基础课程设计.doc

成绩课程设计说明书题 目： 柱下独立（联合）基础设计 课程名称： 基础工程 学 院： 土木与建筑工程学院 学生姓名： 学 号： 2013年 12月20日课 程 设 计 任 务 书设计题目柱下独立（联合）基础设计所在院部土木与建筑工程学院专业、年级、班土木工程11-1设计要求： 按照以下所给资料进行基础设计。1、设计资料（1）上部结构资料：上部结构为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为600600 mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置见图1。图1 柱网平面图（2）地形：拟建建筑场地平整，土层起伏不大。（3）工程地质资料自上而下依次为：杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾；粉质粘土：厚0.9m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=120KN/m2；粘土：厚2.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=186KN/m2；淤泥质粉质粘土：厚2m,承载力特征值fak=70KN/m2；强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值fak=310KN/m2；中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值fak=600KN/m2；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（）孔隙比（e）凝聚力（c）内摩擦角（）压缩系数(a1-2)压缩模量（Es）抗压强度（frk）承载力特征值（fak）kN/mkPa度杂填土18粉质粘土17.20.6534130.2010.0130粘土19.40.5825230.228.2185淤泥质粉质粘土17.822300.870强风化砂质泥岩2220253.0300中风化砂质泥岩2415404.0620（4）水文资料为：地下水对混凝土无侵蚀性。地下水位深度：位于地表下2.5m。（5）材料：混凝土等级20C30，钢筋HPB300、HPRB335级。2、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，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。绘制基础施工图，包括基础平面布置图、基础施工图，并提出必要的技术说明。学生应完成的工作：1、设计计算书(A4) （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验算，给基础底板配筋；2、 设计图纸(A4或A3)（1）基础平面布置图（2）基础配筋图要求分析过程详细，计算步骤完整，设计说明书的编写应具有条理性，图纸整洁清晰。参考文献阅读：1 华南大学，浙江大学，湖南大学编，基础工程（第二版）M ，中国建筑工业出版社，20112建筑结构荷载规范（GB50009-2012）S，中国建筑工业出版社，20123建筑地基基础设计规范（GB50007 -2011）S，中国建筑工业出版社，20124混凝土结构设计规范（GB50010 -2010）S，中国建筑工业出版社，2011工作计划：课程设计时间：5天。其中： 1、布置任务、熟悉设计资料0.5天；2、确定设计方案、计算2天；3、整理设计说明书、绘图1.5天4、打印并上交设计说明书、图纸1天。任务下达日期：2013 年12月16日 任务完成日期：2013 年12月20日 目 录摘要、关键词11.设计背景22.设计方案53.方案实施 114.结果与结论 175.参考文献 186.附件 19柱下独立（联合）基础设计摘 要：根据相关的柱网布置、荷载、地理条件等方面的要求设计一桩基础，设计的内容主要有基础的基础的结构型式、材料与平面布置；确定基础的埋置深度d ；计算地基承载力特征值，并经深度和宽度修正，确定修正后的地基承载力特征值 ；根据作用在基础顶面荷载 F 和深宽修正后的地基承载力特征值，计算基础的底面积；计算基础高度并确定剖面形状；若地基持力层下部存在软弱土层时，则需验算软弱下卧层的承载力；进行配筋的计算并配筋；最后绘制施工图。 关键词：独立基础 联合基础 基础埋深 底面尺寸 底板高度 配筋 施工图 1. 设计背景某多层全现浇框架结构房屋，上部框架柱截面尺寸为600600 mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置见图1。图1 柱网平面图以下是横向框架柱的一般组合和考虑地震的内力组合表：横向框架柱内力组合（一般组合）A柱 内力 恒载 活载 右风内力组合 M 11.43.4825.2318.8 N992.73171.4-14.71508.1 V-6.32-1.93-8.67-10.42B柱 M -9.14-2.6728.38-14.96 N1179.1260.7314.71847.3 V5.14-1.49-10.535.48横向框架柱内力组合（考虑地震）A柱 内力 恒载 活载 右风内力组合 M 11.41.75347.58467.63 N992.7385.65208.481565.08 V-6.32-0.97-111.36-153.52B柱 M -9.14-1.13350.84443.77 N1179.12130.14138.221750.8 V5.140.73-130.18-162.19 经计算，由于边柱柱底和中柱柱底的，所以组合都采用边柱柱底： 中柱柱底： 底层墙：基础连系梁传来荷载标注值（连系梁底面标高同基础顶面）墙重：连梁重： 柱A基础底面： 柱B基础底面： 建筑场地平整，土层起伏不大。