土力学与基础工程课程设计

基础工程课程设计任务书一、教学要求根据本课程教学大纲的要求，学生应通过本设计掌握天然地基上的浅基础设计的原理与方法，培养学生的分析问题、实际运算和绘制施工图的能力，以巩固和加强对基础设计原理的理解。设计任务设计四川南充某办公楼的基础，根据上部结构及地基条件用柱下独立基础。设计要求设计依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007.2002)和《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)o设计资料K上部结构资料:上部结构为四层框架，层高3.2加，框架、主梁.次梁、柱为现浇整体，主梁30x80c〃厂,次梁25x60c〃凡楼板厚lOcM,柱截面40x5(k7n\室内外高差0・3〃八2、下部地基资料：该建筑位于非地震区'不考虑地震影响。建筑场地地质情况复杂，地质由杂填土、亚粘土.淤泥质亚粘土及细粉砂组成(表1)。各层地基土的物理力学指标见下表。II 11 1111一8$II 111111\ /700070007000BA柱网平面图土层编号土层名称层底深度(m)YkN/m33(%)eIIEskPaCkPafakPaI人匚填土18II亚粘土51002816180ni淤泥质亚粘土1812002411105IV粉、细砂19950030160注:地下水位于粉.细砂层底3s基础选用材料:基础混凝土选用C20,钢筋选用HRB335,垫层釆用素混凝土C15,100厚。五-设计步骤K根据地质条件确定基础的埋置深度2.根据地基承载力与荷载计算基底面积，并进行软弱下卧层验算:对于偏心受圧基础两边长之比一般L/BW2,最大不超过3。3.根据建筑层数及地质条件确定基础类型4s地基变形验算5.基础剖面设计与结构计算

JIANGXIAGRICULTURALUNIVERSITY本科课程（设计）题冃:学院:姓名：学号：专业：班级：指导教师:土力学与地基基础课程设计工学院工程管理职称:0—五年六月目录基本条件确定确定基础埋深确定基础类型及材料错误!未定义书签。确定基础底面尺寸错误!未定义书签。确定B柱基底尺寸错误!未定义书签。确定C基本条件确定确定基础埋深确定基础类型及材料错误!未定义书签。确定基础底面尺寸错误!未定义书签。确定B柱基底尺寸错误!未定义书签。确定C柱基底尺寸错误!未定义书签。5软弱下卧层验算错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。6计算柱基础沉降错误!未定义书签。错误!未定义书签。7按允许沉降量调整基底尺寸错误!未定义书签。8基础高度验算错误!未定义书签。B柱基础高度验算错误!未定义书签。C柱基础高度验算错误!未定义书签。9配筋计算错误!未定义书签。B柱配筋计算错误!未定义书签。C柱配筋计算错误!未定义书签。1基本条件确定人工填土不能作为持力层，选用亚粘土作为持力层。柱标准组合准永久组合基本组合B柱N(kN)240022803240M()210200284C柱N(kN)180016202430M()250238338土层编号土层名称层底深度(m)ykN/m?co(%)eIIEskPackPafakPa1人工填土18H亚粘土1952002815150III淤泥质亚粘土1810002412100IV粉、细砂1910000301602确定基础埋深选择基础埋深根据设计任务书中给出的数据，人工填土d=L5m,因持力层应选在亚粘土层处，故取d=2・0in3确定基础类型及材料基础类型为：柱卞独立基础1:1基础材料：混凝土釆用C25,钢筋采用HPB235。1:14确定基础底面尺寸根据亚粘土冃1[=0.65,查表得仏=a〃d=l・0。因d=2・Orru基础底面以上土的加权平均重度:乙产[18・0xl・5+19・0x(2・0-1・5)]/2・0=18・25KN/in地基承载力特征值人(先不考虑对基础宽度进行修正):£=九+%•乙"(d_0・5)=150+l・0xl&25x(2・0-0・5)=177・38KPa确定B柱基底尺寸Fk2400处Fk2400处1^57.3；二）X2.OP•曲•由于偏心力矩不大，基础底面面枳按2。％增儿即A=A,=nr.一般l/b=〜，初步选择基础底面尺寸:=/小=5・4x3・9=21・06n&虽然b=39" 但“产0不需要对人进行修正。4.1.1持力层承®力验算基础和回填土重：G=r^dA=2Qx2.Qx2i.Q6=342AKN偏心距：5=—————=0.065/»<-=—=0.90111TOC\o"1-5"\h\z'2400+842.4 6 6基础底面处的平均压力值：Pk=Fk+Gk=2400+842.4=⑸先灯。<£=177.38K%AA21.06 "基础底面边缘的最人压力值：F"+Gk6e 6x0.065 “AmaxIK（i+_）=i53.96x（1+— ）=165.08KPa<1.2£=212.86KH/Amax基础底面边缘的最小压力值：Anxin=以：q（1-孚）=153.96x（1-6x°°6>=14284KPd>0满足要求。确定该柱基础底面长l=5.4mfb=3・9m。确定C柱基底尺寸Fk1800处Fk1800处7；^=而孟矿山°泌由于偏心力矩不大’基础底面面积按2°%增儿即A=A,=nr.一般l/b=〜，初步选择基础底面尺寸:4=/・b=5・2x3・3=17・16m\虽然b=33ni>3m.不需要对进行修正。4.2.1持力层承®力验算基础和回填土重：G=r^dA=20x2.0x17.16=636AKN250 152偏心距：5=—————=0.101W<-=—=0.867111“1800+686.4 6 6基础底面处的平均压力值：

