17基础工程课程设计

1《基础工程》课程设计任务书1设计资料1）基础类型：柱下独立基础。2）地形、拟建场地平整，无不良地质现象。3）工程地质资料。自上而下依次为：①杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾，承载力特征值70akfkPa。②粉土：厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值130akfkPa。③黏土：厚约1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值180akfkPa。④粉砂：厚约2.7m，承载力特征值195akfkPa。⑤砾砂：厚约3.0m，承载力特征值240akfkPa。⑥稍密卵石：厚约4.0m，承载力特征值440akfkPa。⑦中密卵石：厚约3.5m，承载力特征值700akfkPa。如图.1地层分布图所示：(单位：cm)图.1地层分布图各层地基岩土物理力学参数见表.1所示2表.1地基岩土物理力学参数表地层代号土名天然地基土重度3/kNm孔隙比e液性指数LI粘聚力/ckPa内摩擦角/压缩模量/sEMPa变形模量0/EMPa承载力特征值/akfkPa①杂填土18.0104.090②粉土20.00.650.825148.2130③黏土19.40.580.78341012.6180④粉砂18.31813.5195⑤砾砂20.02415240⑥稍密卵石21.03025440⑦中密卵石21.535327004）水文资料：地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表以下1.5m。5）上部结构资料：上部结构为多层全现浇框架结构，横向承重。框架柱截面尺寸为500500mmmm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网如图.2所示。图.2柱网平面布置图6）上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值见表.2所示，上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值见表.3所示。3表.2柱底荷载效应标准组合值题号/kFkN/kMkNm/kVkN混凝土标号钢筋等级A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴------197515481187140100198464844C25HRB4002103216151252164125221556052C30HRB3353109017301312190150242626657C25HRB4004115018151370210175371717367C30HRB3355121818731433235193397808374C25HRB4006128218831496257218325869083C30HRB3357133919701560284242355969589C25HRB400814022057161823126637710210498C30HRB3359153421401677335288402109113106C25HRB40010159822051727365309428120117114C30HRB335表.3柱底荷载效应基本组合值题号/kFkN/kMkNm/kVkN混凝土标号钢筋等级A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴------1126820121543182130257606258C25HRB4002134221001628213163287727867C30HRB3353141722491706247195315818674C25HRB4004149523601781273228482929588C30HRB335515832435186330625151610410896C25HRB4006166724481945334283423112117108C30HRB3357174125612028369315462125124116C25HRB4008182326742103300346490133135128C30HRB3359199427822180436374523142147138C25HRB40010207728672245475402556156152148C30HRB3357）材料：混凝土等级C25-C30，钢筋HPB300、HRB335、HRB400级。2设计分组根据以上所给资料及学生人数，可划分若干个组，如：第一组共10人，基础持力层选用③土层，设计A轴柱下基础，/1.0lb；第二组共10人，基础持力层选用④土层，设计B轴柱下基础，/1.2lb；第三组共10人，基础持力层选用③土层，设计C轴柱下基础，/1.5lb。第四组共10人，基础持力层选用③土层，设计B轴柱下基础，/1.3lb。3设计要求每人根据所在组号和题号，完成各自要求的轴线柱下独立基础设计。只要求根据所给荷载确定其他轴线基础底面尺寸，以便完成整体基础平面布置图。4设计内容设计柱下独立基础，包括确定基础埋深，基础底面尺寸确定，对基础进行结构内力4分析，强度计算，确定基础高度，进行配筋计算并满足构造设计要求，编写设计计算书。绘制基础施工图，包括基础平面布置图，基础大样图，并提出必要的技术说明。5设计成果A设计计算书1）确定地基持力层和基础埋置深度；2）确定基础底面尺寸，验算地基承载力；3）对基础进行抗冲切承载力验算，确定基础高度；4）对基础进行正截面受弯承载力颜色，确定基础底板配筋。B设计图1）基础平面布置图（A2图纸），附必要的技术说明；2）独立基础大样图（A2图纸），附必要的技术说明。设计图可以手绘亦可CAD绘图，线型、比例、标准等均应符合制图规范。要求：分析过程详细，计算步骤完整，设计计算书的编写应具有条理性，图样整洁清晰。6参考文献[1]《基础工程》，陈小川等编著，机械工业出版社，2013.