柱下独立基础设计

柱下独立基础设计2课程设计说明书课程名称：基础工程课程设计设计题目：柱下独立基础设计专业：建工班级：建工0903学生姓名:邓炜坤学号:0912080319指导教师:周友香湖南工业大学科技学院教务部制2011年12月1日3引言“土力学与地基基础”课程是土木工程专业及相关专业的主干课程，也是重要的专业课程。“土力学与地基基础课程设计”是“土力学与地基基础”课程的实践教学环节，着手提高学生的综合应用能力，主要为了巩固与运用基础概念与基础知识、掌握方法以及培养各种能力等诸多方面。作为建筑类院校专业课的一种实践教学环节，课程设计师教学计划中德一个有机组成部分；是培养学生综合运用所学各门课程的基本理论、基本知识和基本技能，以分析解决实际工程问题能力的重要步骤；是学生巩固并灵活运用所学专业知识的一种比较好的手段；也是锻炼学生理论联系实际能力和提高学生工程设计能力的必经之路。课程设计的目的是：1.巩固与运用理论教学的基本概念和基础知识2.培养学生使用各种规范及查阅手册和资料能力3.培养学生概念设计的能力4.熟悉设计步骤与相关的设计内容5.学会设计计算方法6培养学生图子表达能力7.培养学生语言表达能力8.培养学生分析和解决工程实际问题的能力4目录一、设计资料二、独立基础设计1、选择基础材料2、选择基础埋置深度3、计算地基承载力特征值4、初步选择基底尺寸5、验算持力层的地基承载力6、软弱下卧层的验算7、计算基底净反力8、验算基础高度9、基础高度（采用阶梯形基础）10、地基变形验算11、变阶处抗冲切验算12、配筋计算13、基础配筋大详图14、确定A、B两轴柱子基础底面尺寸15、A、B两轴持力层地基承载力验算16、设计图纸5柱下独立基础课程设计一、设计资料3号题○B轴柱底荷载：○1柱底荷载效应标准组合值：FK=1720KN，MK=150KN·m，VK=66KN。○2柱底荷载效应基本组合值：F=2250KN，M=195KN·m，V=86KN。持力层选用○4号土层，承载力特征值fak=240kPa，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C25混凝土，HPB235级钢筋，预估基础高度0.8m。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。①号土层：杂填土，层厚约0.5m，含部分建筑垃圾。②号土层：粉质粘土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130kPa。③号土层：粘土，层厚1.5m，稍湿，承载力特征值fak=180kPa。④号土层：细砂，层厚3.0m，中密，承载力特征值fak=240kPa。⑤号土层：强风化砂质泥岩，很厚，中密，承载力特征值fak=300kPa。拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位深度：位于地表下1.5m。取基础地面高时最好至持力层下0.5m，本设计取○4号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础地面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m。由此得到基础剖面示意图如下图所示。6基础剖面简图3.求地基承载力特征值fa根据细沙e=0.62，查表得b=2.0，d=3.0。基地以上土的加权平均重度为7.35.0115.14.92.010-201205.018）（m=13.683mKN持力层承载力特征值fa（先不考虑对基础宽度修正）为akaff+mηd（d-0.5)=240+3.0×13.68×(3.7-0.5)=371.33KPa上式d按室外地面算起。4.初步选择基础尺寸取柱底荷载标准值：FK=1720KN，MK=150KN·m，VK=66KN。计算基础和回填土GK时的基础埋置深度为d=)15.47.3(21=3.925m基础底面积为A0=246.520725.1102.233.3711720mdfFGak7由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即A=1.2A0=1.2×5.46=6.56m2初步选定基础地面面积272.64.28.2mlbA，且b=2.4m3m不需要再对fa进行修正。5.验算持力层地基承载力基础和回填土重为KNdAGGk32.39056.6)20725.1105.2(偏心距为mGFMekkkk096.032.21108.20232.39017208.066150ml47.06minkp0，满足要求。基地最大压力：kPaleAGFPkkkk95.387)8.2096.061(56.632.3901720)61(max1.2fa(=445.60kPa)所以，最后确定基础底面长2.8m，宽2.4m。6.计算基地净反力取柱底荷载效应基本组合值：F=2250KN，M=195KN·m，V=86KN。净偏心距为22508.0861950NMen=0.12m基础边缘处的最大和最小净反力为kPakPannnlelbFP82.42177.2470maxmin)8.212.061(8.22250)61(7.基础高度（采用阶梯型基础）8柱边基础截面抗冲切验算（如下图）冲切验算简图（柱下冲切）冲切验算简图（变阶处冲切）l=2.8m，b=2.4m，mambacct5.0,5.0。初步选定基础高度h=800mm，分两个台阶，每个台阶均为400mm。0h=800-（40+10）=750mm（有垫层），则mhaatb25.15.020b=2.4m取mab2.