基础课程设计基础工程课程设计模板

基础课程设计基础工程课程设计模板 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： xx年 12月20日 课 程 设 计 任 务 书 目 录 摘要、关键词1 1.设计背景2 2.设计方案5 3.方案实施 11 4.结果与结论 17 5. _ 18 6.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fak，并经深度和宽度修正，确定修正后的地基承载力特征值fa ；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。 000 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： 经计算，由于边柱柱底和中柱柱底的恒k?0.9(活k?风k)?恒k?活k，所以组合都采用恒k?活k 边柱柱底：Mk?11.4?3.48?14.88kN?m Nk?992.73?171.4?1164.13kN Vk?6.32?1.93?8.25kN 中柱柱底：Mk?9.14?2.67?11.81kN?m Nk?1179.1?260.73?1439.83kN Vk?5.14?1.49?3.65kN 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） 3墙重：?0.000以上：3.6?0.2?3?2.16kN/m(采用轻质填充砌块，?3.6kN/m) 3 ?0.000以下：19?0.24?0.9?4.104kN/m（采用一般粘土砖，?19kN/m） 连梁重：(240?400) 25?0.4?0.24?2.4kN/m ?2.16?4.104?2.4?8.664kN/m(与纵向轴距0.18)m 柱A基础底面：Fk?1164.13?8.664?7.2?1226.51kN Mk?14.88?8.664?7.2?0.18?8.25?0.7?31.88kN?m 柱B基础底面：Fk?1439.83?8.664?7.2?1502.21kN Mk?11.81?8.664?7.2?0.18?3.65?0.7?25.59kN?m 建筑场地平整，土层起伏不大。工程地质见表1： 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（fc=14.3N/mm，ft=1.43N/mm）； HPB300钢筋（fy?fy?=270N/mm）； HRPB335钢筋（fy?fy?=300N/mm）。 22 2 2 2.2.基础埋深选择 根据任务书要求和工程地质： 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fak = 120kPa； 第三层土：粘土，厚2.5m,承载力特征值 fak = 186kPa； 第四层土：淤泥质粉质粘土，厚2m,承载力特征值fak = 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fak?186kPa，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fa 根据持力层为粉质粘土故取?d?1.6 基底以上土的加权平均重度 rm? 17.2?0.5?19.3?0.9?19.4?0.15 ?18.63kN/m 1.55 （加权土重度，其中杂填土容重17.2kN/m3，粉质粘土取19.3kN/m3,粘土取19.4kN/m3） 持力层承载力特征值 fa （先不考虑对基础宽度修正） fa?fak?d?m(d?0.5)?186?1.6?18.63?(1.55?0.5)?217.298kPa （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：Fk?1226.51KN，Mk?31.88KN?m，Vk?8.25KN 基础底面积：A? 1.1Fk1.1?1226.51 ?7.42m2 fa?G?217.298?20?0.5?(1.55?2) 设l/b?1.2，b?A/1.2?.42/1.2?2.49m 取b?2.8m，l?3.5m，且b?2.8m?3m不需要再对fa进行修正。 3）验算持力层地基承载力 回填土和基础重： 1 Gk?G?d?A?20?2.8?3.5?(1.55?2)?347.9kN 2 偏心距： ek? Pk? Mk31.88l ?0.02m?0.58m， Fk?Gk1226.51?347.96 Fk?Gk1226.51?347.9 ?160.65kPa?fa?217.298kPa A2.8?3.5 基底最大压力： Pkmax? Fk?Gk?6ek?6?0.021? ?1?160.65?1? A?l?3.5? ?166.16kP.298?260.76kPa?1.2fa?1.2?217a Pkmin?0，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： pcz?17.2?0.5?19.3?0.9?19.4?0.65?