TOC\o"1-5"\h\zF.+G. 1800+686.4 「巴=」~L= =144・9KPd<f=i7733KPahA 17.16 九基础底面边缘的最大压力值：片2=以+q(1+竽)=144.9x(l+6x°l°l)=i6i.79KPd<1.2£=212.86KPd基础A/ 5.2底面边缘的最小压力值：/込=^+q(1-竽)i44・9x(l-6x°l°l)=i2&01KPd>0满足要求。确定该A/ 5.2柱基础底面长l=5.2mtb=3・3m。5软弱下卧层验算软弱下卧层顶面处自重应力:P=18・0xl・5+19・0x6・5=150・5KPd(■软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度:2詈=]8.81KN/”F由灰褐色淤泥质粉质粘土e=l・10,I|=lQ查表得：〃d=l・0m=a£二=100+1-0x1&81x(8.0-0.5)=24L08KPd由6/&；=5200/1000=52以及z/b=(8・0-2・0)/3・0=1・54>0・5,查表得地基压力扩散软弱下卧层顶面处的附加压力:叽Pk软弱下卧层顶面处的附加压力:叽Pk一讹）5.4x3.9x(153.96-18.25x2.0)R= "Kgu = —rs•八—y =23・46KPa验算:(/+2ztan6){b+2ztail3) (5.4+2x6.0xtan25.2)(3.9+2x6.0tan25.2)&+4z=23・46+150・5=173・96KPa</^=241・08KPa・(满足)C柱软弱下卧层顶面处自重应力:4：=18・0xl・5+19・0x6・5=150・5KPd00软弱卞卧层顶面处的附加压力:5.2x33x(144.9-18.25x2.0)P?=(/+2ztail6}{b+2ztailS)(5.2+2x6.0xtail25.2)(33+2x6.0xtan25.2)4+4z=19・17+150・5=169・67KPd =241・08KPd・(满足)6计算柱基础沉降基础底面处的自重应力：.=人3=1&25x2・0=36・5KPa基底压力：卩=£竺=2280+842.4=148.97KPuA20.96基底附加压力：Pq=P-%=14&97-36・5=112・47KPa6.1.1确定基础沉降计算深度Z"因为不存在相邻荷载的影响，可按卞式估算基础沉降计算深度Z":=i9.nKPa验算:Z“=b(2・5-0・41nb)=3・9x(2・5-0・41n3・0)=7・63wa7.6/?/因2<b=3.9<4.故Az=0.61110按该深度，沉降量计算至淤泥质亚粘土层。6.1.2沉降计算沉降计算见表。其中a应用“角点法X即将基础分为4块相同的小面积，查表时按备护说查，查得的平均应力系数应乘畑根据规范规定，Az=06仏计算出△几=0・569〃仞,并除以工山，(179.29mm)>得<>表明所取Z幷=10・6rn符合要求。表B柱基础最终沉降量计算J(〃7){tmn)(nim){mm)<0.0255.43.9确定沉降经验系数肖s压缩层范鬧内土层压缩模量的平均植:瓦=XA辽（g-zM工（4/6）耳口（湎-J石）见417640.6038+0.9859+0.00506

