土力学与地基基础课程设计资料讲解

1、土力学与地基基础课程设计.设计项目春龙商铺住宅楼基础工程设计二、设计目的通过基础工程课程设计，使学生掌握普通民用建筑基础施工图设计的内 容、步骤和方法，并能综合运用所学的基础设计理论及基础构造知识，独立完 成普通民用建筑基础的设计工作。三、工程地质条件建设场地地势平坦，无相邻建筑物，地质勘察资料如下:编 号土层 名称土层 厚度m3%丫kN/m3e3 L%3 P%I pI LSrC kPa oEsMPafak kPa1新填116105土2粘土338.218.91.038.18.19.1.0.91218.4.12024806663粉质426.719.60.732.17.15.0.0.91828.7

2、.140粘土877068504粉土1021.018.10.628.五17.30.:0.9228.7.175106913993、基础材料本工程实际荷载计算：以J-（角柱）、J-（边柱）、G-（中柱），G-（中 柱）四个柱作为算例计算一 基础顶面荷载计算1.竖向荷载N计算J-（角柱）墙体3*（15.6-3.9）*0.24*1300*2+0.8*3*0.24*1300*2*10=234KN梁 0.7*0.3*3*2*4*2500*10=126KN板 3*3*4*0.1*2500*10=90KN柱 0.5*0.5*15.6*2500*10=97.5KN活载 2.5*3*3+2*3*3*3=76.5KN

3、故J-（角柱）承受的竖向荷载 N1=234+123+90+97.5+76.5=624KNJ-（边柱）墙体 3*0.24*3.9*3*4*1300*10=438.1KN 梁 3*0.7*0.3*3*5*2500*10=236.25KN板 6*3*0.1*5*2500=225KN柱 0.*0.5*19.5*2500*10=121.87KN活载 3*6*2.5=3*6*2*4=189KNJ-（边柱）承受的竖向荷载 N2=438.1+236.25+225+121.87+189=1210.2KNG-（中柱）墙体 4*15.6*3*0.24*1300*10=584KN梁5*0.7*0.3*3*4*2500

4、*10=315KN板 5*3*3*0.1*2500*4*10=450KN柱19.6*0.5*0.5*2500*10=122.5KN活载 2*3*3*3+2.5*3*3=76.5KNG-（中柱）承受的竖向荷载 N3=584+315+450+122.5+76.5=1548KNG-（中柱）梁 5*0.7*0.3*3*4*2500*10=315KN板5*3*3*0.1*2500*4*10=450KN柱 19.6*0.5*0.5*2500*10=122.5KN活载 2*3*3*3+2.5*3*3=76.5KNG-（中柱）承受的竖向荷载 N4=315+450+122.5+76.5=964KN2.剪力及弯矩

5、计算各柱剪力V0.5* （15.6 - 3.90.8） * 607524 * 3.1 * 0.5=5.5KN各柱的弯矩M=58 KN ? m60 * 3.9 * 2.5 * 6024 * 3.1 * 0.5 * 17.3575二.确定基础埋深根据地质勘察资料表，均选择第二层土即粉土作为持力层，设计埋深为d=1.5 m（按室外计算）。则 m=（ 1*16+0.5*18.9）/1.5=17.KN/ m3对于粘土 ,e=0.78和IL=0.60并查P168表7-10的nd=1.0.nb=0此时不用考虑深度修正修正之后的地基承载力设计值为 fa fakd m（d 0.5）=137 kpa1.11ak=

6、132Kpa则平均埋深d=1.5+0.45/2=1.725m则的初始设计面积分别为：A01= 山=6.03m2 J-（角柱）fa小N22A02=11.8m J-（边柱）fa rg?dA03=faN3rg ?d=14.87 m2G-(中柱)A04=N4fa小=9.31m2G-(中柱)(三)J-J-G-G-基础底面尺寸设计J-(角柱)(1) A=(1.1 1.2)A01=6.637.24m2初步选择底面积尺寸A=L*B=3*2.4m2(2) 验算持力层的地基承载力基础及其台阶上回填土的重力 G=rG*A*d=20*1.725*3*2.4=248.4KN偏心距 e=M 总 /(N3+G)=(58+1

7、.725*5.5)/(248.4+624)=0.078L/6=3/6故最大.最小的基底压力，平均基底压力分别为P max由公式PminN1 M 1.725V GAWA仲得N1 M 1.725V GAWAPmax=140.2Kpa0P=(Pmax+Pmin)/2=121.3Kpaf=137Kpa 符合要求 故该柱下独立基础尺寸为A=L*B=3*2.4,由于nb=0.0.故不需要再对宽度进行修(3) 计算基底净反力,由规范可知由标准值计算荷载设计值时取荷载综合分项系数.1.35 .因此竖向荷载设计值 F=1.35*N1=1.35*624=824.4KN偏心距 eno=M 总/F=67.625/82

