柱下独立基础结构计算书

目录1 基本条件的确定 (2)2 确定基础埋深 (2)2.1设计冻深 (2)2.2选择基础埋深 (2)3 确定基础类型及材料 (2)4 确定基础底面尺寸 (2)4.1确定B柱基底尺寸 (2)4.2确定C柱基底尺寸 (3)5 软弱下卧层验算 (3)5.1 B柱软弱下卧层验算 (3)5.2 C柱软弱下卧层验算 (4)6 计算柱基础沉降 (4)6.1计算B柱基础沉降 (4)6.2计算C柱基础沉降 (6)7 按允许沉降量调整基底尺寸 (7)8 基础高度验算 (8)8.1 B柱基础高度验算 (9)8.2 C柱基础高度验算 (10)9 配筋计算 (12)9.1 B柱配筋计算 (12)9.2 C柱配筋计算 (14)1 基本条件确定人工填土不能作为持力层，选用亚粘土作为持力层。

2 确定基础埋深2.1设计冻深⋅⋅⋅Z =Z zw zs o d ψψze ψ=2.01.000.950.90⨯⨯⨯1.71=m 2.2选择基础埋深根据设计任务书中给出的数据，人工填土d 1.5m =，因持力层应选在亚粘土层处，故取0m .2d =3 确定基础类型及材料基础类型为：柱下独立基础基础材料：混凝土采用C25，钢筋采用HPB235。

4 确定基础底面尺寸根据亚粘土e=0.95，l I 0.65=，查表得0, 1.0b d ηη==。

因d=2.0m 。

基础底面以上土的加权平均重度：1[18.0 1.519.0(2.0 1.5)]/2.018.25o γ=⨯+⨯-=3/m KN地基承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度进行修正）：11(0.5)150 1.018.25(2.00.5)177.38a a d m f f d ηγ=+⋅-=+⨯⨯-=a KP 4.1 确定B 柱基底尺寸20240017.47.177.3820 2.0K a G F A m f d γ≥==--⨯由于偏心力矩不大，基础底面面积按20％增大，即A=1.20A =20.962m 。

柱下钢筋混凝土独立基础设——计算书1.确定基础埋置深度地下水位于地表下3m 且对混凝土结构无侵蚀性。

而由于荷载值较大，故初步选定②号土层为持力层。

又取基础底面时最好取至持力层下1m ，所以考虑取室外地坪到基础底面距离为0.5+1=1.5m 。

2.确定地基承载力特征值②号土层承载力特征值2140mkNf ak =；由于可塑②号土层性质为可塑，则液限：0.250.75L I <≤，则查表可得，b d =0.3=1.6ηη，。

基底以上土的加权平均重度为：3/5.1715.01815.165.0mkN m =+⨯+⨯=γ。

故持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度修正值）为：kPad f f m d ak a 168)5.05.1(5.176.1140)5.0(=-⨯⨯+=-+=λη上式d 按室外地面算起。

3.确定基础的底面尺寸柱底荷载标准值为：KN V m KN M KN F K K K 30,55,390-=⋅-==，则基础平均埋置深度为：()[]m d 725.145.05.15.121=++=采用矩形基础，令基础长宽比为2/n ==b l ，则基础基底面积为22b bl A ==。

基础荷载因有偏心，初定时，将面积增大20%， 则：2251.3725.1201683902.12.1b 2mdy f F G a k =⨯-⨯=-≥故得： 650.22,325.1b ≥=≥b l因此，取：251.3,7.2,m 3.1b m bl A m l ====则，因m 33.1b <=，故无需再对地基承载力特征值进行修正。

4.持力层强度及下卧层验算⑴ 基础自重和基础上的回填土重:kNdA G G 10.12151.3725.120k =⨯⨯==γ偏心距：(),45.0620.010.1213905.130550m l m G F Me kk k=≤-=+⨯-+-=+=∑， 满足要求。

