基礎(chǔ)工程設(shè)計

1、«基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書及指導(dǎo)書適用課程：基礎(chǔ)工程土力學與地基基礎(chǔ)單位：襄樊學院建筑工程學院2012.2基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名 學號 專業(yè)（一）上部結(jié)構(gòu)資料某框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)圖如下，邊柱與角柱截面為400*400mm 2,中柱截面為500*500 mm2,柱間距均為6m。F1= （600+學號后兩位數(shù)字）kN=, F2= （1100+學號后兩位數(shù) 字）kN=, F3= （2000+學號后兩位數(shù)字） kN=。T主- F1F2F2F1F2F3F3F2F2上 F2i F1（二）地質(zhì)資料經(jīng)探測，地層巖性及土的物理力學性質(zhì)如下表。地下水埋深為5m,無腐蝕性。層 號土名狀態(tài)密實 度厚度密度含

2、水 量孔隙 比c(kpa)IpIl壓縮 系數(shù)標貫 擊數(shù)壓縮 模量mg/cm3%Mpa-1N63.5MPa1人工 填土可塑稍密見下表2.022粉土可塑中密見下 表2.02210.651870.210.211283粉質(zhì) 粘土軟塑中密52.0123.90.751418.2120.820.356.65.64粉土可塑中密22.02250.6662011.45粉土可塑密實未揭 開2.02250.615.42820.4填土層和粉土層的厚度（單位：m）分別為:學號1-1011-2021-3031-4041-5051-6061-7071-8081-90填土2.02.02.01.51.51.51.01.01.0粉

3、土3.54.04.54.04.55.05.05.56.0根據(jù)學號，選擇填土層厚度為 ,粉土層厚度為二（三）設(shè)計內(nèi)容：方案一：鋼筋混凝土柱下獨立基礎(chǔ)；方案二：柱下條形基礎(chǔ)方案三：樁基礎(chǔ)柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計步驟及內(nèi)容1 .選擇持力層，設(shè)定埋深2 .計算地基承載力特征值，并修正3 .計算基礎(chǔ)所需底面尺寸4 .計算各基礎(chǔ)的沉降量（只考慮正交方向相鄰基礎(chǔ)的影響），并驗算沉降差是否滿足要求，如不滿足要求則調(diào)整基礎(chǔ)大小后再驗算5 .驗算軟弱層強度，調(diào)整基礎(chǔ)埋深6 .設(shè)計各基礎(chǔ)剖面，并計算配筋7 .繪制施工圖。要求：1.計算書要求手寫，采用 A4白紙，字跡工整，計算步驟齊全，內(nèi)容完整，計算簡圖 線條清晰，比例正確

4、；2 .圖紙要求手繪、電腦繪制都可以，用A3紙打印，包括一張基礎(chǔ)平面布置圖，一張基礎(chǔ)剖面及平面配筋詳圖。圖紙出現(xiàn)兩份及兩份以上雷同者，包括原創(chuàng)者，成績均為不及 格。3 .上交成果時，任務(wù)書、計算書、圖紙依序裝訂在一起。柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計范例鋼筋混凝土柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計2、1、1選擇持力層因為下臥層有軟弱層，故基礎(chǔ)要淺埋，基礎(chǔ)埋深d=2米?；炷翉姸鹊燃墸篊20, fc=9.60N/mm2鋼筋級別：HRB335, fy=300N/mm2基礎(chǔ)與覆土的平均容重： 20.00kN/m3作用力位置標高：0.000m基礎(chǔ)混凝土保護層厚度：45mm2、1、2計算地基承載力特征值，并修正承載力特征值：標貫數(shù)為12

5、,由此查表計算可知：e180 140., C承載力 fak=（12 1 0） 140=156kpa15 10查表有深度修正系數(shù)為2所以 fafak b (b 3) d m(d 0.5)=156 2 20.2 (2 0.5) 216.6kpa2、1、3計算基礎(chǔ)所需底面尺寸有三種荷載設(shè)計值 F1=735KNF2=1435KNF3=2035KN荷載標準值分別為 FK1=544.44KNFK2=1062.96KNFK3=1507.41KNf又有公式bFFkfa 20 d方柱下基礎(chǔ)底面選擇方形，帶入上面數(shù)據(jù)就有：對應(yīng)的基礎(chǔ)尺寸最小值為1.7558m2.4534m2.9216m初選基礎(chǔ)地面寬度 b為： 1

6、.8m2.5m 3m2、1、4驗算軟弱層強度和沉降量基底處總豎向力 Fk+Gk(KN尸F(xiàn)k 20 b2 d帶入數(shù)據(jù)得總豎向力分別為：674.04KN1312.96KN1867.41KN基底平均壓力Pk(kpa):PkFk Gkb2帶入數(shù)據(jù)得 Pk 分別為：208.038 kpa 210.074 kpa 207.490kpa可見：Pk均小于地基承載力特征值fa=216.6kpa ,所以持力層承載力驗算通過，后面由于調(diào)整沉降差改變了基礎(chǔ)尺寸，再做驗算。又有：-Es1- 1.43，Es2 5.6z/b分別為:31.671.8查表內(nèi)插法計算0=23+ (25-23)/2*(1.43-3)=21.43t

