基础工程课程设计任务书.doc

课程设计任务书课程名称： 基础工程课程设计 设计题目： 柱下独立基础设计 专 业：土木工程班级：道桥0901学生姓名: 赵彪 学 号: 0912080210 起迄日期: 2011年11月28日 2011年 12月2日 指导教师: 周 友 香 湖南工业大学科技学院教务部 制一、设计题目柱下独立基础设计二、设计资料1、地形拟建建筑场地已经四通一平（包括场地平整）。2、工程地质条件自上而下依次如下: 号土层：杂填土，层厚约0.5m，含部分建筑垃圾。 号土层：粉质粘土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130kPa。 号土层：粘土，层厚1.5m，稍湿，承载力特征值fak=180kPa。 号土层：细砂，层厚3.0m，中密，承载力特征值fak=240kPa。 号土层：强风化砂质泥岩，很厚，中密，承载力特征值fak=300kPa。3、岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如表1所示表1土层编号土的名称重度（kN/m3）孔隙比e液性指数Il粘聚力c(kPa)内摩擦角（）压缩模量Es(MPa)标准贯入锤击数N承载力特征值fak(kPa)杂填土18粉质粘土200.650.8434137.56130粘土19.40.580.7825238.211180细砂210.623011.616240强风化砂质泥岩2218223004、水文地质条件（1）拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。（2）地下水位深度：位于地表下1.5m。5、上部结构荷载资料拟建建筑物是多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mm500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm柱网布置如图1所示。图1 柱网平面布置图6、上部结构作用上部结构作用在柱底的荷载效用标准组合值如表2所示，上部结构作用在柱底的荷载效用基本组合如表3。表2 柱底荷载效用标准组合值题号FkMkVk轴轴轴轴轴轴轴轴轴19751548118714010019846484421032161512521641252215560523109017201312190150242626657411501815137021017527171736751218187314332351932978083746128218831496257218325869083713391970156028424235596958981402205716183012663771021049891500210016503302953951121091101015982205172736530942812011711411136020301590250252360100989212146020981635280275390105108102表3 柱底荷载效用基本组合题号FkMkVk轴轴轴轴轴轴轴轴轴112682012154418313025860625821342210016272141632887278673141822501706248195315818674414962360178227422835393958851584243518633062513861041089661667244819453342844231121171087174125622028369315462125124116818232674210439134649113313612891950273021454293845141461421431020782866224545540255715615314911176826392067325328468130127120121898272721263643585071371401337、材料混凝土强度等级为C25C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。8、地基基础等级：丙级。三、设计要求每人根据所在的班级组号和题号（另见课程设计计划表）采用相应设计资料，保质保量按时完成组号和题号中指定轴线的基础设计。对于另外两个轴线的基础，只要求根据所给荷载确定基础底面尺寸，以便画出基础平面布置施工图。要求分析过程详细（例如下卧层承载力和沉降变形是否需要验算和计算，也要说明分析过程，参照课程设计指南指导书），计算步骤完整；设计说明书的编写应具有条理性，层次分明；图纸整洁清晰，布局合理。四、设计内容（1）设计柱下独立基础，包括确定基础埋置深度、基础底面尺寸，承载力验算，沉降变形计算，对基础进行结构内力分析、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。（2） 绘制基础施工图，包括基础平面布置图、独立基础大样图，并提出必要的技术说明。 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：土木工程班级：道桥0901学生姓名: 赵彪 学 号: 0912080210 起迄日期: 2011年11月28日 2011年 12月2日 指导教师: 周 友 香 湖南工业大学科技学院教务部 制目录1. 引言2. 课程设计任务书3. 柱下独立基础课程设计3. 1 设计资料3. 2 独立基础设计3. 2.1 选择基础材料3. 2.2 选择基础埋置深度 2.3 求地基承载力特征值3. 2.4 初步选择基地尺寸3.2.5 验算持力层地基承载力3.2.6 计算基地净反力3.2.7 基础高度3.2.8 变阶处抗冲切计算3.2.9 配筋计算3.2.10 基础配筋大详图3.2.11 确定、两轴柱子基础底面尺寸3.2.12 设计图纸4. 参考文献5. 施工图引言“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。做设计是对学生能力的培养以及对学生所学知识的巩固，综合说课程设计的有以下目的做课程设计的目的 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. 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3. 柱下独立基础课程设计 取柱下独立基础课程设计任务书中4号题轴荷载，说明独立基础的设计方法。3.1 设计资料 4号题轴柱底荷载： 柱底荷载效应标准组合值：F=1370kN,M=271KN.m,V=67KN. 柱底荷载效应基本组合值：F=1782KN,M=353KN.m,V=88KN 持力层选号土层，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，室内地外高差450mm。