工程地质资料见表1：表1 场地工程地质资料地层代号土名天然地基土平均厚度hi天然含水量（W）重度（）孔隙比（e）塑性指数IL液性指数IL凝聚力（c）内摩擦角（）压缩模量（Es1-2）承载力特征值（fak）m%kN/mkPa度杂填土0.5/17.2/粉质粘土0.927.619.30.80313.10.6130.110.78.1120粘土2.535.919.40.58150.582882.7186淤泥质粉质粘土228.317.81.14713.91.2415.76.4270地下水位于地表下2.5m，地下水对混凝土无侵蚀性。2.设计方案2.1材料选用C30混凝土（=14.3N/mm2，=1.43N/mm2）；HPB300钢筋（=270N/mm2）；HRPB335钢筋（=300N/mm2）。2.2.基础埋深选择根据任务书要求和工程地质资料：第一层土：杂填土，厚0.5m；第二层土：粉质粘土，厚0.9m,承载力特征值 = 120kPa；第三层土：粘土，厚2.5m,承载力特征值 = 186kPa；第四层土：淤泥质粉质粘土，厚2m,承载力特征值 = 70kPa。地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表下2.5m。持力层选用层粘土，承载力特征值kPa，设基础在持力层中的嵌固深度为0.15m，室外地坪标高同自然地面，则室外埋深为1.55m，室内埋深2m（室内外高差0.45m）。所以考虑取室外地坪到基础底面为。由此得土层分布及基础剖面示意图如下：图2 土层分布及基础剖面示意图2.3 确定基础底面积（1）A柱1）求地基承载力特征值根据持力层为粉质粘土故取基底以上土的加权平均重度（加权土重度，其中杂填土容重17.2，粉质粘土取19.3,粘土取19.4）持力层承载力特征值（先不考虑对基础宽度修正） （上式d按室外地面算起）2）初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：，基础底面积：设，取，且不需要再对进行修正。3）验算持力层地基承载力回填土和基础重：偏心距： ，基底最大压力： ，满足要求。4）按软卧层强度验算基底尺寸软卧层顶面处土的自重应力：（地下水位以下土取浮重度）软卧层顶面处土的加权重度：软卧层承载力修正： 所以软卧层顶面处的附加应力：所以满足要求。最后确定基础底面面积长，宽。（2）B柱1）基础底面尺寸确定因B、C轴间距仅3m，B、C柱分别设为独立基础场地不够，所以将两柱做成双柱联合基础。因两柱荷载对称，所以联合基础近似按中心受压设计基础，基础埋深2m，如下图：图3. B-C柱联合基础埋深设，因为，所以需要再对进行修正，取2）软卧层验算软卧层顶面处土的自重应力：（地下水位以下土取浮重度）软卧层顶面处土的加权重度：软卧层承载力修正：(注意：此处将原地面（标高-0.450m)至室内地面（标高+-0.000）范围内的填土作为外荷载加入。）基础底面处土的加权平均重度： 所以软卧层顶面处的附加应力：所以满足要求。最后确定基础底面边长，宽。（2） 抗震验算 根据建筑抗震设计规范（GB500112001），本工程需进行地基抗震验算； A柱：上部传来竖向力： 底层墙： 竖向力： 上部传来弯矩： 底层墙： 弯矩： 柱底剪力： （B-C）柱：上部传来竖向力： 底层墙： A柱基础持力层强度验算： 基础形心处竖向力： 弯矩： 偏心距： 满足要求 （B-C）柱基： 满足要求3. 方案实施3.1基础结构设计混凝土选用C30，HPB300 级钢筋， HRB335 级钢筋，(1) 荷载设计值 基础结构设计时，需按荷载效应基本组合的设计值进行计算。A柱： （B-C）柱： （2）A柱预估基础高度0.7，采用二阶阶梯形基础。1）基地净反力2）冲切验算柱边基础截面抗冲切验算（见图4）图4 冲切验算简图，。初步选定基础高度，（有垫层）。，所以破坏椎体在基础平面内部；取因偏心受压，取冲切力：抗冲切力：基础高度满足要求。（3）配筋计算图5 基础剖面尺寸示意图-截面（柱边）：柱边净反力： 在b=2.8m宽度范围内选配平行于长边的钢筋为：1514190（实配As=2308mm2），并置于下层。-截面：在L=3.5m宽度范围内选配平行于短边的钢筋，按构造要求配筋:实配1714200（As=2616mm2），并置于上层。（注：平行于短边的钢筋放在长边钢筋上方，所以有效计算高度差粗略地取10mm）（3）B-C柱，初选基础高度H=0.7m（等厚）； 1）基底净反力2）冲切计算图6 冲切验算计算简图要求，所以满足要求。3）纵向内力计算弯矩和剪力的计算结果见下图： 图8 弯矩和剪力计算结果4)抗剪验算柱边剪力：,满足要求。5）纵向配筋计算（选用HRPB335，钢筋=300N/mm2）板底配筋：选2220180（实配6912）板顶配筋：因未产生负弯矩，按构造要求配筋10200（注意：若柱间有负弯矩，板顶需按该式，进行配筋计算。）6）横向配筋（选用HRPB335钢筋=300N/mm2）柱下等效梁宽为：柱边弯矩：在柱下1.58m范围内选配925190（实配4418），基础顶面配置仅起固定作用的横向构造筋8250。3.2 绘制基础施工图。 根据以上计算，可以绘制出基础平面布置图和A轴、B-C柱子基础配筋图（见附件）。4.结果与结论根据任务书的要求，通过计算、设计和验算，得出以下满足设计要求的结果：1、A轴和D轴设计柱下独立基础基底面标高为-2.0m，持力层位于第层粘土，承载力特征值kPa.基础底面尺寸为m，m。阶梯形截面，高0.7m。基础底板双向配筋，采用HPB300级钢筋。平行于短边按构造要求配筋: 1714200，并置于上层；平行于长边配筋：1416200，并置于下层。混凝土强度等级为C30，基础下采用100mm厚C15素混凝土垫层。2、B-C轴设计双柱联合基础基底面标高为-2.0m，持力层位于第层粘土，承载力特征值kPa。基础底面尺寸为m，m。基础底板厚0.7m。基础板顶、板底均配筋，采用HPB300、HRB335级钢筋。板底纵向选2220180，板顶纵向因未产生负弯矩，按构造要求配筋10200；板底横向：在两柱下1.58m范围内分别选配925190，