(19.4?10)?1.85?55.97kPa（地下水位以下土取浮重度） 软卧层顶面处土的加权重度： rm? pcz55.97 ?14.35kN/m3 d?z1.55?2.35 软卧层承载力修正： ?d?1.0 faz?70?1.0?14.35?(3.9?0.5)?118.79kPa z2.35Es18.1 ?0.5所以?23? ?3 ? b2.8Es22.7 软卧层顶面处的附加应力： pz? (pk?pcd)lb(160.65?18.63?1.55)?3.5?2.8 ?49.01kPa (b?2ztg?)(l?2ztg?)(2.8?2?2.35tg23?)(3.5?2?2.35tg23?) pz?pcz?49.01?55.97?104.98kPa?faz?118.79kPa 所以满足要求。 最后确定基础底面面积长3.5m，宽2.8m。 （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 A? 2Fk2?1502.21 ?16.95m2 fa?G?217.298?20?2 设l/b?1.2，b?A/1.2?.95/1.2?3.8m 因为b?3.8m?3m，所以需要再对fa进行修正 faz?217.298?0.3?11.53?(3.8?3)?1.6?14.35?(2?0.5)?254.5kPa A? 2Fk2?1502.21 ?14m2 fa?G?254.5?20?2 l/b?1.2，b?A/1.2?/1.2?3.4m 取l?7.2m,b?4m,A?28.8m2 2）软卧层验算 软卧层顶面处土的自重应力： pcz?17.2?0.5?19.3?0.9?19.4?0.65?(19.4?10)?1.85?55.97kPa（地下水位以下土取浮重度） 软卧层顶面处土的加权重度： rm? pcz55.97 ?14.35kN/m3 d?z1.55?2.35 软卧层承载力修正： ?d?1.0 faz?70?1.0?14.35?(3.9?0.5)?118.79kPa pk? 2Fk?Gk2?1502.21?20?2?4?7.2 ?144.32kN(注意：此处将原地面（标高A7.2?4 -0.450m)至室内地面（标高+-0.000）范围内的填土作为外荷载加入pk。） 基础底面处土的加权平均重度： z2.35Es18.1 ?0.5所以?23? ?3 ? b4Es22.7 软卧层顶面处的附加应力： pz? (pk?pcd)lb144.32?18.63?1.55?7.2?4 ?60.31kPa (b?2ztg?)(l?2ztg?)(4?2?2.35tg23?)(7.2?2?2.35tg23?) pz?pcz?60.31?55.97?116.28kPa?faz?118.79kPa 所以满足要求。 最后确定基础底面边长7.2m，宽4m。 （2）抗震验算 根据建筑抗震设计规范（GB50011xx），本工程需进行地基抗震验算； A柱：上部传来竖向力：992.73?85.65?208.?1286.86kN 底层墙：8.664?7.2?62.38kN 竖向力：Nk?1349.24kN 上部传来弯矩：11.4?1.75?347.58?360.73kN 底层墙：8.664?7.2?0.18?11.23kN 弯矩：Mk?371.96kN 柱底剪力：Vk?6.32?0.97?111.36?118.65kN .12?130.14?138.22)?2?2894.96kN （B-C）柱：上部传来竖向力：(1179 底层墙：8.664?7.2?2?124.76kN Fk?3019.72kN A柱基础持力层强度验算： 基础形心处竖向力：?Fk?1349.24?20?2.8?3.5?0.5?(2?1.55)?1697.14kN 弯矩：?Mk?371.96?118.65?0.7?455.02kN 偏心距：e? pk? max pmin 455.02 ?0.27m 1697.14 1697.14 ?173.18kPa?faE?afa?1.1?217.298?239.03kPa 2.8?3.5 6e6?0.27253.34 ?pk?(1?)?173.18?(1?)?93.02kPa l3.5 pkmax?253.34kP?1.2faE?286.84kPa 满足要求 （B-C）柱基：?Fk?3019.72?20?2?7.2?4?4171.72kN pk? 满足要求 4171.72 ?144.85kPa?faE?afa?1.1?217.298?239.03kPa 7.2?4 3. 方案实施 3.1基础结构设计 混凝土选用C30，HPB300 级钢筋，fy?270N/mm2 HRB335 级钢筋， fy?300N/mm2 (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。 