基底最大压应力：()kPaf kPa l e A G F p a k k k 6.2012.190.807.220.06151.310.121390610max =<=⎪⎭⎫⎝⎛-⨯+⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=基底最小压应力：()033.2107.220.06151.310.121390610max >=⎪⎭⎫⎝⎛-⨯-⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=kPa l e A G F p k k k ，满足要求。

一、设计资料.本设计为一4层框架结构的基础，楼层建筑高度为15.30m,则柱采用C30的混凝土，基础采用C30的混凝土，做100mm 厚C15素混凝土垫层。

抗震设防烈度为6度，抗震等级为甲级，基础设计为阶梯型基础 （一）本工程地质情况如下：粘性土（ηb =0、ηd =1.0），γ=18KN/m 3，ak f =200KN/m 2。

综合考虑建筑物的用途、基础的型式、荷载大小、工程地质及水文地质条件等，持力层考虑为一般土层，ak f =200KN/m 2，基础的埋置深度取d=1.5m ，室内外高差300mm 。

基础采用C30混凝土，c f =14.3 N/mm 2，f t =1.43N/mm 2 钢筋采用HPB335，y f =300 N/mm 2，钢筋的混凝土保护层厚度为35mm ；垫层采用C15混凝土，厚100mm 。

（二）、确定地基承载力特征值：假设基础宽度小于3米或埋深大于0. 5米按 《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）式 5.2.4修正a f =ak f +ηbγ(b －3)+ηdγm(d －0.5)=200+1.0×18×(1.5－0.5)=218KN/2m图一 柱的计算简图二、确定柱的截面尺寸及内力（1）柱KZ1的尺寸确定，取竖向荷载标准值14,kN/m 2，恒活载，活荷载分项系数为1.25，则层内中柱轴力设计值N 故为：1 1.2514 4.5(7.2 2.1)/241464.75N kN =⨯⨯⨯+⨯=，111.358%158.19k M N N M =⨯⨯=2(1.1 1.4)/(1.1 1.4)1464.751000/14.3112673.08143402.09c A N f m m=⨯=⨯⨯= 采用方矩形截面，则(112673.08143402.09)335378c c h b A m m ====取400×400，KZ1、KZ2、KZ4、 KZ5、KZ6均取400×400依次类推KZ2、KZ4、 KZ5、KZ6轴力设计值如下,弯矩(5%10%)M N =2221.2514 4.57.2/241134 1.358%122.47k N kN M N N M =⨯⨯⨯⨯==⨯⨯= ， 4441.2514 4.0/2(2.0 2.1)/24287, 1.358%31k N kN M N N M =⨯⨯⨯+⨯==⨯⨯= 5551.25147.2/2(2.0 2.1)/24516.6 1.358%55.80k N kN M N N M =⨯⨯⨯+⨯==⨯⨯= ，6661.25147.2/2 4.0/24504, 1.358%54.43k N kN M N N M =⨯⨯⨯⨯==⨯⨯=（2）柱KZ3的尺寸确定，取竖向荷载标准值14,kN/m 2，恒活载，活荷载分项系数为1.25，则层内中柱轴力设计值N 故为：3 1.2514 4.5 2.1/24330.75N kN =⨯⨯⨯⨯=2(1.1 1.4)/(1.1 1.4)330.751000/14.325442.3132381.12c A N f m m =⨯=⨯⨯=采用方矩形截面，则(112673.0832381.12)159.51179.94c c h b A m m ====取300300⨯弯矩设计值331.358%35.72k M N N M =⨯⨯=三、各柱的相关计算1、KZ1的计算（1）确定基础的截面尺寸,设计值N=1464.75kN 1.5 1.8d m 1.65m 2+==A ≥22a 1464.75m 7.78m d21818 1.35N f γ==-⨯-⨯考虑偏心荷载影响，基础底面积初步扩大11%，于是 221.1 1.27.78m 8.56m A A '==⨯= 取矩形基础长短边之比l/b =1，即l =b 8.56 2.93m b A ===取l =b =3.0m2l b=3.0 3.0=9.0m m A =⨯⨯（2）持力层强度验算作用在基底形心的竖向力值、力矩值分别为K K 680kN (1464.75189.0 1.65)kN 1732.05kN F G Ah γ+=+=+⨯⨯=k 158.19kN m M M ==⋅0158.19l 3.0e =0.091m m <==0.5m 1732.0566K K KM F G ==+kmax 20k k kmin261732.0560.091227.48kN /m 11kN /m 29.0 3.0157.42kN /me F G pA l +⨯⎛⎫⎛⎫=±=±= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 22a <1.2 1.2218kN /m 261.6kN /m f =⨯=22km ax km ink 227.48157.42kN /m 192.45kN /m 218.22a p p p f kN m ++===<=故持力层强度满足要求。

