Kpa169.6

25、Kpa（2）、基础高度因为 bc 2h00.5 2 0.651.85m b 2.1m故有 bm (bt bb)/2 bc h00.5 0.651.15m故冲击验算时Ia。FIpjmax(h°)b(bboh。)22 2223.40.62.10.52冲切力：190.6 （0.65)2.1(.0.65)22222295.9KNC30级混凝土轴心抗拉强度设计值£ 1.43N / mm2 。抗冲切力：0.7 hp ftbmh00.7 1.0 1430 1.15 0.65748.2KN295.9KN柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求四、基础配筋设计（一）、J1基础配筋计算1、基础底板

26、配筋（1）、柱长边方向计算配筋I I处的净反力设计值Pjpj minI a。2l(p j maxPjmin)159.74 0.6 (184 159.7)173.4Kpa2 4故柱边弯矩钢筋采用二级钢筋HRB335y 300N / mm2混凝土采用C30级混凝土2e 14.3N /mm1 2 M(PjmaxPj)(2b be) ( Pj max Pj)b(l a。)48(184 怔4)(2 40.5)(184 仇4)4(40.6)2741.8KN m故所需配筋面积为741.8 106氏0.9fyh00.9 300 7503663mm2但其中一个方向弯矩较小，故按单向偏心进行计算， 在基础取p j

27、 ( p j maxP j min ) / 2(184159.7)/2171.9Kpa（2）、基础短边方向 基础虽受双向偏心荷载作用， 短边方向的基底反力可按均匀分布计算,故弯矩1M24pj(b2be) (2lac)1719 (4 °5)2 (2 4 O'6)754.6KN m24所需配筋As754.6106由于0.9fyh00.9 300 75023726mmAs，故两个方向均实配钢筋26214 (As 3993mm )。二）、J2基础配筋计算1、柱长边方向计算配筋I I处的净反力设计值56 06 (187 170.8) 179.8Kpa2 5.6l aepj pj min

28、21（P j max Pjmin）170.8故柱边弯矩1 2M(p j max p j )(2b be) (p j max p j48(187 179.8) (2 5.6 0.5) (187 179.8) 5.6 (5.6 0.6)22256KN m钢筋采用二级钢筋HRB335y 300N / mm2混凝土采用C30级混凝土2e 14.3N /mm故所需配筋面积为2256 106A50.9fyh0 0.9 300 100028355mm2、基础短边方向基础虽受双向偏心荷载作用， 短边方向的基底反力可按均匀分布计算,但其中一个方向弯矩较小，故按单向偏心进行计算， 在基础取p j ( p j ma

29、x p j min ) / 2(187170.8)/2178.9Kpa故弯矩2be) (2lac)1789 (5.6 0.5)2 (2 5.6 O'6)2288KN m24所需配筋A上_0.9fyh022881060.9 300 100028474mmAsAs ，故取两个方向的配筋均为3020 (As 9426mm2)。（三）、J3基础底板配筋1、柱长边方向计算配筋I I处的净反力设计值（p2|J maxpjp jminpj min )157.4 48 05 (201.4 157.4)181.7Kpa4.8故柱边弯矩1M( pj maxpj )(2b48(201.4 181.7) (2

30、2be)( pjmaxpj )b( 1 ae)3 0.4) (201.4 181.7) 3 (4.8 0.5)248967.2KN m钢筋采用二级钢筋HRB335y 300N / mm2混凝土采用C30级混凝土2e 14.3N /mm故所需配筋面积为967.2 106AO.9fyh00.9 300 7504776mm22实配钢筋 1620( As 5072mm )。2、基础短边方向基础虽受双向偏心荷载作用，但其中一个方向弯矩较小，故按单向偏心进行计算， 在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取Pj(P j maxpjmin)/2(201.4 157.4)/2179.4Kpa故弯矩24pj(

31、bbc)2(2lac)179.4 (3 0.4)2 (2 4.8 0.5)24510.4KN m所需配筋AsM0.9fyh0510.4 1060.9 300 7502520mm2实配钢筋 26 12 (As 2940mm2)。(四)J4基础底板配筋1、柱长边方向计算配筋I I处的净反力设计值l ac3.4 0.6Pj Pjmin =(Pjmax Pjmin) 169.6° 3(190.6 169.6)182.0Kpa2l2 3.4故柱边弯矩1 2M(Pjmax Pj )(2b bj ( Pj max Pj )b(l aj48(190.6 182) (2 2.1 0.5) (190.6

32、 182) 2.1 (3.4 0.6)248289.0KN m钢筋采用二级钢筋HRB335fy 300N / mm2混凝土采用C30级混凝土故所需配筋面积为八 M289.0 106As0.9fyh00.9 300 650fc 14.3N /mmi221647mm实配钢筋 12 14(As 1846mm2)。2、基础短边方向基础虽受双向偏心荷载作用，但其中一个方向弯矩较小，故按单向偏心进行计算， 在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取P j ( P j maxpjmin )/2(190.6 169.6)/2180.1 Kpa故弯矩124pj(bbj2(2l ac)180.1 (2.1 0.5)2 (2 3.4 0.6)24142.2KN所需配筋八 M142.2 1062A810mm0.9fyh°0.9 300 650实配钢筋 17 10(As 1334mm2)。五、联合基础J5设计(1)、计算基底形心位置及基础长度采用矩形联合基础。对柱 1的中心去距，由M1 0，得:F2l1 M 2 M1F1 F21699 3 121 21699 9291.99m h/2