地基基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書+任務(wù)書(同名5083)

《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)1.1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：①雜填土：厚約0.5m，含部分建筑垃圾；②粉質(zhì)粘土：厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值=130；③粘土：厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值=180；④全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖：厚2.7m,承載力特征值=240⑤強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖：厚3.0m,承載力特征值=300⑥中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖：厚4.0m,承載力特征值=6203、水文資料為：地下水對(duì)混凝土無侵蝕性。地下水位深度：位于地表下1.5m。4、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)布置見下圖：上部結(jié)構(gòu)作用在柱底的荷載標(biāo)準(zhǔn)值見表2：上部結(jié)構(gòu)作用在柱底的荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值見表3：注：①強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化的巖石，可參照所風(fēng)化成的相應(yīng)土類取值，其他狀態(tài)下的巖石不修正；②地基承載力特征值按建筑地基規(guī)范附錄深層平板載荷試驗(yàn)確定時(shí)取0?；A(chǔ)底面尺寸的確定：確定基礎(chǔ)底面尺寸時(shí)，首先應(yīng)滿足地基承載力要求，包括持力層土的承載力計(jì)算和弱弱下臥層的驗(yàn)算；其次，對(duì)部分建（構(gòu)）筑物，仍需考慮地基變形的影響，驗(yàn)算建（構(gòu)）筑物的變形特征值，并對(duì)基礎(chǔ)底面尺寸作必要的調(diào)整。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》根據(jù)“所有建筑物的地基計(jì)算均應(yīng)滿足承載力”的基本原則，按持力層的承載力特征值計(jì)算所需的基礎(chǔ)底面尺寸。要求符合下式要求：式中：——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值；——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值；——修正后的地基承載力特征值。（1）軸心荷載作用下的基礎(chǔ)：由：得：式中：——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面處的豎向力值；——基礎(chǔ)及回填土的平均重度，一般取20,地下水位以下取10；d——基礎(chǔ)平均埋深（m）；A——基底面積（m2）；按上式計(jì)算出A后，先選定或，再計(jì)算另一邊長，使，一般取。必須指出，在按上式計(jì)算A時(shí)，需要先確定修正后的地基承載力特征值，但值又與基礎(chǔ)底面尺寸A有關(guān)，也即上式中的A與都是未知數(shù)，因此，可能要通過反復(fù)試算確定。計(jì)算時(shí)，可先對(duì)地基承載力只進(jìn)行深度修正，計(jì)算值；然后按計(jì)算所得的,考慮是否需要進(jìn)行寬度修正，使得A、間相互協(xié)調(diào)一致。（2）偏心荷載作用下的基礎(chǔ)：偏心荷載作用下的基底壓力計(jì)算公式：當(dāng)偏心矩時(shí)，基礎(chǔ)邊緣的最大壓力按下式計(jì)算：式中——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面處的力矩值（KN）；——基礎(chǔ)底面的抵抗矩（m3）；——偏心矩，（m）；——力矩作用方向的矩形基礎(chǔ)底面邊長(m)；b——垂直于力矩作用方向的矩形基礎(chǔ)底面邊長(m)；——偏心荷載作用點(diǎn)至最大壓力作用邊緣的距離(m)，。偏心荷載作用下，按下列步驟確定基礎(chǔ)底面尺寸：①先不考慮偏心，按軸心荷載條件初步估算所需的基礎(chǔ)底面積；②根據(jù)偏心距的大小，將基礎(chǔ)底面積增大（10～30）%，并以適當(dāng)比例選定基礎(chǔ)長度和寬度，即取基礎(chǔ)寬度b為：式中：為基礎(chǔ)的長寬比，，對(duì)矩形截面，一般取；③由調(diào)整后的基礎(chǔ)底面尺寸計(jì)算基底最大壓力和最小壓力，并使其滿足和的要求。如不滿足要求，或壓力過小，地基承載力未能充分發(fā)揮，應(yīng)調(diào)整基礎(chǔ)尺寸，直至最后確定合適的基礎(chǔ)底面尺寸。通常，基底的最小壓力不宜出現(xiàn)負(fù)值，即要求偏心距，但對(duì)于低壓縮性土及短暫作用的荷載，可適當(dāng)放寬至。4、軟弱下臥層的驗(yàn)算：當(dāng)?shù)鼗鶋嚎s層范圍內(nèi)存在有軟弱下臥層時(shí)，應(yīng)按下式驗(yàn)算軟弱下臥層承載力：式中：——軟弱下臥層頂面處的附加壓力設(shè)計(jì)值；——軟弱下臥層頂面處土的自重壓力標(biāo)準(zhǔn)值；——軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力設(shè)計(jì)值。當(dāng)上層土與下臥土層的壓縮模量比值大于或等于3時(shí)，對(duì)條形基礎(chǔ)和矩形基礎(chǔ)，上式中的值可按式簡化計(jì)算：式中：b——矩形基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)底邊的寬度(m)；——矩形基礎(chǔ)底邊的長度(m)；——基埋深范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度（）；z——基礎(chǔ)底面至軟弱下臥層頂面的距離(m)；——為地基壓力擴(kuò)散角，可按表5采用；地基壓力擴(kuò)散角表50.250.5035106°10°20°23°25°30°注：①為上層土壓縮模量，為下層土壓縮模量；②時(shí)取，必要時(shí)，宜由試驗(yàn)確定；時(shí)值不變。選擇基礎(chǔ)底面尺寸后，必要時(shí)還要對(duì)地基的變形或穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。