J—1、一、基础设计（f ak=180kPa）1.基础上荷载N k=3116kN.m N=3852kN。

mM xk=—6kN.m M x=-8kN.mM yk=—41kN。

m M y=—51kN.mQ xk=—82kN Q x=-101kNQ yk=49kN Q y=61kN轴向力最大标准组合轴向力最大基本组合基础埋深为2.5m,地下水位为未知，不考虑。

2.确定基础底面尺寸及地基承载力验算查规范,粉质黏土的承载力修正系数为：ηb=0，ηd=1.6 (只进行深度修正)f a=f ak+ηbγ(b—3）+ηdγm（d-0。

5)=180+1。

6×18×（2.5—0.5）=237。

6kPa(1)基础底面尺寸的确定在轴力荷载F作用下,基础底面积A´为：A´=N k/（f a—γm d)=3116/（237.6—18×2.5)=16。

17m2选取基础尺寸为:A=4.1×4.1=16.81m²,取基础高度为700mm。

(2)地基承载力验算W=bl2/6=4.13/6=13。

25m3基础底面的压力为:p k=(F k+G k）/A±M xk/W x=（3116+16.81×2。

5×18)/ 16。

81±(6+82×0.7)/11.49=230.37±5.52p kmax=235。

89kPa<1.2f a=1。

2×237。

6=285.12kPaP kmin=224。

85kPa〉0，均满足要求。

(3)受冲切承载力验算进行冲切计算式,按由柱边起成45°的冲切角椎体的斜面进行验算。

p=（F+G）/A±M x/W x=(3852+1。

35×16。

81×2。

5×18）/ 16。

81±（8+101×0。

7）/13.25=289。

柱下独立基础设计算例设计要求：设计一座独立柱基础，承受一个柱子的荷载。

柱子的尺寸为0.4米×0.4米，柱子的荷载为1000千牛，土壤的容重为18千牛每立方米，承载力因子为3.5，地下水位以下，土壤的重度为15千牛每立方米。

设计流程：1.根据柱子的尺寸，计算出柱子的面积为0.16平方米。

2.根据柱子的荷载和承载力因子，计算出柱子的设计承载力为1000/3.5=285.71千牛。

3.计算柱子的单位面积承载力为285.71/0.16=1785.69千牛每平方米。

4.根据土壤容重和重度，计算出土壤的有效重度为(18-15)=3千牛每立方米。

5.根据单位面积承载力和土壤的有效重度，计算出土壤的承载力为1785.69/3=595.13千牛每平方米。

6.根据柱子的设计承载力和土壤的承载力，计算出柱子的有效直径为285.71/595.13=0.48米。

7.选择柱子的实际直径为0.5米，计算出柱子的截面积为0.1963平方米。

8.根据柱子的截面积和土壤的有效重度，计算出柱子的自重荷载为0.1963×15=2.94千牛。

9.根据柱子的设计承载力和柱子的自重荷载，计算出柱子的荷载调整系数为285.71/2.94=97.1810.根据柱子的设计承载力和荷载调整系数，计算出柱子根底面积为285.71/97.18=2.94平方米。