8、4.4=0.078基础底面地基净反力的最大值和最小值为PnmaxPnminFAFAM 1.725VW 得 Pmax=135.8Kpa, M 1.725VWPmi n=98.2Kpa(4) 确定基础高度(采用锥形基础)由题意知：C20混凝土. n级钢筋，查表得:F t=1.1N/mm2,f y=300N/mm2又 ac+a=0.5m,bc=0.5m,L=4.4m,B=4m.对于锥形基础，只需保证短边方向1-1,整个基础就可以满足抗冲切要求初步选择基础高度 H=550mm则 h=550-40-20/2=500mm=0.5m.a t+2*ho=1.5m216.9KN可以 即基础的1-1截面处抗冲切强

9、度满足要求(5) 底板配筋计算基础长边方向2Asi= Mi-i /(0.9*fy*h。)=1388.22mm基础短边方向Mn-n= Pnmax*(B-bc)2*(2L+ac)/24=132.8 KN? m2Asn= Mn-n/(0.9*fy*h)=983.4mmJ-(边柱)(1) A=(1.1 1.2)A02=12.9814.16初步选择底面积尺寸A=L*B=4.5*3m(2) 验持力层的地基承载力基础及其台阶上回填土的重力 G=rG*A*d=20*1.725*4.5*3=465.75N偏心距 e=M 总/(N1+G)=(58+1.725*5.5)/(1210.2+465.75)=0.041l

10、/6=4.5/6故最大.最小的基底压力，平均基底压力分别为P N2M21.725VGmax由公式W得-AP N2M21.725VGminAWAPmax=130.2Kpa0P=(Pmax+Pmin)/2=124.1Kpaf=137Kpa 符合要求故该柱下独立基础尺寸为A=L*B=4.5*3,又由于nb=0.0.故不需要再对宽度进行 修正.(3) 计算基底净反力,由规范可知又何在标准值计算荷载设计值时取荷载综合分项系数.1.35因此竖向荷载设计值 F=1.35*N2=1.35*1201.2=1633.7KN偏心距 eno=M 总/F=67.625/1633.7=0.0406PnmaxPnminFA

11、FAM 1.725VW 得 Pnm ax=127.6Kpa, M 1.725VWPnmin=114.5Kpa(4) 确定基础高度(采用锥形基础)由题意知：C20混凝土. n级钢筋，查表得:F t=1.1N/mm2,f y=300N/mm2又 ac=a=0.5m,bc=0.5m,L=4.5m,B=3m.对于锥形基础，只需保证短边方向符合，整个基础就可以满足抗冲切要求 初步选择基础高度 H=700mm则 h0=700-40-20/2=650mm=0.65m.a t+2*ho=1.8m470.71Kpa可以 即基础的1-1截面处抗冲切强度满足要求(5) 底板配筋计算基础长边方向22Asi= Mi-i

12、 /(0.9*f y*h)=3153mm基础短边方向Mn-n= Pnmax*(B-bc)2*(2L+aj/24=316.0 KN ? m2Asn= Mn-n/(0.9*f y*h)=1800mmG-(中柱)(1) A=(1.1 1.2)A03=16.357-17.84m2初步选择底面积尺寸A=L*B=4*4.4=17.4m2(2) 验持力层的地基承载力基础及其台阶上回填土的重力 G=rG*A*d=20*1.725*4.4*4=607.2KN偏心距 e=M 总/(N3+G)=(58+1.725*5.5)/(1548+607.2)=0.031L/6=4.4/6故最大.最小的基底压力，平均基底压力分

13、别为N3M1.725VGAWA得得N3M1.725VGAWAPmax由公式PminPmax=127.7Kpa0P=(Pmax+Pmin)/2=122.5Kpaf=137Kpa 符合要求 故该柱下独立基础尺寸为A=L*B=4.4*4,又由于nb=0.0.故不需要再对宽度进行 修正.(3) 计算基底净反力,由规范可知又何在标准值计算荷载设计值时取荷载综合分项系数.1.35因此竖向荷载设计值 F=1.35*N2=1.35*1548=2090KN偏心距 eno=M 总/F=67.625/2090=0.032PnmaxPnminFAFAM 1.725VW 得 Pnm ax=123.9Kpa, M 1.7

14、25VWPnmin=113.5Kpa(4) 确定基础高度(采用锥形基础)由题意知：C20混凝土. n级钢筋，查表得:F t=1.1N/mm2,f y=300N/mm2又 ac=a=0.5m,bc=0.5m,L=4.4m,B=4m.对于锥形基础，只需保证短边方向1-1,整个基础就可以满足抗冲切要求 初步选择基础高度 H=700mm则 h0=700-40-20/2=650mm=0.65m.a t+2*ho=1.8m494.25KN可以 即基础的1-1截面处抗冲切强度满足要求(5) 底板配筋计算基础长边方向22Asi= Mi-i /(0.9*f y*h)=3802.2mm基础短边方向2Mn-n= P

