基礎(chǔ)工程柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計

1、精品文檔一、課程設(shè)計的目的基礎(chǔ)工程課程設(shè)計是土木工程專業(yè)教育的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是全面檢驗和鞏固基礎(chǔ) 工程課程學(xué)習(xí)效果的一個有效方式。通過本次課程設(shè)計使學(xué)生能夠運(yùn)用已學(xué)過基礎(chǔ)工程設(shè) 計理論和方法進(jìn)行一般形式的基礎(chǔ)的設(shè)計，進(jìn)一步理解基礎(chǔ)工程設(shè)計的基本原理。設(shè)置課 程設(shè)計的目的是加強(qiáng)學(xué)生對本課程及相關(guān)課程知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力 和運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識解決實際工程問題的能力，為畢業(yè)設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)，也有助于學(xué) 生畢業(yè)后能盡早進(jìn)入“工程角色”。多年來的教學(xué)實踐反映了課程設(shè)計這一教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生 能力的培養(yǎng)起到了一定的作用。二、課程設(shè)計的內(nèi)容1設(shè)計資料1、地形擬建建筑場地平整2、工程地質(zhì)條件

2、自上而下土層依次如下：號土層：雜填土，層厚約0.5m，含部分建筑垃圾號土層：粉質(zhì)黏土，層厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130kPa。號土層：黏土，層厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值fak=180kPa。號土層：細(xì)砂，層厚2.7m,中密，承載力特征值fak=240kPa。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=300kPa。3、巖土設(shè)計技術(shù)參數(shù)地基巖土物理力學(xué)參數(shù)如表1.1所示。表1.1地基巖土物理力學(xué)參數(shù)土層土的名稱重度尸孔隙 比液性指數(shù)編3(kN/m )eIl黏聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角廠()壓縮模量E s(MPa標(biāo)準(zhǔn) 貫入 錘擊 數(shù)N承載力特征值fak (k

3、Pa)號雜填土18粉質(zhì)黏土200.650.8434137.56130黏土19.40.580.7825238.211180細(xì)砂210.623011.616240強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖2218223004、水文地1質(zhì)條件(1) 擬建場區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。(2) 地下水位深度：位于地表下 1.5m5、上部結(jié)構(gòu)資料擬建建筑物為多層全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，框架柱截面尺寸為500mM 500mm室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差 450mm柱網(wǎng)布置如圖1.1所示。圖1.1 柱網(wǎng)平面圖6、上部結(jié)構(gòu)作用上部結(jié)-構(gòu)作用在柱底的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如表1.2所示，上部結(jié)構(gòu)作用在柱底的荷載效應(yīng)基本組合值如表 1.3所示。表

4、1.2柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值題號Fk(KN)Mk(KN.M)Vk(KN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸197515481187140100198464844210321615125216412522155605731150181513702101750271717367412181873143323519329780837451282188314962572183258690836133919701560284242355969589表1.3柱底荷載效應(yīng)基本組合值題號Fk(KN)Mk(KN.M)Vk(KN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸11268201215441831302586

5、0625821342210026272141632887278673149623601782274228353939588415842435186330625138610410896516672448194533428442311211710861741256220283693154621251241167、材料混凝土強(qiáng)度等級為 C25-C30,鋼筋采用HPB3O0 HRB335級。2、設(shè)計分組根據(jù)以上所給設(shè)計資料及學(xué)生人數(shù)，將學(xué)生劃分為 6組。分組示意如下: 第1組，共8人，基礎(chǔ)持力層選用 號土層，設(shè)計A軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 第2組，共8人，基礎(chǔ)持力層選用 號土層，設(shè)計A軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 第3組

6、，共8人，基礎(chǔ)持力層選用 號土層，設(shè)計B軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 第4組，共7人，基礎(chǔ)持力層選用 號土層，設(shè)計B軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 第5組，共7人，基礎(chǔ)持力層選用 號土層，設(shè)計C軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 第6組，共7人，基礎(chǔ)持力層選用 號土層，設(shè)計C軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。超過42人的，合到第6組3、設(shè)計要求每人根據(jù)所在組號和題號，完成指定軸線的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計。對于另外 兩根軸線的基礎(chǔ)，只要求根據(jù)所給荷載確定基礎(chǔ)底面尺寸，以便畫出基礎(chǔ)平面 圖。要求分析過程詳細(xì)，計算步驟完整，設(shè)計說明書面報告的編寫應(yīng)具有條理 性，圖紙整潔清晰。4、設(shè)計內(nèi)容（1）設(shè)計柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，包括確定基礎(chǔ)埋置深度、基礎(chǔ)底面尺寸，對基礎(chǔ) 進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力