7、an 0=0.39247下臥層頂面的附加應(yīng)力b z (kpa)為:2b2 (Pk cd)Z9，(b 2 z tan )帶入數(shù)據(jù)計算分別為：31.464kpa44.993kpa52.445kpa下臥層自重應(yīng)力(T cz ( kpa):czm 7d zcz 20.2 (2 3) 101kpa下臥層 md z101(2 3)20.2kpa又有下臥層標貫數(shù)6.6,所以180 140fak 1405(6.6 10) 112.8kpa修正承載力:fa fak b (b 3) d m(d 0.5) 112.8 2 20.2 (2 0.5)294.6kpa而 立+ez=132.464kpa, 145.993k

8、pa , 153.445kpa,均小于faz=294.6kpa ,所以下臥層承載力驗算通過。持力層圖的變形模量Eo=8 ,泊松比u=0.4 ,柔性基礎(chǔ)影響系數(shù) Wm=0.95 *由于F2的相鄰基礎(chǔ)情況有兩種，故記作 F21 , F22F1=734.6KN ,F21=1434.6KN ,F3=2034.6KN ,1434.6KNnnmE0 b帶入四組數(shù)據(jù)分別得:0.05542 ,0.0399 ,0.03325 ,0.0399jk22121 0.42E0L 860.00557所以，各個基礎(chǔ)的沉降量 Sjj Fj jk Fk ,帶入數(shù)據(jù)有:56.69174mm , 76.7582mm ,102.95

9、8mm , 80.6575mm查表得相鄰基礎(chǔ)沉降差小于0.002L=0.0026000=12mm ,調(diào)整基礎(chǔ)尺寸， 修正后基礎(chǔ) 尺寸b(m)b1=1.8m, b21=3.2m, b3=5.4m, b22=3.4m修正后8 nn(mm/KN)分別為：nn 1 mE0 b0.02933823565.50557699mm,0.055416667 ,0.031171875 ,0.018472222 ,修正后 8 JK(mm/KN) =0.005570423所以修正基礎(chǔ)尺寸后沉降:56.6917413mm,64.23682034mm, 72.89115313mm沉降差均小于限值，符合要求。*具體下臥層沉

10、降量計算見計算表39列至51歹U。根據(jù)改變后的基礎(chǔ)尺寸，再一一驗算前面的指標:2.基底處總豎向力Fk+Gk(KN)= Fk20 b d ：674.041472.562673.811525.36基底平均壓力Pk(kpa):Fk Gkb2208.038409143.804976991.694356131.9518134Pk前計算得知：fa216.6kpa,可見Pkfa持力層承載力驗算通過。下臥層頂面的附加應(yīng)力d z (kpa)為:b (P )z d嗎，帶入數(shù)據(jù)計算分別為:(b 2 z tan )231.463915634.3162965524.87212731.95658231進而求得：z cz

11、z 101132.463916135.3162965125.87213132.9565823前面計算得知：fa294.6kpa，可見z cz fa下臥層承載力驗算通過。2、1、5設(shè)計基礎(chǔ)剖面，并計算配筋地基凈反力設(shè)計值 Pj (kpa) ,Pj匚 帶入數(shù)據(jù)可得結(jié)果分別為:b2226.85 kpa ,140.14 kpa , 69.79 kpa ,124.13 kpa ,要考慮tan0.25這個條件，綜合考慮：取h值分另1J為350mm , 610mm , 1050mm , 650m ,保護層厚度 45mm ,則 ho=305mm , 565mm , 1005mm , 605mm ,b0 2 h

12、0 分別為 1010 mm , 1530mm ,2410mm ,1610mm由此可見：b bo 2 ho求抗沖切面積A1,由公式：Aib 0.42 Th0)0.42得A1分別為0.555 m ,21.975 mh。)225.838 m22.242 m所以 F1PjA1,125.897KN, 276.738KN,407.417KN,278.307KN而抗沖切力F (KN):F 0.7 hp ft (0.4 h0)h0468.1793KN, 320.031KN帶入數(shù)據(jù)有：165.5693KN, 320.031KN,由此可見Fl均小于對應(yīng)的F值，抗沖切驗算通過tan1 b04,所以tan 值分別為:

13、2h02.295081972.4778761062.48756222.479338843滿足條件：tan 2.5值分另1J為 66.5 ,68.0 ,68.1 ,68.0(b 0.4) (b 0.4)AI234：4帶入修正后的不同的基礎(chǔ)地面尺寸得：（m2）0.772.527.252.85計算梯形的形心至柱邊的距離:Lo(b 0.4)(2 b 0.4),帶入數(shù)據(jù)得: 6 (b 0.4)0.4242m ,0.8815m ,1.6092m ,0.9474m于是：M pj A234 I0 ,帶入數(shù)據(jù)分別為：74.1 KN*m , 311.3KN*m , 814.2KN*m335.2KN*m計算配筋：鋼