3.2 独立基础设计3.2.1.选择基础材料基础采用C25混凝土，HPB235级钢筋，预估基础高度0.6m。3.2.2.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。号土层：杂填土，层厚约0.5m，含部分建筑垃圾。号土层：粉质粘土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130kPa。号土层：粘土，层厚1.5m，稍湿，承载力特征值fak=180kPa。号土层：细砂，层厚3.0m，中密，承载力特征值fak=240kPa。号土层：强风化砂质泥岩，很厚，中密，承载力特征值fak=300kP 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位于地表下1.5m。取基础底面高时最好至持力层下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+1.5+0.5=3.7。由此得基础剖面图示意图，如图所示。3.2.3求地基承载力特征值fa根据粘土细砂,查表b=2.0 =3.0基底以上土的加权平均重度为 m=13.68KN/m 持力层特征值fa（先不考虑对基础宽度修正）=f+m (d-0.5)= =371.328kPa.上式d按室外地面算起。 3.2.4.初步选择基底尺寸 取柱底荷载标准值F=1370kN,M=271KN.m,V=67KN. 计算基础和回填土重Gk时的基础时的基础深度为 d=0.5（3.7+3.7+0.45）=3.925m基础底面面积为 A=由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即 A=1.2A=初步选定基础底面积A=lb=,且b=2.1m3.0m不需再对fa进行修正。3.2.5.验算持力层地基承载力基础和回填土重为 G=dA=（）=308.49KN偏心距为 =基地最大压力 =176.17kPa=307.415kPa=371.328kPa故持力层强度满足要求3.2.6.计算基地净反力取柱底荷载效应基本组合值：F=1782KN,M=353KN.m,V=88KN. 净偏心距为基础边缘的最大和最小净反力为 3.2.7.确定基础高度（锥形基础截面）柱边基础截面抗冲切验算 初拟定基础高度h=600mm，按照地基规范要求，铺设垫层时保护层厚度不小于40mm，因此可设基础中心到混凝土外表面距离为50mm，故钢筋有效高度为=600-50=550mm（有垫层），则 取因此，可得 因偏心受压，取所以冲切力为F =h=600mm，故基础混凝土采用C25，=1.27Mpa抗冲切力0.7h=600mm时，能够满足抗冲切要求。 3.2.8.配筋计算基础底板配筋计算，如图所示选用HPB235级筋，内力计算偏心距e=台阶宽高比为=0.3125故可以按照公式（3-51）以及（3-52）计算弯矩=147.78+360.71kPa=0.5(504.96+360.71)=432.83kPa=800mm，=500mm，=500mm=277.49kN.m=281.86kN.m根据混凝土设计原理，按照悬臂梁假设，对锥形地基进行配筋。沿长边方向配筋：第一步：截面类型判别=（550-0.67300）300=856.00kN.m=281.86kN.m第一类截面即，中和轴位于梯形内第二步：根据求配筋数由故，因此只求配筋 n=+1=13普通钢筋截面面积、重量表=201.113=26142712公称直径（mm）在下列钢筋根数时的截面面积（）重量Kg/m带肋钢筋123456789计算直径（mm）外径（mm）628.357851131411701982262540.22267.0850.31011512012513023524024520.39589.31078.51572363143934715506287070.6171011.612113.122633945256667979290510180.8881213.914153.93084626167709241078123213851.211416.216201.1402603804100512061407160818101.581618.418254.55097631018127215271781203622902.001820.520314.26289421256157018842200251328272.472022.722380.176011401520190022812661304134212.982225.125490.998214731964245429453436392744183.852528.428615.8123218472463307936954310492655424.832831.632804.2160824133217402148265630643472386.313235.8 检核： 锥形基础截面面积：A=0.5（600+2100）+3002100=1035000 P=0.41%，非少筋，符合要求 故此配筋可以 基础短边方向。因为该基础受单边偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取 = n=14 201.114=2815 同理核算配筋率p=0.36%非少筋，符合要求，配筋可以二求号土层,轴基础尺寸，两轴持力层地基承载力验算取基础底面高时最好至持力层下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+1.5+0.5=3.71.0求地基承载力特征值fa根据粘土细砂,查表b=2.0 =3.0基底以上土的加权平均重度为 m=13.68KN/m 持力层特征值fa（先不考虑对基础宽度修正）=f+m (d-0.5)= =371.328kPa.上式d按室外地面算起。2.0初步选择基底尺寸 1. 取柱底荷载标准值F=1150kN,M=210KN.m,V=71KN.计算基础和回填土重Gk时的基础时的基础深度为 d=0.5（3.7+3.7+0.45）=3.925m基础底面面积为 A=由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即 =1.2A=初步选定基础底面积=lb=,且b=1.9m3.0m不需再对fa进行修正。2.轴尺寸确定取柱底荷载标准值F=1815kN,M=175KN.m,V=73KN.A=由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即 =1.2A=初步选定基础底面积=lb=,且b=2.4m3.0m不需再对fa进行修正。3.0.验算持力层地基承载力基础和回填土重为 G=dA=（）=308.49KN轴下偏心距为 =基地最大压力 =179.56kPa