基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書及例題

1、呂梁學(xué)院建筑系土木工程 課程設(shè)計(jì) 課程名稱：基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ) 院 系： 建筑系 專 業(yè)： 土木工程 年 級： 2011 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2014 年 5 月 26 日 1 基礎(chǔ)工程基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 開題日期開題日期： 2014 年年 5 月月 26 日日 完成日期：完成日期： 2014 年年 6 月月 1 日日 一、設(shè)計(jì)目的一、設(shè)計(jì)目的 通過本次設(shè)計(jì)，讓學(xué)生初步掌握柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟、方 法及具體的計(jì)算過程，并逐步培養(yǎng)從事基礎(chǔ)工程淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)能力。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 （一）（一） 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目 柱下

2、鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ) （二）（二） 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容 1、確定基礎(chǔ)埋深； 2、按持力層承載力特征值確定基礎(chǔ)底面尺寸； 3、驗(yàn)算地基變形； 4、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：擬定基礎(chǔ)剖面尺寸，進(jìn)行內(nèi)力分析、強(qiáng)度驗(yàn)算和配筋 設(shè)計(jì)，并滿足構(gòu)造設(shè)計(jì)要求； 5、繪制基礎(chǔ)施工圖，包括基礎(chǔ)平面圖、立面圖及配筋圖。 三、設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)資料 1、 地形 擬建建筑場地平整 2、工程地質(zhì)資料 自上而下依次為： 號土層填土：厚約 0.5 m，含部分建筑垃圾； 號土層粉質(zhì)黏土：厚 1.2 m，軟塑，潮濕，承載力特征值 fak=130 kpa； 號土層黏土：厚 1.5 m，可塑，稍濕，承載力特征值 fak=180 kpa； 號土層，細(xì)砂，層

3、厚 2.7 m，中密，承載力特征值 fak=240 kpa； 號土層，強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，厚度未揭露，承載力特征值 fak=300 kpa。 3、巖土設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)如表 1 所示。 2 表 1 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)表 4、水文資料為 地下水對混凝土無侵蝕性；地下水位于地表下 1.5 m。 5、上部結(jié)構(gòu)資料 上部結(jié)構(gòu)為多層全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi) 外高差 450mm。柱網(wǎng)布置見圖 1，圖中僅畫出了 1-6 列柱子，其余 7-10 列柱子和 4-1 列柱子對稱。 天然地基土 重度 （） 孔隙 比 （e ） 黏聚 力 （c ） 內(nèi)摩 擦角 （） 壓縮 系數(shù) ( a

4、1-2) 壓縮 模量 （Es） 抗壓 強(qiáng)度 （frk） 承載力 特征值 （fak） 地 層 代 號 土的名稱 kN/m KPa 度 1 MPaMPaMPaKPa 雜填土18 粉質(zhì)粘土200.6534130.2010.0130 粘土19.40.5825230.228.2180 全風(fēng)化 砂質(zhì)泥巖 2122300.8240 強(qiáng)風(fēng)化 砂質(zhì)泥巖 2220253.0300 中風(fēng)化 砂質(zhì)泥巖 2415404.0620 3 圖 1 柱網(wǎng)平面圖 6、上部結(jié)構(gòu)作用： 柱底的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值和荷載效應(yīng)基本組合值分別見表 2 和見表 3。 表 2 柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值 Fk (kN)Mk (kNm)Vk (kN)

5、柱 號A 軸B 軸C 軸A 軸B 軸C 軸A 軸B 軸C 軸 197515481187140100198464844 2103216151252164125221556052 3109017301312190150242626657 4115018151370210175271717367 5121818731433235193297808374 6128218831496257218325869083 7133919701560284242355969589 814022057161823126637710210498 9153421401677335288402109113106 1015

6、9822051727365309428120117114 表 3 柱底荷載效應(yīng)基本組合值 F (kN)M (kNm)V (kN)柱 號A 軸B 軸C 軸A 軸B 軸C 軸A 軸B 軸C 軸 1126820121544183130258606258 2134221001627214163288727867 3141822501706248195315818674 4149623601782274228353939588 515842435186330625138610410896 6166724481945334284423112117108 71741256220283693154621251