11.根据柱子根底面积，计算出柱子的底面直径为√(2.94/π)=1.93米。

12.根据柱子的底面直径和柱子的实际直径，选择环形基础，内径为0.5米，外径为2米。

13.根据基础的形状和尺寸，计算出基础的面积为π(2^2-0.5^2)=12.57平方米。

14.根据基础的面积和柱子的底面积，计算出基础的底面压力为285.71/12.57=22.7千牛每平方米。

设计结果：根据上述计算，设计出的柱下独立基础为环形基础，内径为0.5米，外径为2米。

基础的底面压力为22.7千牛每平方米，满足设计要求。

柱下独立基础计算说明书由于部分资料不全，一些参数采用经验和查询相似案例估算，整个基础采用保守计算，设计成柱下独立无筋扩展基础（C25混凝土）。

经对比水深线，得土层表面高程72,常水位高程75.65m ，柱顶高程75.75m ，挡土墙基底高程70.70m 。

柱下独立基础要求低于挡土墙基础1m 左右，故按低于1m 计算得独立基础基底高程为69.70m 。

柱截面尺寸：500mm × 400mm柱、肋、翼缘均采用C25砼人群荷载: 2/0.3m kN修正后的地基承载力特征值 a f 240kPa独立基础间距4m每个基础受载荷区域面积 4m × 2.5m = 102m站桥截面面积计算截面尺寸S = （ 300 + 400 ）* 1000 + 500 * 400= 9000002mm土表层上方柱长：75.75-72.0=3.75m基础埋深：d = 72.0-69.70=2.3m基础上方结构自重1N = （0.9*0.4+0.4*0.5*3.75+0.4*0.5*1.8*2)*263/m kN =47.58kN(取48KN)上部人荷载：2N = 3kN/2m * 102m =30kN受载荷区域内水重：3N = 3.65*2.5*4*1*10=365kNN=48+30+365=443kN剪力Q=0.8kN/m * 4m = 3.2kN弯矩 M=12.5 + 2 = 14.5kN （取15kN ）先按照中心荷载作用计算基础底面积1A1A 28.23.2*20240443=-=-≥d f N G a γ2m 式中 G γ——基础及其台阶上填土的平均重度，通常采用3/20m kN考虑偏心荷载不利影响保守计算加大基础底面积20%A=1.21A =2.742m根据桥布置及相关要求，基础选择2500x2000的无筋扩展基础设计，面积为5平方米.进行验算计算基础及台阶上的土重kN dA G G 23020*5*3.2===γ计算基底抵抗矩32226/5.2*26/*m b l W ===计算基底边缘最大、最小应力 kPa W Q M A G N p 1.14422.3*2.11552304432.1max =+++=+++=kPa W Q M A G N p 2.12522.3*2.11552304432.1min =+-+=+-+= 验算基础底面应力kPa f kPa p p a 2407.1342/)2.1251.144(2/)(min max =<=+=+，安全kPa kPa f kPa p a 288240*2.12.16.134max ==<=，满足要求根据查“无筋扩展基础台阶宽高比的允许值”，得基础的刚性角∂的宽高比tan ∂=1:1.50。