[2]《基础工程简明设计手册》，郭继武主编，机械工业出版社，2008.[3]GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》，中国建筑工业出版社，2011.[4]GB50009-2012《建筑结构荷载规范》，中国建筑工业出版社，2012.[5]GB50010-2010《混凝土结构设计规范》，中国建筑工业出版社，2010.5一、设计资料2号题B轴柱底荷载：①柱底荷载效应标准组合值:KNVmKNMKNFKKK60,125,1615②柱底荷载效应基本组合值:KNVmKNMKNF78,163,2100持力层选用号黏土层，厚约1.5米，承载力特征值Kpafak180，框架柱截面尺寸为500mm500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。二、独立基础设计1.选择基础材料基础采用C30混凝土，HRB335级钢筋。2.选择基础埋置深度根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。拟建厂区地下水对混凝土结构无侵蚀性，地下水位于地表下1.5m。取基础底面高时最好取至持力层下0.5m，本设计取号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为0.5+1.2+0.5=2.2m，预估基础高度0.8m。由此得基础剖面示意图，如图1.1图1.1基础剖面示意图63.求地基承载力特征值af根据全风化砂质泥岩，查表得b=0.3，d=1.6。基底以上土的加权平均重度为：3/23.162.2)104.19(5.0)1020(2.0201185.0mKNm由于持力层为粘土，地基承载力特征值为：Kpafak180持力层承载力特征值af（先不考虑对基础宽度修正值）为Kpadffmdaka15.224)5.02.2(23.166.1180)5.0(上式d按室外地面算起。4.初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：KNVmKNMKNFKKK60,125,16153.1bl计算基础和回填土重KG时的基础埋置深度为md425.2)65.22.2(21基础底面积为2084.87.010-725.12015.2241615mdfFAGaK由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即2061.1084.82.12.1mAA初步选定基础底面积2261.1036.107.38.2mmblA，且b=2.8m3m不需要再对af进行修正。5.验算持力层地基承载力基础和回填土重为7KNdAGGK90.28436.10)7.010725.120(偏心距mlmGFMeKKKK62.06091.09.28416158.060125KminP0，满足要求。KNKNAGFPKKK98.268f2.145.2107.3091.06136.1090.2841615)le61(amax）（故最后确定基础底面面积长3.7m，宽2.8m。6.计算基底反力取柱底荷载效应基本组合设计值：KNVmKNMKNF78,163,2100静偏心距为：mNMek11.021008.0781630基础边缘处的最大和最小净反力为：KpalelbFPko86.23854.166maxmin)7.311.061(36.102100)61(7.基础高度的确定（1）柱边基础截面抗冲切验算（图1.2a）8（a）（b）图1.2冲切验算简图（a）柱下冲切（b）变阶处冲切取l=3.7m,b=2.8m,mambacct5.0,5.0,初步选定基础高度h=800mm，分两个台9阶，每阶段高度均为400mm。)(750220408000有垫层mmh，则取mmhaatb8.20.275.025.020。取ba=2.0m。因此，可得mmaaabtm1250220005002)(因为偏心受压，Kpappn86.238max取，冲切力：200max,)22()22(hbbbhalpFccnlKN27.530)75.025.028.2(8.2)75.025.027.3(86.2382抗冲切力为KNKNhafmthp27.53044.93875.025.11043.10.17.07.030因此满足要求。（2）变阶处抗冲剪验算（图1.2b）由于有则取mmhaatb8.21.27.04.12011所以取mab9.11，maaabtm65.129.14.121冲切力为2011011max,)22()22(hbbbhalpFnlKN58.338)35.024.128.2(8.2)35.029.127.3(86.2382抗冲切力为KNKNhafmthp58.33808.57835.065.11043.10.17.07.030因此满足要求。108.配筋计算（图1.4）选用HPB335钢筋，2/300mmNfy。1)基础长边方向对于Ⅰ-Ⅰ截面，柱边净反力为)(2min,max,min,,nnlnInpplalppKpa59.207)54.16686.238(7.325.07.354.166悬臂部分净反力平均值为KpappInn23.223)59.20786.238(21)(21,max,弯矩为)2())(2(2412,max,1ccInnbbalppMmKN99.580)5.08.22()5.07.3(23.2232412钢筋的面积为2601,1.28697503009.01099.5809.0mmhfMAyIS对于Ⅲ-Ⅲ截面（变阶处），有)(2min,max,1min,3,nnnnpplalppKpa27.221)54.16686.238(7.329.17.354.166弯矩为)2())(2(241121,max,3bbalppMInnm10.209)4.18.22()9.17.3(27.2212412KN钢筋的面积为26033,7.22123503009.01010.2099.0mmhfMAyS因此比较3sA和1sA，应取1sA配筋，实际配200@16，则钢筋根数为111512002800n配筋面积为1,22s