7、24116 8182326742104391346491133136128 9199527832181425375523142147138 10207828662245455402557156153149 7、材料：混凝土等級 C25C30，鋼筋 HRB400。 4 8、根據(jù)以上所給資料及學(xué)生人數(shù)，每班劃分為 3 個(gè)組。 第 1 組共 15 人，基礎(chǔ)持力層選用土層，設(shè)計(jì) A 軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)； 第 2 組共 15 人，基礎(chǔ)持力層選用土層，設(shè)計(jì) B 軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)； 第 3 組共 15 人，基礎(chǔ)持力層選用土層，設(shè)計(jì) C 軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 三、設(shè)計(jì)成果及要求：三、設(shè)計(jì)成果及要求： 成果：成果：基礎(chǔ)工

8、程基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 （1）設(shè)計(jì)計(jì)算書封面 封面上應(yīng)寫明設(shè)計(jì)題目、學(xué)生姓名、專業(yè)、年級、指導(dǎo)教師等信息，且必 須打印。 （2）目錄及正文 目錄及正文格式自定，且必須手寫。 要求：要求： 1計(jì)算書按封面、任務(wù)書、目錄、正文、結(jié)束語及參考文獻(xiàn)的順序進(jìn)行計(jì)算書按封面、任務(wù)書、目錄、正文、結(jié)束語及參考文獻(xiàn)的順序進(jìn)行左左 側(cè)側(cè)裝訂。裝訂。 2 2計(jì)算書要求書寫工整、數(shù)字準(zhǔn)確、圖文并茂。計(jì)算書要求書寫工整、數(shù)字準(zhǔn)確、圖文并茂。 四、參考資料四、參考資料 1 土力學(xué) （第 2 版）東南大學(xué)等四校合編.中國建筑工業(yè)出版社，2009； 2 基礎(chǔ)工程 （第 2 版）華南理工大學(xué)等三校合編.中國建

9、筑工業(yè)出版社， 2009； 3.土力學(xué)與基礎(chǔ)工程趙明華 主編. 武漢工業(yè)大學(xué)出版社，2003； 4.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （新 1 版）白國良 主編. 武漢理工大學(xué)出版社，2011； 5.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 （GB500092012） ，中國建筑工業(yè)出版社，2012； 6.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB500072011） ，中國建筑工業(yè)出版社， 2011； 7 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB500102010） ，中國建筑工業(yè)出版社，2010。 5 目 錄 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì).1 1.1 選擇基礎(chǔ)材料.3 1.2 選擇基礎(chǔ)埋置深度.3 1.3 地基承載力特征值.4 1.4 初步選擇基底尺寸.5 1.5 驗(yàn)算

10、持力層地基承載力.5 1.6 基礎(chǔ)高度的確定.6 1.7 變階處抗沖剪驗(yàn)算.8 1.8 配筋計(jì)算.8 1.9 基礎(chǔ)配筋大樣圖.10 結(jié)束語.11 參考文獻(xiàn).12 6 獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 本人設(shè)計(jì)資料本人設(shè)計(jì)資料 本人分組情況為第二組第 23 號，根據(jù)分組要求及參考書柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值及柱 底荷載效應(yīng)基本組合值選用 8 題號 B 軸柱底荷載. 柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值: 。KNVmKNMKNF KKK 104,266,2507 柱底荷載效應(yīng)基本組合值: 。KNVmKNMKNF136,346,2674 持力層選用 4 號全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖土層，厚 2.7 米，承載力特征值，框架Kpafak240