独立柱基计算书项目名称_____________日期______设计者_____________校对者_____________一、基础类型及计算形式平面:剖面:基础类型：锥型柱基计算形式：验算截面尺寸已知尺寸：B1 = 600(mm), W1 = 1050(mm)H1 = 450(mm), H2 = 0(mm)B = 460(mm), H = 540(mm)无偏心：B2 = 600(mm), W2 = 1050(mm) 二、几何数据及材料特性混凝土：C25 钢筋：二级(d<=25) 三、荷载数据竖向荷载F = 83.00kN自重土重G = 68.04kNMx = 45.00kN*mMy = 0.00kN*m四、地基承载力设计值计算公式：《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)f = fak ＋ηb*γ*(b－3) ＋ηd*γm*(d－0.5) (式5.2.4)式中：fak = 240.00 kPaηb = 0.30，ηd = 1.60γ = 18.00 kN/m3γm = 18.00 kN/m3b = 2.10 m，d = 1.50 m如果b ＜3m，按b = 3m, 如果b > 6m，按b = 6m如果d ＜0.5m，按d = 0.5mf = fak ＋ηb*γ*(b－3) ＋ηd*γm*(d－0.5)= 240.00 + 0.30*18.00*( 3.00-3.00) + 1.60*18.00*( 1.50-0.50)= 268.80 kPa地基承载力设计值f = 268.80 kPa五、轴心荷载作用下地基承载力验算p = (F＋G)/A其中：A = 2.10 * 1.20 = 2.52 m2p = ( 83.00 ＋68.04 ) / 2.52 = 59.94 kPa ≤f,, 满足要求计算公式：pmax=(F＋G)/A＋M/Wpmin=(F＋G)/A－M/WY方向(b方向):Mx = 45.00kN*m偏心矩ey = Mx/(F＋G)= 45.00/(83.00 + 68.04)= 0.30 m≤b/6 = 2.10/6 = 0.35 m偏心矩ey, 满足要求基础底面抵抗矩Wy = a * b * b / 6= 1.20 * 2.10 * 2.10 / 6= 0.88m3P maxY = ( 83.00 + 68.04 ) / 2.52 + 45.00 / 0.88= 110.96 kPa≤1.2 * f = 1.2 * 268.80 = 322.56 kPa，, 满足要求P minY = ( 83.00 + 68.04 ) / 2.52 - 45.00 / 0.88= 8.92 kPa≥0, 满足要求。

1、基本参数（1）独立基础的选择矩形截面，假定矩形边长关系：b=na，n≥1；（2）地基土承载力特征值f ak=180KN/m2，根据实际情况确定；（3）混凝土容重r=26KN/m3；（4）计算高度H；2、承载力修正《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中5.2.4规定：当基础宽度若大于3m或者埋置深度大于0.5m，需要从载荷试验或者原其他位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按照下式修正：f a=f ak+ηbγ(b−3)+ηdγm(d−0.5)式中：f a—修正后的地基承载力特征值（Kpa）f ak—地基承载力特征值（KPa），根据现场实际情况确定；ηb、ηd—基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数，按基底土的类别查找取值，查《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011表5.2.4确定取值；γ—基础底面以下土的重度（KN/m2），通过查询工程地质手册，一般选择20KN/m2；b—基础底面宽度（m），当基础底面宽度小于3m时按照3m取值，大于6m时按照6m取值；，位于地下水位以下的土层取有效重度；γm—基础底面以上土加权平均重度（KN/m3）d—基础埋置深度（m）宜自室外地面标高算起。

在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起，对于地下室，当采用箱形基础和筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础和条形基础时，应从室内地面标高算起。