15、nmax*(B-bj *(2L+aj/24=588.5 KN? m2Asn= Mn-n/(0.9*f y*h)=3353mmG-(中柱)(1) A=(1.1 1.2)A04=10.24 11.7m2初步选择底面积尺寸A=L*B=4*3m 2=12m2(2) 验持力层的地基承载力基础及其台阶上回填土的重力G=rG*A*d=20*1.725*4*3=414KN偏心距 e=M 总 /(N3+G)=(58+1.725*5.5)/(964+414)=0.05L/6=4/6故最大.最小的基底压力，平均基底压力分别为PN4M1.725VGmax由公式W得-APN4M1.725VGminAWAPmax=123

16、.3Kpa0P=(Pmax+Pmin)/2=114.8Kpaf=137Kpa 符合要求故该柱下独立基础尺寸为A=L*B=4*3.由于nb=0.0.故不需要再对宽度进行修正(3) 计算基底净反力,由规范可知又何在标准值计算荷载设计值时取荷载综合分项系数.1.35因此竖向荷载设计值F=1.35*N4=1.35*964=1301.4KN偏心距 eno=M 总/F=67.625/1301.4=0.052PnmaxPnminFAFAM 1.725VW 得 Pnm ax=116.9Kpa, M 1.725VWPnmin=100Kpa(4) 确定基础高度(采用锥形基础)由题意知:C20混凝土. n级钢筋，查

17、表得:Ft=1.1N/mm2, fy=300N/mm2又 ac=a=0.5m,bc=0.5m,L=4m,B=3m.对于锥形基础，只需保证短边方向1-1,整个基础就可以满足抗冲切要求 初步选择基础高度 H=550mm则 ho=550-40-20/2=500mm=0.5m.a t+2*ho=1.5m372.6KN可以 即基础的1-1截面处抗冲切强度满足要求(5) 底板配筋计算基础长边方向22Asi= Mi-i /(0.9*f y*h)=2872mm基础短边方向Mn-n= Pnmax*(B-bc)2*(2L+aj/24=258.8 KN? m2Asn= Mn-n/(0.9*f y*h)=1917 m

18、m（四）独立基础配筋基础底面双向布筋，详见独立基础图八、天然预制桩基设计根据建筑桩基技术规范（JGJ94-94 ）设计桩基（一）确定桩的规格据工程地质勘察资料，选第4层的粉土为桩端持力层。桩横截面为 400mm*400 mm，桩长7m。桩承台埋深2 m，桩顶嵌入承台0.1 m，则桩端进入 持力层1.9 m。（二）桩身材料混凝土强度等级C25; HPB235级钢筋4根直径16 mm。（三）单桩竖向承载力计算（采用物理指标法计算）单桩竖向承载力标准值Quk=Qsk+Qpk= uE qsik li+ qpk Ap式中 u桩周长，u=4*0.4=1.6 m；qsik查表得粘土 qs2k=36 kpa,

19、粉质粘土 qs3k=60 kpa，粉土 4冰=72 kpa；L2=1 m， L3=4 m， L4=1.9 mq pk 查表得qpk =1800 kpa2Ap=0.4*0.4=0.16 m代入，得Qsk=u 刀 qsikli=1.6* (36*1+60*4+72*1.9 ) =660.48KNQpk= qpkAp=1800*0.16=288KN则桩的竖向承载力设计值R=Qsk/rs+Qpk/rp=(660.48+288)/1.65=574.84KN(四) 确定桩的数量和排列及单桩受力验算1、F-(1) 桩的数量n=uN1/R=1.1*332.775/574.84=0.64取桩数为1.(2) 桩承

20、台设计a、桩承台尺寸只有一根桩，桩的外缘每边外伸净距为0.5d=200 mm。则桩承台长度l=b=800 mmb、承台及上土重G=2*0.8*0.8*20=25.6KN(3) 单桩受力验算a、按中心受压验算N=r0(N1+G)/n=1.0*(332.775+25.6)/1=358.38KNR=574.84KNb、按偏心荷载验算因为只有1根柱且位于承台中心，所以不需。2、F-(1) 桩的数量n=uN2/R=1.1*636.55/574.84=1.22取桩数为2.(2) 桩的中心距本工程取1.2m一般取(3-4) d=1.2-1.6m(3) 桩的排列沿基础受弯方向排列(4) 桩承台设计a、桩承台尺寸按桩的排列，桩的外缘每边外伸净距为0.5d=200 mm。则桩承台长度l=2m b=0.8 mb、承台及上土重G=2*2*0.8*20=64KN(5) 单桩受力验算a、按中心受压验算N=r0(N2+G)/n=1.0*(636.55+64)/2=350.28KNR=574.84KNb、按偏心荷载验算Nmr N2 G M