因此，可得mmaaabtm1250220005002因偏心受压，np取maxnp=421.87kPa，所以冲切力为KNhbbbhalPFlccn12.388])75.025.024.2(4.2)75.025.028.2[(87.421])22()22[(2200max9抗冲切力为07.0hafmthp0.7×1×1.25×103×1.25×0.75=820.31KN323.44KN满足要求。8.变阶处抗冲切验算由于有mbat2.11，ma4.11，mmh3505040001所以9.135.022.1201haatbb=2.4m取mab9.1。因此，可得maaabtm55.129.12.12冲切力为KNhbbbhalPFln06.329])35.022.124.2(4.2)35.024.128.2[(87.421])22()22[(220101max抗冲切力为KNhafmthp69.47435.155.11025.117.07.030329.06KN满足要求。9.配筋计算10选用HPB235级钢筋，2210mmNfy。（1）基础长边方向。对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边），柱边净反力为kPapplalppnncnnI36.35059.10277.247)77.24787.421(6.55.08.277.247)(2minmaxmin悬臂部分净反力平均值为kPappnIn12.386)36.35087.421(21)(21max弯矩为mKNbbalPPMccnInI07.4513.53.22412.386)2())(2(24122max112601.31827502109.01007.4519.0mmhfMAyIsI对于截面Ⅲ-Ⅲ（变阶处），有kPapplalpnnn66.4481.1746.54.18.277.247)(2pminmax1minnIIImKNbbalPPMnIIInIII08.2230.64.122487.42166.448)2())(2(2412121max26018.15733502109.01008.2239.0mmhfMAyIIIsI比较sIA和sIIIA,应按sIA配筋，实际配16φ16@135As=3217.6mm23182.1mm2（2）按基础短边方向。因为该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取kPapppnnn82.334)77.24787.421(21)(21minmax对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边）弯矩为mKNalbbpMccnII21.307)5.06.5()5.14.2(2482.334)2()(24222603.21677502109.01021.3079.0mmhfMAyIIsII12对于ⅠV-ⅠV截面（变阶处）弯矩为mKNalbbpMnIV62.140)4.16.5()2.14.2(2482.334)2()(24212126018.21253502109.01062.1409.0mmhfMAyIVsIV比较sIIA和sIVA,应按sIIA配筋，实际配11φ16@200As=2212.1mm22167.3mm210.基础配筋大样图基础配筋大样图如下图所示131004004008002Ф8预留插筋同柱配筋图21C10混凝土垫层B-B-0.450±0.000-3.350-4.15033501411.确定○A、○C轴柱子基础底面尺寸由柱下独立基础课程设计任务书得：3号题○A、○C两柱子基底荷载分别如下。○A轴：FK=1090KN，MK=190KN·m，VK=62KN。○C轴：FK=1:312KN，MK=242KN·m，VK=57KN。由前面计算得持力层承载力特征值kPafa33.371，计算基础和回填土重kG时的基础埋深d=3.925m，○A轴基础底面积为2046.320725.1102.233.3711090mdfFAGak基础底面积按20%增大，即2015.446.32.12.1mAA初步选定基础地面面积为28.40.24.2mlbA（大于4.15m2），且b3m，不需要再对af进行修正。○C轴基础底面面积为2017.420725.1102.233.3711312mdfFAGak基础底面积按20%增大，即2000.517.42.12.1mAA初步选定基础地面面积为272.52.26.2mlbA（大于5.00m2），且b3m，不需要再对af进行修正。12.○A、○C两轴持力层地基承载力验算15A轴，基础和回填土重为KNdAGGk2.2718.4)20175.1102.2(偏心距为mGFMekkkk18.02.13616.2392.27110908.062190ml37.06minkp0，满足要求。基础最大压力：kPaleAGFPkkkk54.422)8.218.061(8.42.2711090)61(max1.2fa所以，最后确定基础地面长2.4m，宽2.0m。○C轴，基础和回填土重为KNdAGGk18.32372.5)20175.1102.2(mGFMekkkk17.018.16356.28718.32313128.05724243.066.26lminkp0，满足要求。基础最大压力：kPaleAGFPkkkk30.397)6.217.061(72.518.3231312)61(max1.2fa所以，最后确定基础地面长2.6m，宽2.2m。13.设计图纸根据以上的计算，可以绘制出基础平面布置图和B轴柱子基础大样图，如下图所示。16基础平面图171004004008002Ф8预留插筋同柱配筋图21C10混凝土垫层B-B-0.450±0.000-3.350-4.150335018设计说明：1、0.000相当于绝对标高建筑图。2、本工程持力层选4号土层，地基承载力特征值kPafak240。3、基坑开挖后需通知甲方及勘察单位验槽，符合要求后方可施工垫层。4、材