11、柱截面尺寸為 500mm500mm，室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差 450mm。 1.1 選擇基礎(chǔ)材料選擇基礎(chǔ)材料 基礎(chǔ)采用 C25 混凝土，HRB335 級鋼筋，預(yù)估基礎(chǔ)高度 0.8m。 1.2 選擇基礎(chǔ)埋置深度選擇基礎(chǔ)埋置深度 根據(jù)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要求和工程地質(zhì)資料選取。 擬建廠區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無侵蝕性，地下水位于地表下 1.5m。 取基礎(chǔ)底面高時(shí)最好取至持力層下 0.5m，本設(shè)計(jì)取 4 號土層為持力層，所以考慮取室外地 坪到基礎(chǔ)底面為 0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m。由此得基礎(chǔ)剖面示意圖，如圖 1.2 所示。 修改圖 上尺寸 7 圖 1.2 基礎(chǔ)剖面示意圖 1

12、.3 求地基承載力特征值求地基承載力特征值 a f 根據(jù)全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，查表得=2.0，=3.0。 b d 基底以上土的加權(quán)平均重度為： 3 / 5 . 18 5 . 05 . 12 . 15 . 0 )1021(5 . 0)10 4 . 19(5 . 1)1020(2 . 0201185 . 0 mKN m 由于持力層為粘土，地基承載力特征值為：Kpafak240 持力層承載力特征值（先不考慮對基礎(chǔ)寬度修正值）為 a f Kpadff mdaka 6 . 417)5 . 07 . 3( 5 . 180 . 3240)5 . 0( 上式 d 按室外地面算起。 1.4 初步選擇基底尺寸初步選擇基

13、底尺寸 取柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值： KNVmKNMKNF KKK 104,266,2057 計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重時(shí)的基礎(chǔ)埋置深度為 K G md43 . 3 )65 . 3 2 . 3( 2 1 8 基礎(chǔ)底面積為 2 0 0 . 6 7 . 320 6 . 417 2057 m df F A Ga K 由于偏心不大，基礎(chǔ)底面積按 20%增大，即 2 0 2 . 70 . 62 . 12 . 1mAA 初步選定基礎(chǔ)底面積，且 b=2.4m3m 不需要再對 進(jìn)行 2 2 . 734 . 2mblA a f 修正。 1.5 驗(yàn)算持力層地基承載力驗(yàn)算持力層地基承載力 基礎(chǔ)和回填土重為 KNdAG GK 5 .

14、3352 . 7)2 . 21043 . 3 20( 偏心距 5 . 0 6 15 . 0 5 . 3352057 8 . 0104266 l m GF M e KK K K ，滿足要求。 Kmin P0 基底最大壓應(yīng)力： KNfKN l e A GF P a KKK 92.2682 . 137.256) 3 16 . 0 6 1 ( 4 . 8 44.3491282 ) 6 1 ( max Pmax=(2057+335.5)7.2(1+60.15/3)=4321.2KN 1.6 計(jì)算基底反力計(jì)算基底反力 取柱底荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值： KNVmKNMKNF136,346,2674 靜偏心距為

15、： m N M ek17 . 0 2674 8 . 0136346 0 基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力為： Kpa l e lb F P ko 7 . 497 1 . 245 max min ) 3 17 . 0 6 1 ( 2 . 7 2674 ) 6 1 ( 9 1.7 基礎(chǔ)高度基礎(chǔ)高度的確定的確定 柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗(yàn)算（見圖 1.3） （a） 10 （b） 圖 1.3 沖切驗(yàn)算簡圖 （a）柱下沖切 （b）變階處沖切 取 l=3m,b=2.4m, ,初步選定基礎(chǔ)高度 h=800mm，分兩個(gè)臺mamba cct 5 . 0,5 . 0 階，每階段高度均為 500mm。，則取)(750 2 2

16、0 40800 0 有墊層mmh 。mmhaa tb 4 . 20 . 275 . 0 25 . 02 0 取=2.0m。因此，可得 b a mm aa a bt m 1250 2 2000500 2 )( 因?yàn)槠氖軌?，沖切力：Kpappn 7 . 497 max 取 2 00max, ) 22 () 22 (h bb bh al pF cc nl KN 3 . 577)75 . 0 2 5 . 0 2 4 . 2 (4 . 2)75 . 0 2 5 . 0 2 3 ( 7 . 497 2 抗沖切力為 11 KNKNhaf mthp 3 . 57744.83375 . 0 25 . 1 10