7、分析、強(qiáng)度計算，確定基礎(chǔ)高度，進(jìn)行配筋計算并滿足構(gòu)造設(shè)計 要求，地基沉降計算，編寫設(shè)計計算書。（2）繪制基礎(chǔ)施工圖，包括基礎(chǔ)平面布置圖、獨(dú)立基礎(chǔ)大樣圖，并提出必 要的技術(shù)說明。5、設(shè)計成果1、設(shè)計計算書設(shè)計計算書包括以下內(nèi)容：（1）確定地基持力層和基礎(chǔ)埋深度。（2）確定基礎(chǔ)底面尺寸，驗算地基承載力（3）對基礎(chǔ)進(jìn)行抗沖承載力驗算，確定基礎(chǔ)高度。（4）對基礎(chǔ)進(jìn)行正截面受彎承載力驗算，確定基礎(chǔ)底板配筋。（5）地基沉降計算2、設(shè)計圖紙設(shè)計圖紙包括以下內(nèi)容：（1）基礎(chǔ)平面布置圖。（2）獨(dú)立基礎(chǔ)大樣圖。（3）設(shè)計說明。三、課程設(shè)計參考資料(1) 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 (GB 50009-2010)，中國建筑工

8、業(yè)出版社(2) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 (GB 50007-2011), 中國建筑工業(yè)出版社(3) 建筑樁基技術(shù)規(guī)范 (JGJ 94-2008),中國建筑工業(yè)出版社(4) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 (GB 50010-2010),中國建筑工業(yè)出版社(5基礎(chǔ)工程 (第 2版)周景星 李廣信 虞石民 王洪瑾 編著 清華大學(xué)出版社一、本組設(shè)計資料:組B軸柱底荷載柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值 Fk=1815KN Mk=175KNM Vk=73KN柱底荷載效應(yīng)基本組合值 F=2360KN M=228KNM V=95KN持力層為土層承載力特征值 fak=180kg地下水位深度位于地表下1.5m框架柱截面尺寸 500mm

9、*500mm室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差 450mm二. 基礎(chǔ)設(shè)計：1選擇基礎(chǔ)材料基礎(chǔ)采用C25混凝土，HPB235級鋼筋，預(yù)估基礎(chǔ)高度0.8m2.選擇基礎(chǔ)埋置深度根據(jù)任務(wù)書要求和工程地質(zhì)資料 號土層：雜填土，層厚約0.5m,含部分建筑垃圾。 號土層：粉質(zhì)粘土，層厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130kP& 號土層：粘土，層厚1.5m,稍濕，承載力特征值fak=180kPa,地下水對混凝土無侵蝕性，地下水位于地表下1.5m取基礎(chǔ)底面高時最好取至持力層下 0.5m,本設(shè)計取土層為持力層，所以考慮取3. 求地基承載力特征值fa根據(jù)土層為粘土 e .58 , Il 0.78，查表2

10、.6得b 0.3, d 1.6基地以上土的加權(quán)平均重度：18 0.5 20 1 (20 10) 0.2 (19.4 10) 0.53rm16.23KN /m2.2持力層承載力特征值fa(先不考慮對基礎(chǔ)寬度修正)fa fakd m(d 0.5) 180 1.6 16.23 (2.2 0.5)224.15 KPa(上式d按室外地面算起)4. 初步選擇基底尺寸取柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Fk=1815KN, MK=175KNm, Vk=73KN計算基礎(chǔ)和回填土重Gk時的基礎(chǔ)埋深：d丄(2.2 2.65)2.425m2基礎(chǔ)底面積為：AFk18159.94m2faGd 224.15 0.7 10 1.725 20

11、考慮偏心荷載的影響，基礎(chǔ)面積加大范圍為(10%-40%此處按 20%曾大面積 A=1.2A=1.2 X 9.94=11.928m2 12.0m2初步選定基礎(chǔ)底面面積 A=l X b=4X 3=12點(diǎn)且b=3m不需要再對fa進(jìn)行修正。5. 驗算持力層地基承載力基礎(chǔ)和回填土重為：Gkg d A (0.7 10 1.725 20) 12498KN偏心距：q 業(yè) 175 73 0.8 0.100m - 0.6m , Pkmin 0，滿足。Fk Gk 1815 4986基底最大壓力：Pkmax1 絲 1815 498 1Al124221.66KPa 1.2 fa( 268.98KPJ 安全所以，最后確定

12、基礎(chǔ)底面面積長 4m，寬3m。6. 計算基底凈反力取柱底荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值：F=2360KN M=228KNm, V=95KN凈偏心距M228 95 0.823600.13m基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力n,maxn,minF 1 6en,0 lb（2360 （14 36 0.13）4235.02kFa158.32kFa7. 基礎(chǔ)高度（采用階梯形基礎(chǔ)）柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗算（見下圖）V 一|一 7/ I15QU 15QD（。）l=4m，b=3m， at（b）圖2沖切驗算簡圖（a）柱下沖切；（b）變階處沖切oXii71bc 0.5m, ac 0.5m。初步選定基礎(chǔ)高度 h 800mm，分兩個臺