1A柱：F?1508.1?8.664?7.2?1.35?1592.31KN M?18.8?8.664?7.2?0.18?1.35?0.7?10.42?41.25kN?m （B-C）柱：FB?Fc?1847.3?8.664?7.2?1.35?1931.51KN MB?MC?14.96?8.664?7.2?0.18?1.35?0.7?5.48?33.95kN?m （2）A柱 预估基础高度0.7m，采用二阶阶梯形基础。 1）基地净反力 pj? F1592.31 ?162.48kPa A2.8?3.5 pjmax? jmin 169.70FM41.25 ?162.48?kPa 2AW1/6?2.8?3.5155.26 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 l?3.5m，b?2.8m，at?ac?0.6m，bc?0.6m。初步选定基础高度h?700mm， 。 h0?700?45?655mm（有垫层） ?hp?1.0 ab?at?2h0?0.6?2?0.655?1.910m?b?2.8m，所以破坏椎体在基础平面内部； 取ab?1.91m am? at?ab0.6?1.91 ?1.255m 22 因偏心受压，pj取pj,max?169.70kPa 冲切力： 2?lac?bbc? Fl?Pj,max?h0?b?h0? ?22?22? 2 ?3.50.6?2.80.6? ?169.70?0.655?2.8?0.655? 22?2?2? ?344.15kN 抗冲切力： 0.7?hpftamh0?0.7?1.0?1.43?103?1.255?0.655?822.85kN?Fl 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：Pj,?Pjmin? ?155.26? l?ac ?pj,max?Pjn,min? 2l 3.5?0.6 ?169.70?155.26?163.72kPa 2?3.5 MI? 1 (pjmax?pj?)(2b?bc)?(pjmax?pj?)b(l?ac)248 1 (169.70?163.72)(2?2.8?0.6)?(169.70?163.72)?2.8(3.5?0.6)2 48 ?365.13kN.m M365.13?106 As,I?2294mm2 0.9fyh00.9?270?655 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： M? 1?Pj,max?Pj,min?2 ?2l?ac?b?bc?24?2? 1 (169.70?115.26)?(2.8?0.6)2?(2?3.5?0.6) 48 ?249.03kN.m As,? M?249.03?106?1589mm2 0.9fyh00.9?270?(655?10) 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 l?7.2m，b?4m，ac?bc?0.6m，初选基础高度H=0.7m（等厚）； 1）基底净反力 pj? F1931.51?2 ?134.13kPa A7.2?4 2）冲切计算 图6 冲切验算计算简图 要求Fl?0.7?hpftumh0 um?(ac?h0)?4?(0.6?0.655)?4?5.02m ?hp?1.0，ft?1.43N/mm2 Fl?FB?(ac?2h0)2pj?1931.51-(0.6?2?0.655)2?134.13?1675.32kN 0.7?hpftumh0?0.7?1.0?1.43?5.02?655?3291.39kN?Fl 所以满足要求。 3）纵向内力计算 bpj?4?134.13?536.52kN/m 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：Vmax?1126.69kN,?hs?1.0 0.7?hsftbh0?0.7?1.0?1.43?4?655?2622.62?Vmax 满足要求。 5）纵向配筋计算（选用HRPB335，钢筋fy?fy?=300N/mm2） M1149.08?106 板底配筋：As?6497mm2 0.9fyh00.9?300?655选22 20180（实配As?6912mm2） 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As? Mmax ，进行配筋计算。） 0.9fyh0 6）横向配筋（选用HRPB335钢筋fy?fy?=300N/mm2） 柱下等效梁宽为： ac?2?0.75h0?0.6?2?0.75?0.655?1.58m F1?b?bc?1931.511?4?0.6? 柱边弯矩：M?B?697.76kN.m b2?2?42?2?M697.76?106 As?4032mm2 0.9fyh00.9?300?(655?14)在柱下1.58m范围内选配9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