17、27 . 1 0 . 17 . 07 . 0 3 0 因此滿足要求。 1.8 變階處抗沖剪驗(yàn)算變階處抗沖剪驗(yàn)算 由于有 則取,35050400,5 . 1,2 . 1 2 0111 mmhmam b bat mmhaa tb 4 . 29 . 17 . 02 . 12 011 所以取，mab9 . 1 1 m aa a bt m 55 . 1 2 9 . 12 . 1 2 1 沖切力為 2 01 1 01 1 max, ) 22 () 22 (h b b bh al pF nl KN 7 . 446)35 . 0 2 2 . 1 2 4 . 2 (4 . 2)35 . 0 2 5 . 1 2

18、3 ( 7 . 497 2 抗沖切力為 KNKNhaf mthp 7 . 446 3 . 48235 . 0 55 . 1 1027 . 1 0 . 17 . 07 . 0 3 0 因此滿足要求。 1.9 配筋計(jì)算配筋計(jì)算 選用 HPB335 鋼筋，。 2 /300mmNfy 1)1)基礎(chǔ)長邊方向基礎(chǔ)長邊方向 對于-截面，柱邊凈反力為 )( 2 min,max,min,nn l nIn pp l al pp Kpa 5 . 392) 1 .245 7 . 497( 32 5 . 03 1 . 245 懸臂部分凈反力平均值為 Kpapp Inn 1 . 445) 5 . 392 7 . 497(

19、 2 1 )( 2 1 ,max, 12 彎矩為 )2()( 2 ( 24 1 2,max, 1cc Inn bbal pp M mKN 3 . 614)5 . 04 . 22()5 . 03( 1 . 445 24 1 2 鋼筋的面積為 2 6 0 1 , 6 . 3033 7503009 . 0 10 3 . 614 9 . 0 mm hf M A y IS 對于-截面（變階處） ，有 )( 2 min,max, 1 min,3 ,nnnn pp l al pp Kpa 6 . 434) 1 .245 7 . 497( 32 5 . 13 1 . 245 彎矩為 )2()( 2 ( 24

20、1 1 2 1 ,max, 3 bbal pp M Inn m 5 . 244)2 . 14 . 22()5 . 13( 6 . 434 24 1 2 KN 鋼筋的面積為 2 6 0 3 3 , 3 . 2587 3503009 . 0 10 5 . 244 9 . 0 mm hf M A y S 因此比較和，應(yīng)取配筋，實(shí)際配，則鋼筋根數(shù)為 3s A 1s A 1s A20016 161 200 3000 n 22 0 . 32171616 4 mmAS 2)2)基礎(chǔ)短邊方向基礎(chǔ)短邊方向 因?yàn)樵摶A(chǔ)受單向偏心荷載作用，所以，在基礎(chǔ)短邊方向的基底反力可按均勻分布計(jì) 算，取 Kpappp nnn

21、4 . 371) 1 .245 7 . 497( 2 1 )( 2 1 min,max, 與長邊方向的配筋計(jì)算方法相同，對于 -截面（柱邊）的計(jì)算： 彎矩為 13 )2()( 24 1 2 2ccn albbpM Kpa 1 . 363)5 . 032()5 . 04 . 2( 4 . 371 24 1 2 2 6 01 2 2, 1 . 1793 7503009 . 0 10 1 . 363 9 . 0 mm hf M A y S -截面（變階處）的計(jì)算： 彎矩為 )2()( 24 1 1 2 14 albbpM n Kpa 1 . 167)5 . 132()2 . 14 . 2( 4 . 371 24 1 2 2 6 01 4 4, 3 . 1768 3503009 . 0 10 1 . 167 9 . 0 mm hf M A y S 因此，按在短邊方向配筋，實(shí)際配鋼筋根數(shù)為 2s A15012