=2618・8KPa=2・62MPd4=112.47KPa<0.7或R=0.75xl50=112.5KPa,查表得肖产则基础最终沉降量:S =匕》山‘=1.09x179.29=105.43/wnC柱基础底面处的自重应力JJ=人”・〃=1&25x2・0=36・5KPa17.16基底压力：P= =1620+686.4=134.4iKPo基底附加压力：Pq=P—bc=134・41-36・50=97・91KPd17.166.2.1确定基础沉降计算深度Z"因为不存在相邻荷载的影响，可按卞式估算基础沉降计算深度Z":Z“=b(2・5-0・41nb)=3・3x(2・5-0・41n3・3)=6・67w取6・7w因2vb<4，故3=0.6m。按该深度，沉降量计算至淤泥质亚粘土层。622沉降计算沉降鹹其中血“角点法”,即将基础分为4块相同的小面积,Z紗卜磊查，查得的平均应力系数应乘以4。表C柱基础最终沉降量计算点号(加)MbeJa(nitti)w-(mm)Pq97.91△s,(//////){mm)工g<0.025105.20X02X33.3X4x=623Z"校核根据规范规定，&=06",计算出△s〃=0・046〃〃仏并除以 91.656mm)>得<,表明所取Z,广6.7m符合要求。624确定沉降经验系数肖$工(&/6)人工［(运兀)/£_331838一0.93648=3541.57KPa=3.54MPa& =97.91V0.7兀=0・75x150=112・5KPd,查表得鸭严则基础最终量:

S=匕=1.0307X91.656=94.47m”7按允许沉降量调整基底尺寸由于B柱E,=•C柱耳=，由于小于4MPa,属于高压缩土，△s=Sb-Sc=105・43-94・47=10・96〃〃》v0.0031=0.003x6500=19.5加加。符合要求。8基础高度验算B柱基础高度验算8.1.1计算基底反力偏心距J偏心距JSo F說）寻"&加基础边缘处的最人和最小净反力:严皿_尸（]±6£ 3240 6x0.088 168・89KPd5.4'皿"仍1"/^-54x3.9^- 5.4丿"13&8KPd5.48丄2基础高度（选用阶梯形基础）柱边基础截面抗冲切验算（见图1）/=5・4川上=39几4=bf=04/»,a^=Q.6ni,初步选择基础高度h=1000mnu从下至上分300=2.3mmm，300mm，400mm三个台阶，II。=1000-50=950mm（有垫层），九=0-987 。=2.3ma：+21】。=0.4+2x0.95=23111<b=3.9ma.0・4+2・3=a.0・4+2・3=1.35m冲切力:（1（bbeA-（1（bbeA-75406、〔390.4r■-0.95x3.9-0.93[22/〔22丿2=168.89x22l2l2202202抗冲切力：人=0・7x0・987xL27xl0'xl・35x0・95=>e可以。结论：柱边对基础抗冲切强度满足要求。4©©基础第一变阶处1¥12raifO柱与基础交接处-第二变阶处、'4©©基础第一变阶处1¥12raifO柱与基础交接处-第二变阶处、'8.13变阶处抗冲切验算8.13.1第一阶基础截面抗冲切验算8.13.1第一阶基础截面抗冲切验算（见图2）h]=6OOnum0hp=1・°，鶴=600-50=550〃"”,0]=2・5加山=q=1.7/m,7114+2/址=1.7+2x0.55=2.8111<b=3・9nh取=2.3m,a,„="广""="7+28=2・25加711冲切力:1a.(ba、0■2~1~2_力01b-k1~2_An/z-Q4?5\<391.7、2•一0・35x3.9-0.55122)〔22)(=168.89xF1=几皿.抗冲切力：人=0・7xl・0xl・27xl0'xL55x0・558.13.2第二阶基础截面抗冲切验算（见图3）hr=300〃〃”,0妙=1.0,/)01=300-50=250加ma=3・8〃M、=q=2.7/«,q+2氐=2+2x0.25=2.5m<b=3.9m,®ta^=3.5〃7,q”=纠+©=3+2.5=325〃7力FTZMnax"b-\--1202/

FTZMnax"b-\--1202/16&89x<5.44.5122一呼16&89x<5.44.5122一呼.9一(3.92一严丿抗冲切力：0.70屮/q/o=O・7xLOxl・27xlO'x3・25xO・25=>。可以。C柱基础高度验算8.2.1计算基底反力偏心距J 偏心距J =么竺“139必性兰=0.顶F2430 6 6基础边缘处的最大和最小净反力:pg丄捡空J竺竺164.32K內心"lb'一「5.2x33^- 5.2 ' 118・9KPd822基础高度（选用阶梯形基础）柱边基础截面抗冲切验算（见图4）I=5・2nhb=3・3加,耳==0.4/n,a^=0.6加，初步选择基础高度h=1000mm,从卞至上分300mm.a严—0・4也=i35m2300mm,400nun三个台阶，11。=1000-50=950mm(有垫层)，0加=0.987a,a严—0・4也=i35m2I V o m因偏心受压代取化Fi=Pg冲切力:Fi=PgL 」厂r■(5.20.6cJ0.4ccJ- 0.9〉x3.3-0.95I22丿I22丿fb16432X22_5空一A*丄一九20丿（220抗冲切力：0・7仇Jq/o=O・7xO・987xl・27xlO'xL35xO・95=>。町以。结论：柱边对基础抗冲切强度满足要求。