13、階，每個臺階均為400mm。 h0 =800-（ 40+10）=750mm （有墊層），ab at 2h00.5 2 0.75 2m b 3m，取 ab 2m因此，可得：amat ab2500200021250mm因偏心受壓，Pn取Pn,max 235.02KPa沖切力：2lacbbcF lPn,max二hb -h222240530.5235.020.7530.75222 2646.31 KN抗沖切力：0.7 hp ftamh00.71.01.271031.25 0.75833.44KN646.31KN，滿足8. 變階處抗沖切驗算atb11.5m， a11.9m， h01400 （ 40 10

14、）350mmabat2h011.52 0.352.2m b3m，取 ab2.2matab1.52.2a m1.85m222沖切力:FlPn, maxl ah1 bb b hh012 22 24 1.93 1.52235.020.3530.35222 2455.94 KN抗沖切力：0.7 hpftamh010.7 1.0 1.27 103 1.85 0.35575.63KN455.94KN，滿足9. 配筋計算選用的HPB235級鋼筋，fy 210N/mm2(1)( 1)基礎(chǔ)長邊方向，對于I -1截面(柱邊)，柱邊凈反力為lae()Pn,IP n ,minn,maxPn,min /158.324

15、0.5 (235.02 158.32)2 4201.46 kPa懸臂部分凈反力平均值:235.02 201.46218.24KPa彎矩： M124Pn,max巳,12l ae2b be124218.24 (40.5)2(2 3 0.5)724.06KN mAs,I724.06 1060.9fyhb 0.9 210 75025108.01mm對于截面川-川(變階處)，有cla1n廠Pn,mRi minPn, maxPn, min2l158.32 口235.02 158.322 4214.89KPa124124235.02 214.89(4 1.9)2 (2 3 1.5)310.02KN mAs

16、m0.9fyho1310.02 1060.9 210 35024686.62mm比較As和As,m，應(yīng)按As,配筋,實際配 18160則鋼筋根數(shù)：n需01197520,As 254 .52025090 mm25108.1mm ,所以配21根。(2)基礎(chǔ)短邊方向因為該基礎(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算，取Pn對于11-11 截面1 Pn. max2(柱邊)Pn.min1 235.02 158.32196.67KPa2AsII對于I V- I V截面-Pn(b24196.67 小 (3 24435.34KNMiiMii0.9fyhg(變階處)b2(2lac)0.

17、5)2 (24 0.5)435.34 1060.9 210 7503071.18mm2彎矩為AsIVMiv叫b24曾324182.53KNMiv182.53b)2(2i1.5)2 (21060.9fyh010.9 210 350ai)4 1.9)2759.33mm21420023071.8 mm ,所以配21根。比較AsII和AsIV ,應(yīng)按Asii配筋，實際配則鋼筋根數(shù)：n鵲0 1 21,As 153 .9213231.9 mm 210.基礎(chǔ)配筋大樣圖：見施工圖11.確定A、C軸柱子基礎(chǔ)底面尺寸由柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書得：6號題A、C兩柱子基底荷載分別如下。A 軸：Fk=1150KN,

18、MK=210KNm, VK=71KN。C 軸：Fk=1370KN, MK=271KNm, Vk=67KN0由前面計算得持力層承載力特征值a 224.15kPa計算基礎(chǔ)和回填土重Gk時的基礎(chǔ)埋深d=2.425mA0Fk d 224.15A軸基礎(chǔ)底面積為406.30m20.7 10 1.725 20基礎(chǔ)底面積按20%增大，即:A 1.2A)1.2 6.307.56m2初步選定基礎(chǔ)地面面積為lb 3 2.67.8m27.56m2，且 bV3m，不需要再對fa進(jìn)行修正C軸基礎(chǔ)底面面積為A0Fkg d13707.94m2224.15 0.7 10 1.725 20基礎(chǔ)底面積按20%：增大，即A 1.2A

19、)1.27.949.53m2初步選定基礎(chǔ)地面面積為Alb 32 3 9.6m2 9.5肅，且b=3m，不需要再對fa進(jìn)行修正。11.基礎(chǔ)沉降取準(zhǔn)永久荷載組合值為1815KN基礎(chǔ)底面平均附加應(yīng)力：P。,1815 498,p rmd16.23 2.425 153.39kPa12計算深度:Znb(2.50.41 nb) 3(2.5 0.41 n 3)6.18m，初定 Zn=7當(dāng) Z=0,sd 18 0.520 1 (2010) 0.2 (19.4 10) 0.122.94(Kpa)Z=1m,sz122.94(19.4 10)132.34(Kpa)Z=2m,sz232.34(19.4 10)0.4 (21 10)0.642.7(Kpa)Z=3m,sz342.7(21 10) 153.7(Kpa)Z=4m,sz4 53.7 (21 1