地基變形驗(yàn)算：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》按不同建筑物的地基變形特征，要求：建筑物的地基變形計(jì)算值，不應(yīng)大于地基變形允許值，即：式中：——地基變形計(jì)算值，為地基廣義變形值，可分為沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜等；——地基變形允許值，它是根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用條件和地基土的類別而確定的,其值請(qǐng)參見《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2002）中的表5.3.4。對(duì)于因建筑地基不均勻、荷載差異大及體形復(fù)雜等因素引起的地基變形，在砌體承重結(jié)構(gòu)中應(yīng)由局部傾斜控制；在框架結(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)中應(yīng)由相鄰柱基的沉降差控制；在多層、高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)中應(yīng)由傾斜值控制。一般建筑物在施工期間完成的沉降量，對(duì)于砂土可認(rèn)為其最終沉降量已基本完成，對(duì)于低壓縮性粘性土可認(rèn)為已完成最終沉陷量的50％一80%，對(duì)于中壓縮粘性土可認(rèn)為已完成20％一50%，對(duì)于高壓縮粘性土可認(rèn)為已完成5％一20％。根據(jù)預(yù)估的沉降量，可預(yù)留建筑物有關(guān)部分之間的凈空，考慮連接方法和施工順序等?；A(chǔ)高度的確定：基礎(chǔ)高度由柱邊抗沖切破壞的要求確定，設(shè)計(jì)時(shí)先假設(shè)一個(gè)基礎(chǔ)高度h，然后再驗(yàn)算抗沖切能力。中心荷載作用下：式中——受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當(dāng)時(shí)，取1.0；當(dāng)時(shí)，取0.9；其間按線性內(nèi)插法取用；——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度；——沖切破壞錐體最不利一側(cè)計(jì)算長度；——沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面的上邊長，當(dāng)計(jì)算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時(shí)，取柱寬；當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時(shí)，取上階寬；——沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面在基礎(chǔ)底面積范圍內(nèi)的下邊長，當(dāng)沖切破壞錐體的底面落在基礎(chǔ)底面以內(nèi)（圖2-2b），計(jì)算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時(shí)，取柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效高度；當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時(shí)，取上階寬加兩倍該處的基礎(chǔ)有效高度。當(dāng)沖切破壞錐體的底面在方向落在基礎(chǔ)底面以外，即時(shí)（圖2-2c),；——扣除基礎(chǔ)自重及其上土重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的地基土單位面積凈反力；——沖切驗(yàn)算時(shí)取用的部分基底面積（圖2—2b、c中的陰影面積）；——相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)作用在上的地基土凈反力設(shè)計(jì)值。偏心荷載作用下：與中心荷載作用下基礎(chǔ)底板厚度計(jì)算基本相同，只需將公式中的用基礎(chǔ)邊緣處最大地基土單位面積凈反力代替即可；式中：——靜偏心距，?；A(chǔ)底板配筋：由于單獨(dú)基礎(chǔ)底板在地基凈反力作用下，在兩個(gè)方向均發(fā)生彎曲，所以兩個(gè)方向都要配受力鋼筋。鋼筋面積按兩個(gè)方向的最大彎矩分別計(jì)算。中心荷載作用下:圖2-3中各種情況的最大彎矩計(jì)算公式：柱邊（I-I截面）：柱邊（Ⅱ-Ⅱ截面）：階梯高度變化處（Ⅲ—Ⅲ截面）：階梯高度變化處（IV-IV截面）：根據(jù)以上所算截面彎矩及對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)有效高度，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）正截面受彎構(gòu)件承載力計(jì)算公式，可以求出每邊所需鋼筋面積，或按下式簡化計(jì)算：(2)偏心荷載作用下：偏心受壓基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算時(shí)，只需將中心受壓計(jì)算公式中的換成偏心受壓時(shí)柱邊（或變階面處）基底設(shè)計(jì)反力（或）與的平均值（或）即可（圖2-4、5）。1.2現(xiàn)澆柱下獨(dú)立基礎(chǔ)構(gòu)造要求：1、基礎(chǔ)邊緣高度：錐形基礎(chǔ)邊緣高度一般不小于200mm，階梯形基礎(chǔ)每個(gè)臺(tái)階高度一般為300～500mm。2、基底墊層：墊層厚度不宜小于70mm，墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為C10；常做100mm厚C10素混凝土墊層，每邊各伸出基礎(chǔ)100mm。3、鋼筋：底板受力鋼筋直徑不小于10mm，間距不大于200mm，也不宜小于100mm；當(dāng)基礎(chǔ)的邊長大于或等于2.5m時(shí)，底板受力鋼筋長度可減短10%，并宜均勻交錯(cuò)布置。4、底板鋼筋的保護(hù)層：當(dāng)有墊層時(shí)不小于40mm，無墊層時(shí)不小于70mm。5、混凝土：混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。錐形基礎(chǔ)和階梯形基礎(chǔ)在滿足上述構(gòu)造要求時(shí)，可按圖2-7要求。6、基礎(chǔ)插筋：現(xiàn)澆柱基礎(chǔ)中應(yīng)留出插筋，插筋在柱內(nèi)的縱向鋼筋連接以優(yōu)先采用焊接或機(jī)械連接