2015年下学期基础工程课程设计任务书及例题.doc

湖北工业大学工程技术学 院土木工程专业课程设计 课程名称 土力学与基础工程 课程设 计 设计题目 柱下钢筋混凝土独立基础 院 系 土木系 专 业 土木工程 年 级 2013 学 号 姓 名 指导教师 2015 年 12 月 22 日 2 土力学与基础工程土力学与基础工程 课程设计任务书课程设计任务书 开题日期开题日期 2015 年年 12 月月 24 日日 完成日期 完成日期 2016 年年 1 月月 7 日日 一 设计目的一 设计目的 通过本次设计 让学生初步掌握柱下钢筋混凝土独立基础的设计步骤 方 法及具体的计算过程 并逐步培养从事基础工程浅基础的设计能力 二 设计内容二 设计内容 一 一 设计题目设计题目 柱下钢筋混凝土独立基础 二 二 设计内容设计内容 1 确定基础埋深 2 按持力层承载力特征值确定基础底面尺寸 3 基础结构设计 拟定基础剖面尺寸 进行内力分析 强度验算和配筋 设计 并满足构造设计要求 4 绘制基础施工图 包括基础平面图 立面图及配筋图 三 设计资料设计资料 1 地形 拟建建筑场地平整 2 工程地质资料 自上而下依次为 号土层填土 厚约 0 5 m 含部分建筑垃圾 号土层粉质黏土 厚 1 2 m 软塑 潮湿 承载力特征值 fak 130 kpa 号土层黏土 厚 1 5 m 可塑 稍湿 承载力特征值 fak 180 kpa 号土层 细砂 层厚 2 7 m 中密 承载力特征值 fak 240 kpa 号土层 强风化砂质泥岩 厚度未揭露 承载力特征值 fak 300 kpa 3 岩土设计技术参数 地基岩土物理力学参数如表 1 所示 3 表 1 地基岩土物理力学参数表 4 水文资料为 地下水对混凝土无侵蚀性 地下水位于地表下 2 0 m 5 上部结构资料 上部结构为多层全现浇框架结构 室外地坪标高同自然地面 室内 外高差 300mm 柱网布置见图 1 图中仅画出了 1 6 列柱子 其余 7 10 列柱子和 4 1 列柱子对称 图 1 柱网平面图 天然地基土 重度 孔隙 比 e 黏聚 力 c 内摩 擦角 压缩 系数 a1 2 压缩 模量 Es 抗压 强度 frk 塑性指 数 IL 地 层 代 号 土的名称 kN m KPa 度 1 MPaMPaMPaKPa 杂填土18 粉质粘土200 6534130 2010 00 86 粘土19 40 5825230 228 20 74 全风化 砂质泥岩 2122300 8 强风化 砂质泥岩 2220253 0 中风化 砂质泥岩 2415404 0 4 6 上部结构作用 柱底的荷载效应标准组合值和荷载效应基本组合值分别见表 2 和见表 3 表 2 柱底荷载效应标准组合值 Fk kN Mk kN m Vk kN 柱 号A 轴B 轴C 轴A 轴B 轴C 轴A 轴B 轴C 轴 197515481187140100198464844 2103216151252164125221556052 3109017301312190150242626657 4115018151370210175271717367 5121818731433235193297808374 6128218831496257218325869083 7133919701560284242355969589 814022057161823126637710210498 9153421401677335288402109113106 10159822051727365309428120117114 表 3 柱底荷载效应基本组合值 F kN M kN m V kN 柱 号A 轴B 轴C 轴A 轴B 轴C 轴A 轴B 轴C 轴 1126820121544183130258606258 2134221001627214163288727867 3141822501706248195315818674 4149623601782274228353939588 515842435186330625138610410896 6166724481945334284423112117108 7174125622028369315462125124116 8182326742104391346491133136128 9199527832181425375523142147138 10207828662245455402557156153149 7 材料 混凝土等级 C25 C30 钢筋 HRB400 8 根据以上所给资料及学生人数 学号尾号为 n 就选 n 号轴线上的三个 5 