[学士]柱下独立基础课程设计

1、 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 土力学与地基基础土力学与地基基础课程设计课程设计 专 业 名 称 土木工程 所 在 班 级 土木 1004 学 生 姓 名 梁周成 学 生 学 号 10101140423 指 导 教 师 彭成 设计提交日 期 2013 年 6 月 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 目录 1 柱下独立基础课程设计.1 1.1 设计资料 .1 1.1.1 地形 .1 1.1.2 工程地质资料 .1 1.1.3 岩土设计参数 .1 1.1.4 水文地质资料 .2 1.1.5 上部结构材料 .2 1.1.6 材料 .3 1.1.7 本人设计资料 .3 1.2 独立基

2、础设计 .3 1.2.1 选择基础材料 .3 1.2.2 选择基础埋置深度 .3 1.2.3 求地基承载力特征值 a f .4 1.2.4 初步选择基底尺寸 .5 1.2.5 验算持力层地基承载力 .5 1.2.7 基础高度的确定 .6 1.2.8 变阶处抗冲剪验算 .8 1.2.9 配筋计算 .8 1.2.10 基础配筋大样图 .10 1.2.11 确定 A、B 两轴柱子基础底面尺寸 .11 结束语.14 参考文献.15 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 1 1 柱下独立基础课程设计柱下独立基础课程设计 1.1设计资料设计资料 1.1.1 地形地形 拟建建筑地形平整 1.1.2 工程

3、地质工程地质资料资料 自上而下土层依次如下： 号土层：杂填土，层厚约 0.5m，含部分建筑垃圾。 号土层：粉质粘土，层厚 1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值 。 ak f130KPa 号土层：黏土，层厚 1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值。180 ak fKPa 号土层：细砂，层厚 2.7m，中密，承载力特征值。 k 240Kpa a f 号土层：强风化砂质泥岩，厚度 3.0m，承载力特征值。300 ak fKPa 号土层：中风化砂质泥岩，厚度 4.0m，承载力特征值。KPafak620 1.1.3 岩土设计参数岩土设计参数 表 1.1 地基岩土物理学参数 土层 编号 土的名称 重度 3 mK

4、N 孔隙 比 e 粘聚 力 c KPa 内摩 擦角 0 ( ) 压缩 模量 s E paM 抗压 强度 （ k f ） paM 承载力 特征值 ak f ()KPa 杂填土 18 - 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 2 粉质粘土 200.65341310.0130 黏土 19.40.5825238.2180 全风化 砂质泥岩 2122300.8240 强风化砂 质泥岩 22 - 20253.0300 中风化砂 质泥岩 2415404.0620 1.1.4 水文地质水文地质资料资料 1) 拟建厂区地下水对混凝土结构无侵蚀性。 2) 地下水位深度：位于地表下 1.5m。 1.1.5 上部

5、结构材料上部结构材料 拟建建筑物上部结构为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为 500mm 500mm。室外地坪标高同自然地面，室内外高差 450mm。柱网布置 图如图 1.1 所示： 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 3 图图 1.11.1 1.1.6 材料材料 混凝土强度等级为，钢筋采用。2530CC335HPB 1.1.7 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

6、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 ，框架柱截面尺寸为 500mm 500mm，室外地坪标高同自然地面，Kpafak240 室内外高差 450mm。 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 4 1.2 独立基础设计独立基础设计 1.2.1 选择基础材料选择基础材料 基础采用 C25 混凝土，HPB335 级钢筋，预估基础高度 0.8m。 1.2.2 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

7、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 图图 1.2 基基础础剖面示意剖面示意图图 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 5 1.2.3 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

8、 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。 1.2.4 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 基础底面积为 2 0 0 . 6 7 . 320 6 . 417 2057 m df F A Ga K 由于

9、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 2 2 . 734 . 2mblA a f 进行修正。 1.2.5 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 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 6 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 G

10、F 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+6 0.15/3)=4321.2KN 1.2.6 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

11、 ) 6 1 ( 1.2.7 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） 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 7 （a） 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 8 （b） 图图 1.3 冲切冲切验验算算简图简图 （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mamba cct 5 . 0,5 . 0 两个台阶，每阶段高度均为 500mm。，)(750 2 20 40800 0 有垫层mmh 则取 。mmhaa tb 4 . 20 . 275 . 0 25 . 02 0 取=2.0m。因此，可得 b a

12、mm aa a bt m 1250 2 2000500 2 )( 因为偏心受压，冲切力：Kpappn 7 . 497 max 取 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 9 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 KNKNhaf mthp 3 . 57744.83375 . 0 25 . 1 1027 . 1 0 . 17 . 07 . 0 3 0 因此满足要求。 1.2.8 变阶处抗冲剪验算变阶

13、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 . 4823

14、5 . 0 55 . 1 1027 . 1 0 . 17 . 07 . 0 3 0 因此满足要求。 1.2.9 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 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 10 )( 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, 弯矩为

15、)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

16、 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 A20016 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 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 11 均匀分布计算，取 Kpappp nnn

17、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 )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

18、 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 A15012 211 150 3000 n 222 1 . 179323752112 4 mmmmAS 1.2.10 基础配筋大样图基础配筋大样图 基础配筋大样图如图 A3 图纸 01 所示。修改图样 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 12 图图 1.4 基基础础配筋示意配筋示意图图 1.2.11 确定确定 A、B 两轴柱子基础底面尺寸两轴柱子基础底面尺寸 由柱下独立基础课程设计任务书得：5 号和

19、 6 号题 A、B 两柱子基底荷载分布如 下。 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 13 A 轴: KNVmKNMKNF KKK 102,231,1402 C 轴：KNVmKNMKNF KKK 98,377,1618 A A 轴的柱轴的柱 ）选择埋置深度:根据柱下独立基础课程设计的要求以及工程资料的选 取，本设计为的土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础地面为： 3 0.5+1.2+0.5=2.2m。 b)求地基承载力的修正后的特征值： a f 根据全风化砂质泥岩的资料：e=0.58, ,查表得75. 0 ,25 . 0 L I 。6 . 1, 3 . 0 db 基底以上图层的平均重度为

20、： 3 / 2 . 16 5 . 02 . 15 . 0 )10 4 . 19(5 . 0)1020(2 . 0201185 . 0 mKN m 持力层的地基承载力特征值为Kpafak180 Kpadff mdaka 1 .224)5 . 02 . 2(2 .166 . 1180)5 . 0( 以上为室外的地面算起。 c)初步选定基础地面面积： 2 0 1 . 7 102 . 243 . 2 20 1 . 224 1402 m df F A Ga K 由于偏心较小，基地面积按 20%扩大，即 2 0 52 . 8 1 . 72 . 12 . 1mAA 初步选定基础底面面积，且, 22 52 . 8 7 . 839 . 2mmblAmmb39 . 2 不需要进行修正。 a f 2 2C C 轴的柱轴的柱 由前面的计算得持力层承载力特征值，计算回填土重Kpafa 1 . 224 K G 时的基础埋置深度 d=2.43m,A 轴基础底面积为 湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计 14 2 0 9 . 8 107 . 043 . 2 20 1 . 224 1618 m df F A Ga K 基础底面积按增大，即 0 20 0 2 0 7 . 109 . 82 . 12 . 1mAA 初步选定基础底面面积,且 b=3，