14、筋為 HRB335級，fy=300N/mm 2 ,AMAs ,0.9fy ho帶入數(shù)據(jù)得四種底面的鋼筋面積分別為： 2222899.9 mm , 2040.6 mm ,3000.5 mm ,2051.8 mm 。選擇鋼筋：1220(As=943mm2) ,20150(As=2095mm2)24150(As=3016mm2) , 20150(As=2095mm2)其中括號內(nèi)為實配鋼筋面積。鋼筋混凝土柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計F1F2(1)F3F2(2)由于計算沉降F2有區(qū)別，故區(qū)分開選擇持 力層基礎(chǔ)埋深d(m)2222重要公式備注計算地 基承載 力特征 彳l(kpa)標貫擊數(shù)101512特征值fak(kp

15、a)140180156深度修正系數(shù)2加權(quán)平均重度20.2承載力特征值fa(kpa)216.6216.6216.6216.6fa=fak+ m*r m*(d-0.5)基礎(chǔ)底 面尺寸(m)荷載F(KN)735143520351435FK(KN)544.4441062.9631507.4071062.963基礎(chǔ)計算尺寸(m)1.7562.4532.9222.453b>=sqrt ( Fk/ (fa-20*d )基礎(chǔ)底面寬度b(m)1.802.503.002.50修正后基礎(chǔ)尺寸b(m)1.803.205.403.40持力層 及下臥荷載值Fk(KN)544.4441062.9631507.4071

16、062.963基底處總豎向力 Fk+Gk(KN)674.041472.562673.811525.36層強度 及沉降 量驗算基底平均壓力Pk(kpa)208.038143.80591.694131.952Pk= (Fk+Gk) /power(b,2)持力層承載力結(jié)論通過通過通過通過壓縮模量Es18壓縮模量Es25.6Es1/Es21.43軟弱層距離z(m)3z/b1.671.201.00Es1/Es23923Es1/Es25925921.43tan 00.3924711下臥層附加應(yīng)力b z (kpa)31.46434.31624.87231.957az = bT (Pk b cd ) / (b

17、+2*z* tan 8) 2下臥層自重應(yīng)力b cz (kpa)101下臥層rm20.2rm= o- cz/ (d+z)下臥層標貫數(shù)6.6下臥層fak(kpa)112.8下臥層承載力特征值faz (kpa)294.6faz=fak+2.0*rm* (d-0.5)0- z+ 0- cz132.464135.316125.872132.957均小于faz=294.6下臥層承載力結(jié)論通過通過通過通過持力層圖的變形模量 Eo8泊松比u0.4柔性基礎(chǔ)影響系數(shù) WcWoWm0.561.120.95Fn734.61434.62034.61434.6S nn(mm/KN)0.05540.03990.03330.

18、0399S nn=(1-power(u,2)/Eo/b*WmS JK(mm/KN)0.00560.00560.00560.0056 jk=(1-power(u,2)/Eo/3.1415/6沉降量(mm)56.69276.758102.95880.657s=SjjFj+ SjkFk修正后基礎(chǔ)尺寸b(m)1.803.205.403.40修正后 S nn(mm/KN)0.05540.03120.01850.0293S nn=(1-power(u,2)/Eo/b*Wm修正后 S JK(mm/KN)0.00560.00560.00560.0056 jk=(1-power(u,2)/Eo/3.1415/6

19、修正基礎(chǔ)尺寸后沉降(mm)56.691764.236872.891265.5056相鄰基礎(chǔ)沉降差小于 12mm基地附加壓力po (KN/m2)226.73140.1069.77124.10柔性基礎(chǔ)角點沉降s ( mm)24.0026.3622.15s=(1-power(u,2)*Wc*F/b/Eo柔性基礎(chǔ)中點沉降s(mm)47.9952.7244.31s=(1-power(u,3)*Wo*F/b/Eo柔性基礎(chǔ)平均沉降量 s(mm)40.7144.7237.58s=(1-power(u,4)*Wm*F/b/Eo下臥層土的壓縮系數(shù)a0.35下臥層土的壓縮模量 Eo5600000l/b1111z/b1.6670.9380.5560.882應(yīng)力系數(shù)ac0.1070.1830.2270.190附加應(yīng)力b z(kpa)97.274102.53563.28994.208o- z=4ac o- oz/b4.4442.5001.4812.353應(yīng)力系數(shù)ac0.02230.06040.12330.0663附加應(yīng)力b z(kpa)20.23533.85734.40932.929軟弱層沉降量s(mm)58.75568.19648.84963.569s3= (a / 11+ e) * b z*hi設(shè)計基 礎(chǔ)剖面 及配筋 計算地基凈反力設(shè)計值Pj (kpa)226.852