3、基础底面尺寸《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中5.2承载力计算公式可知：P kmax=F k+G k A +M xk W x +M yk W yP kmin =F k+G k A −M xk W x −M ykW y式中：M k —作用于基础地面的力矩（KN ·m ）； W —基础底面的抵抗矩，矩形：W =ab 26（a 为一边边长），圆形：W =πna 332；F k —作用在基础上的竖向力；G k —基础自重和基础土重；A —基础底面面积，矩形A=ab ，圆形：A=πa 2/4； P kmax —基础底面处的最大压力值； 根据规范要求：P kmax <1.2f a P k <f a通过计算可粗略估算出a 和n 的值； 偏心距：e 0=M ̅xk F k当基础受到单向偏心矩时：M̅xk =M k ；当基础受到双向偏心矩时：M ̅xk =M xk +nM yk ；n =ba ，取值范围1到2为宜；系数：∆=γ̅H f a应力比值容许值：ξ=P kmax P kmin>[ξ]系数：Ω=100e a 2f a nF k基础底面积A:A≥F k0.6(1+ξ)f a−γ̅Hξ可查询《地基基础设计简明手册》第四版表9-3（197页）；P nmax=F klb(1+6e0l)底板厚度计算：V≤0.7βhp f t A式中V—地基净反力在冲击面上产生的剪力设计值；βhp—截面高度影响系数，当h≤800mm时，βhp=1.0；当h≥2000时，βhp=0.9，其间按照线性内插值法取用；f t—混凝土抗拉强度设计值；C15混凝土取值f t=0.96N/mm2，参考GB50010-2010混凝土结构设计规范取值；A—底板冲切破坏的面积；引起冲切破坏合力VV=P nmax A abcdef底板冲击面计算：A abcdef=(l2−a c2−h0)b−(b2−b c2−h0)2底板冲击剪切面：A cijd=b c+（b c+2ℎ0）2h0=（b c+ℎ0）h0解上述不等式，就等到基础高度：h0=−b c2+12√b c2+c式中：h0—基础底板有效高度b c—柱截面的短边c—系数，按照下式计算系数C计算公式：C=2b(l−a c)−（b−b c）2 1+0.7f tP nmaxβhp当台阶的宽高比小于或等于2.5和偏心矩小于或等于1/6的基础宽度时，任意截面的弯矩可按照下式计算：I-I截面：P n=12（P nmax+Pn边I）M I=148（P nmax+Pn边I）（l−a c）2（2b+b c）配筋总面积：A sI=M I 0.9ℎ0f y式中：h0为截面的有效高度；fy为钢筋的抗拉强度设计值；II-II截面：P n=12（P nmax+Pn边II）M II=148（P nmax+Pn边II）（b−b c）2（2l+a c）对于阶梯其他两个变阶处的弯矩M III=148（P nmax+Pn边III）（l−a1）2（2b+b1）。

柱下独立基础设计第一节、设计资料本设计为一10层框架结构的基础，楼层建筑高度为37.35m,则柱采用C30的混凝土，基础采用C30的混凝土，做100mmC15素混凝土垫层。

抗震设防烈度为6度，抗震等级为三级，基础设计为阶梯型基础一、地基承载力特征值和基础材料（一）本工程地质情况如下：粘性土，γ=18KN/m 3，ak f =200KN/m 2。

综合考虑建筑物的用途、基础的型式、荷载大小、工程地质及水文地质条件等，持力层考虑为一般土层，ak f =200KN/m 2，基础的埋置深度取d=37.35/15=2.5m 。

基础采用C30混凝土，c f =14.3 N/mm 2 ，f t =1.43N/mm 2 钢筋采用HPB335，y f =300 N/mm 2，钢筋的混凝土保护层厚度为35mm ；垫层采用C15混凝土，厚100mm 。

（二）、确定地基承载力特征值：假设基础宽度小于3米或埋深大于0.5米，按 《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）式 5.2.4修正a f =ak f +ηb γ(b －3)+ηd γm (d －0.5)=200+1.0×18×(2.5－0.5)=236KN/2m第二节、基础顶面内力组合一、标准组合由PK 计算结果查得柱1柱底标准组合，分别取三组内力组合：弯矩 KN ·m 轴力 KN 剪力KN （1）轴力最大max N -118.64 2686.98 -39.62 （2）弯矩最大max M -185.25 2643.05 -58.94 （3）弯矩、剪力都较大 -185.01 2671.09 -58.71二、基本组合（1.35×标准组合）弯矩 KN ·m 轴力 KN 剪力KN（1）轴力最大max N -160.16 3627.42 -53.49 （2）弯矩最大max M -250.09 3568.12 -79.57 （3）弯矩、剪力都较大 -249.76 3605.97 -79.26第三节、取第一组轴力最大max N 来确定柱1基础底面尺寸bXL ：一、 考虑偏心作用，取0A =1.2×a G Nf dγ-=1.2×2686.98/（227－18×2）=16.92m 。