基础工程柱下独立基础课程设计

基础工程柱下独立基础课程设计一、课程设计目的本次柱下独立基础课程设计旨在通过实际工程案例，使学生深入理解柱下独立基础的设计原理、方法和流程，掌握相关的计算软件操作技能，培养学生综合运用所学基础工程知识解决实际问题的能力，提高学生的工程实践能力和创新思维，为今后从事相关工程设计工作奠定坚实的基础。

二、工程概况某多层工业厂房，采用钢筋混凝土框架结构。厂房柱距为6m×6m，柱截面尺寸为600mm×600mm。基础持力层为粉质黏土，地基承载力特征值fak=180kPa，地下水位在地面以下2.0m处。

三、设计依据1.《建筑地基基础设计规范》（GB500072011）2.《混凝土结构设计规范》（GB500102010）（2015年版）3.《建筑桩基技术规范》（JGJ942008）4.工程地质勘察报告

四、设计内容及步骤

（一）确定基础埋深根据《建筑地基基础设计规范》，考虑建筑物的用途、作用在地基上的荷载大小和性质、工程地质和水文地质条件、相邻建筑物的基础埋深等因素，确定基础埋深。本工程基础埋深取1.5m，可满足地基承载力及其他相关要求。

（二）计算地基承载力特征值修正根据持力层地基承载力特征值fak=180kPa，基础宽度b≤3m，埋深d=1.5m，由规范查得基础宽度修正系数ηb=0，埋深修正系数ηd=1.0。

修正后的地基承载力特征值fa为：fa=fak+ηdγm(d0.5)其中，γm为基础底面以上土的加权平均重度，取γm=18kN/m³。fa=180+1.0×18×(1.50.5)=198kPa

（三）计算基础底面尺寸1.确定轴心受压柱基础底面尺寸根据轴心受压基础底面压力计算公式：pk≤fa其中，pk为基础底面平均压力设计值，pk=Fk+Gk/AFk为相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值；Gk为基础自重和基础上的土重，Gk=γGAd，γG为基础及回填土的平均重度，取γG=20kN/m³。

假设基础底面尺寸为A=3m×3m，取柱截面尺寸600mm×600mm，Fk=1200kN（假设值，可根据实际情况调整）。Gk=20×3×3×1.5=270kNpk=(1200+270)/(3×3)=163.3kPa＜fa=198kPa满足要求。

实际基础底面尺寸可根据计算结果进行适当调整，取基础底面尺寸为3.2m×3.2m。

2.验算偏心受压柱基础底面尺寸当存在偏心荷载时，基础底面压力应满足：pkmax≤1.2fa其中，pkmax为基础底面边缘的最大压力设计值。

假设偏心距为e，Mk为相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值，Nk为相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值。e=Mk/Nk先初步确定基础底面尺寸，再根据偏心距大小进行调整。若计算结果不满足要求，则重新调整基础底面尺寸，直至满足条件。

（四）基础高度计算1.确定基础高度计算的控制截面对于柱下独立基础，高度计算的控制截面一般取柱边和变阶处。2.计算基础高度根据《混凝土结构设计规范》，基础高度应满足抗冲切承载力要求。在柱边处，抗冲切承载力计算公式为：Fl≤0.7βhpftamh0其中，Fl为作用在冲切破坏锥体上的冲切力设计值；βhp为受冲切承载力截面高度影响系数，当h≤800mm时，βhp=1.0，当h＞2000mm时，βhp=0.9，其间按线性内插法取用；ft为混凝土轴心抗拉强度设计值；am为冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；h0为基础有效高度。

假设基础高度h=800mm，柱边尺寸取柱截面尺寸600mm×600mm，计算得到冲切力设计值Fl及抗冲切承载力设计值，若Fl≤0.7βhpftamh0，则基础高度满足要求，否则重新调整基础高度。

经计算，取基础高度h=800mm时满足抗冲切承载力要求。

（五）基础配筋计算1.确定基础配筋计算的控制截面基础配筋计算的控制截面一般取柱边和变阶处。2.计算基础配筋在柱边处，基础底板受弯承载力计算公式为：M≤α1fcbh0²其中，M为基础底板受弯承载力设计值；α1为系数，对钢筋混凝土取α1=1.0；fc为混凝土抗压强度设计值；b为基础底板计算宽度；h0为基础有效高度。

根据计算得到的弯矩值M，按《混凝土结构设计规范》中受弯构件正截面承载力计算公式计算纵向受力钢筋面积As：As=M/(fy(h0as))其中，fy为钢筋抗拉强度设计值；as为钢筋保护层厚度。

经计算，在柱边处基础底板底部配筋选用[具体钢筋型号及间距]，满足受弯承载力要求。

同理，在变阶处进行基础底板配筋计算，确定变阶处配筋。

（六）绘制基础施工图1.基础平面布置图绘制基础平面布置图，标注基础的位置、尺寸、编号等信息。2.基础详图绘制基础详图，包括基础剖面图、配筋图等，详细标注基础的尺寸、钢筋布置、混凝土强度等级等信息。

五、设计成果1.设计计算书详细记录设计过程中的各项计算依据、计算步骤和计算结果，包括基础埋深确定、地基承载力修正、基础底面尺寸计算、基础高度计算、基础配筋计算等内容。2.基础施工图绘制基础平面布置图和基础详图，图面应清晰、准确，符合工程制图规范要求。

六、设计总结通过本次柱下独立基础课程设计，学生对柱下独立基础的设计流程有了更深入的理解和掌握。在设计过程中，学生综合运用了《建筑地基基础设计规范》《混凝土结构设计规范》等相关规范，通过严谨的计算和分析，确定了合理的基础埋深、底面尺寸、高度和配筋，完成了基础施工图的绘制。

在设计过程中，也遇到了一些问题和挑战，如偏心受压基础的设计、基础高度和配筋计算的准确性等。通过查阅资料、请教老师和同学，逐步解决了这些问题，提高了自己的设计能力和解决问题的能力。

通过本次课程设计，学生不仅巩固了所学的基础工程知识，还培养了工程实践能力和创新思维，