基础 比如班上 1 11 21 31 41 号题目一样 算 1 号轴线对应的 A B C 三个基础 三 设计成果及要求 三 设计成果及要求 成果 成果 基础工程基础工程 课程设计计算书课程设计计算书 要求 要求 计算书要求手写 且书写工整 数字准确 图文并茂 计算书要求手写 且书写工整 数字准确 图文并茂 四 参考资料四 参考资料 1 土力学 第 2 版 东南大学等四校合编 中国建筑工业出版社 2009 2 基础工程 第 2 版 华南理工大学等三校合编 中国建筑工业出版社 2009 3 土力学与基础工程 赵明华 主编 武汉工业大学出版社 2003 4 混凝土结构设计 新 1 版 白国良 主编 武汉理工大学出版社 2011 5 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 中国建筑工业出版社 2012 6 建筑地基基础设计规范 GB50007 2011 中国建筑工业出版社 2011 7 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 中国建筑工业出版社 2010 6 例题如下 目 录 柱下独立基础设计 1 1 1 选择基础材料 3 1 2 选择基础埋置深度 3 1 3 地基承载力特征值 4 1 4 初步选择基底尺寸 5 1 5 验算持力层地基承载力 5 1 6 基础高度的确定 6 1 7 变阶处抗冲剪验算 8 1 8 配筋计算 8 1 9 基础配筋大样图 10 结束语 11 参考文献 12 7 独立基础设计独立基础设计 本人设计资料本人设计资料 本人分组情况为第二组第 23 号 根据分组要求及参考书柱底荷载效应标准组合值及柱 底荷载效应基本组合值选用 8 题号 B 轴柱底荷载 柱底荷载效应标准值 KNVmKNMKNF KKK 104 266 2507 柱底荷载效应基本组合值 KNVmKNMKNF136 346 2674 持力层选用 4 号全风化砂质泥岩土层 厚 2 7 米 承载力特征值 框架Kpafak240 柱截面尺寸为 500mm500mm 室外地坪标高同自然地面 室内外高差 450mm 1 1 选择基础材料选择基础材料 基础采用 C25 混凝土 HRB335 级钢筋 预估基础高度 0 8m 1 2 选择基础埋置深度选择基础埋置深度 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 4 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 7m 由此得基础剖面示意图 如图 1 2 所示 修改图 上尺寸 8 图 1 2 基础剖面示意图 1 3 求地基承载力特征值求地基承载力特征值 a f 根据全风化砂质泥岩 查表得 2 0 3 0 b d 基底以上土的加权平均重度为 3 5 18 5 05 12 15 0 1021 5 0 10 4 19 5 1 1020 2 0201185 0 mKN m 由于持力层为粘土 地基承载力特征值为 Kpafak240 持力层承载力特征值 先不考虑对基础宽度修正值 为 a f Kpadff mdaka 6 417 5 07 3 5 180 3240 5 0 上式 d 按室外地面算起 1 4 初步选择基底尺寸初步选择基底尺寸 取柱底荷载标准值 KNVmKNMKNF KKK 104 266 2057 计算基础和回填土重时的基础埋置深度为 K G md43 3 65 3 2 3 2 1 9 基础底面积为 2 0 0 6 7 320 6 417 2057 m df F A Ga K 由于偏心不大 基础底面积按 20 增大 即 2 0 2 70 62 12 1mAA 初步选定基础底面积 且 b 2 4m3m 不需要再对 进行 2 2 734 2mblA a f 修正 1 5 验算持力层地基承载力验算持力层地基承载力 基础和回填土重为 KNdAG GK 5 3352 7 2 21043 3 20 偏心距 5 0 6 15 0 5 3352057 8 0104266 l m GF M e KK K K 满足要求 Kmin P0 基底最大压应力 KNfKN l e A GF P a KKK 92 2682 137 256 3 16 0 6 1 4 8 44 3491282 6 1 max Pmax 2057 335 5 7 2 1 60 15 3 432 1 2 KN 1 6 计算基底反力计算基底反力 取柱底荷载效应基本组合设计值 KNVmKNMKNF136 346 2674 