右15：I5柱与基础交接X基础第一变阶a:基础第二变阶a：W4Me右15：I5柱与基础交接X基础第一变阶a:基础第二变阶a：W4Me823变阶处抗冲切验算8.23.1第一阶基础截面抗冲切验算（见图5）/?]=600〃"儿0如=1・0,鶴=600-50=550/m/m, =2・3加山=q=1.5/«,码+2九，=1.5+2x0.55=2.6m<b=3.3m,取《&=26”,q”=纠；勺=1°；2・6=2.05加冲切力:7/G、(bsV" hgb- 一hgU2。「丿122 。[丿_F=pI'jfmax23cc■ 1<331.5c■»"(5.20.55x3・3—- 0.55l22丿1L22丿16432X抗冲切力：0.70甲y；q“&=0・7xl・0xL27xl0'x2・05x0・55=>。可以。8.23.2第二阶基础截面抗冲切验算（见图6）Ik=300〃"〃,Q护=IQ/g=300-50=250〃〃町a=4Ain,b^=4=2・5gq+2你=2.5+2x0.25=2.5111<b=2.8in、取q,=3.0"?,q”= =2'；彳"=2.75加冲切力FTZMnax(5.24i、p3FTZMnax(5.24i、p32.5cJ■»"-0.25x3.3-0.25l22zI22丿02=16432X抗冲切力:°・70吵TAA)=0・7xl・0xL27xl0'x2・75x0・25=>0可以。9配筋计算选用HPB235钢筋，fy=2WNh『B柱配筋计算（见图7）基础长边方向1・1截面（柱边）柱边净反力悬臂部兽 一弓z)=138・8+^^^^(168.89-138.8)=155.26KM悬臂部2/ 2x6.4分净反力平均值2(仏《+即=产(16&89+155・26)=162・08KPd弯矩M]=£(Z号也)(/一aJ(2b+b』=£^xl62.08x(6.4-0.6)'(2x3.9+0.4)=1862.89KNM旦=1862.89x2“0375.珈肿0.9人九0.9x210x950I【MI【截面（第一变阶处）弘严化-+导 笛當76&89J3&8)"59.72K加M,„=右(几《^；巴")(/-aj'(2/?+A)=~^xl64.31x(6.4-2.5)'(2x3.9+1.7)=989.25KN肋V・V截面(第二变阶处)+导&z-£3)=13&8+^^^寺(168.89-138.8)=164.42KPd2/ 2x6.4M¥=^(_^L^j^L^)(/_dJ(2/j+E)=£xl66.66x(6.4-4.5)'(2x3.9+2)=270.74KNM比较&|，4川和应按&,配筋，实际配68014,4=104652肋'>10375・32加沪

9.1.2基础短边方向II-11aw因该基础受单向偏心荷载，所以在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算。取化=2（匕+匕mJ计算°化=-x(168.89+13&8)=153・85KPdA/„=^(-5i^^^)(h-hj-(2/+flJ=^xl61.37x(3.9-0.4)-(2x6.4+0.6)=1103.7/；/V./w4 =川4 =川O・9//o 0.9x210x950凹r旦=6⑷如讦【VJT截面（第一变阶处）【VJT截面（第一变阶处）-mxc勺)：(2/+4j=£xl61.37x(3.9-1.7r(2x6.4+2.5)=497.91KNMA=A=09f、％ 0.9x210x55049791X106=4789.9〃肿VI・V【截面（第二变阶处）Mvi -®n2/+6)=右x161.37x(3.9-2.7)'(2x6.4+4.5)=94.22KNm4w4w=0・9,扎 0.9x210x250心2=1994.07曲比较码1，&W和4山应按人||配筋，现在短边方向（5.4m宽度范M内）配筋。但是，不能符合构造要求。实际按构造配筋010@75（即79010）.4=6201.5加卅＞6147.03加"

C柱配筋计算（见图8）9.2.1基础长边方向I・I截面（柱边）柱边净反力■mm耳=弓心+兽（弓心一弓心）=118・9+字器（164.32-118.9）=144.23KPd■mm2/ 2x5.2反力平均值2(仏《+匕)=2xW4・32+144・23)=154・27KPd弯矩M]=_^(j^：^2^^L^)(/_aJ(2/?+Q)=£>d54.27x(5.2-0.6)'(2x3.3+0.4)=952.1KM"i亠=952.1X" =5302.7〃加0・9f丸0.9x210x950【1【・1【1截面(第一变阶处)耳厂弓3+兽(