静偏心距为 m N M ek17 0 2674 8 0136346 0 基础边缘处的最大和最小净反力为 Kpa l e lb F P ko 7 497 1 245 max min 3 17 0 6 1 2 7 2674 6 1 10 1 7 基础高度基础高度的确定的确定 柱边基础截面抗冲切验算 见图 1 3 a 11 b 图 1 3 冲切验算简图 a 柱下冲切 b 变阶处冲切 取 l 3m b 2 4m 初步选定基础高度 h 800mm 分两个台mamba cct 5 0 5 0 阶 每阶段高度均为 500mm 则取 750 2 20 40800 0 有垫层mmh mmhaa tb 4 20 275 0 25 02 0 取 2 0m 因此 可得 b a mm aa a bt m 1250 2 2000500 2 因为偏心受压 冲切力 Kpappn 7 497 max 取 2 00max 22 22 h bb bh al pF cc nl KN 3 577 75 0 2 5 0 2 4 2 4 2 75 0 2 5 0 2 3 7 497 2 抗冲切力为 12 KNKNhaf mthp 3 57744 83375 0 25 1 1027 10 17 07 0 3 0 因此满足要求 1 8 变阶处抗冲剪验算变阶处抗冲剪验算 由于有 则取 35050400 5 1 2 1 2 0111 mmhmam b bat mmhaa tb 4 29 17 02 12 011 所以取 mab9 1 1 m aa a bt m 55 1 2 9 12 1 2 1 冲切力为 2 01 1 01 1 max 22 22 h b b bh al pF nl KN 7 446 35 0 2 2 1 2 4 2 4 2 35 0 2 5 1 2 3 7 497 2 抗冲切力为 KNKNhaf mthp 7 446 3 48235 055 1 1027 1 0 17 07 0 3 0 因此满足要求 1 9 配筋计算配筋计算 选用 HPB335 钢筋 2 300mmNfy 1 1 基础长边方向基础长边方向 对于 截面 柱边净反力为 2 min max min nn l nIn pp l al pp Kpa 5 392 1 245 7 497 32 5 03 1 245 悬臂部分净反力平均值为 Kpapp Inn 1 445 5 392 7 497 2 1 2 1 max 13 弯矩为 2 2 24 1 2 max 1cc Inn bbal pp M mKN 3 614 5 04 22 5 03 1 445 24 1 2 钢筋的面积为 2 6 0 1 6 3033 7503009 0 10 3 614 9 0 mm hf M A y IS 对于 截面 变阶处 有 2 min max 1 min 3 nnnn pp l al pp Kpa 6 434 1 245 7 497 32 5 13 1 245 弯矩为 2 2 24 1 1 2 1 max 3 bbal pp M Inn m 5 244 2 14 22 5 13 6 434 24 1 2 KN 钢筋的面积为 2 6 0 3 3 3 2587 3503009 0 10 5 244 9 0 mm hf M A y S 因此比较和 应取配筋 实际配 则钢筋根数为 3s A 1s A 1s A200 16 161 200 3000 n 22 0 32171616 4 mmAS 2 2 基础短边方向基础短边方向 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 Kpappp nnn 4 371 1 245 7 497 2 1 2 1 min max 与长边方向的配筋计算方法相同 对于 截面 柱边 的计算 弯矩为 14 2 24 1 2 2ccn albbpM Kpa 1 363 5 032 5 04 2 4 371 24 1 2 2 6 01 2 2 1 1793 7503009 0 10 1 363 9 0 mm hf M A y S 截面 变阶处 的计算 弯矩为 2 24 1 1 2 14 albbpM n Kpa 1 167 5 132 2 14 2 4 371 24 1 2 2 6 01 4 4 3 1768 3503009 0 10 1 167 9 0 mm hf M A y S 因此 按在短边方向配筋 实际配钢筋根数为 2s A150 12 211 150 3000 n 222 1 179323752112 4 mmmmAS 1 10 基础配筋大