基础工程设计

1、 基础工程 课程设计任务书及指导书 适用课程：基础工程土力学与地基基础单 位：襄樊学院建筑工程学院2012.2基础工程课程设计任务书学生姓名 学号 专业 （一）上部结构资料 某框架结构柱网图如下，边柱与角柱截面为400*400mm2，中柱截面为500*500 mm2，柱间距均为6m。F1=（600+学号后两位数字）kN= ，F2=（1100+学号后两位数字）kN= ，F3=（2000+学号后两位数字）kN= 。（二）地质资料 经探测，地层岩性及土的物理力学性质如下表。地下水埋深为5m，无腐蚀性。层号土名状态密实度厚度密度含水量孔隙比c(kpa)IPIL压缩系数标贯击数压缩模量mg/cm3%Mp

2、a-1N63.5MPa1人工填土可塑稍密见下表2.022粉土可塑中密见下表2.02210.651870.210.211283粉质粘土软塑中密52.0123.90.751418.2120.820.356.65.64粉土可塑中密22.02250.6662011.45粉土可塑密实未揭开2.02250.615.42820.4填土层和粉土层的厚度（单位：m）分别为：学号1-1011-2021-3031-4041-5051-6061-7071-8081-90填土2.02.02.01.51.51.51.01.01.0粉土3.54.04.54.04.55.05.05.56.0根据学号，选择填土层厚度为 ，粉土

3、层厚度为 。（三）设计内容：方案一：钢筋混凝土柱下独立基础；方案二：柱下条形基础方案三：桩基础l 柱下独立基础设计步骤及内容1.选择持力层，设定埋深2.计算地基承载力特征值，并修正3.计算基础所需底面尺寸4.计算各基础的沉降量（只考虑正交方向相邻基础的影响），并验算沉降差是否满足要求，如不满足要求则调整基础大小后再验算5.验算软弱层强度，调整基础埋深6.设计各基础剖面，并计算配筋6.绘制施工图。要求：1.计算书要求手写，采用A4白纸，字迹工整，计算步骤齐全，内容完整，计算简图线条清晰，比例正确； 2.图纸要求手绘、电脑绘制都可以，用A3纸打印，包括一张基础平面布置图，一张基础剖面及平面配筋详图

4、。图纸出现两份及两份以上雷同者，包括原创者，成绩均为不及格。 3.上交成果时，任务书、计算书、图纸依序装订在一起。柱下独立基础设计范例 钢筋混凝土柱下独立基础设计2、1、1选择持力层因为下卧层有软弱层，故基础要浅埋，基础埋深d=2米。混凝土强度等级：C20, fc=9.60N/mm2 钢筋级别：HRB335, fy=300N/mm2基础与覆土的平均容重：20.00kN/m3 作用力位置标高：0.000m基础混凝土保护层厚度：45mm2、1、2 计算地基承载力特征值，并修正承载力特征值：标贯数为12，由此查表计算可知：承载力fak=156kpa查表有深度修正系数为2所以=2、1、3 计算基础所需

5、底面尺寸有三种荷载设计值F1=735KN F2=1435KN F3=2035KN荷载标准值分别为FK1=544.44KN FK2=1062.96KN FK3=1507.41KN又有公式 方柱下基础底面选择方形，带入上面数据就有：对应的基础尺寸最小值为1.7558m 2.4534m 2.9216m初选基础地面宽度b为： 1.8m 2.5m 3m2、1、4 验算软弱层强度和沉降量基底处总竖向力Fk+Gk(KN)= 带入数据得总竖向力分别为：674.04KN 1312.96KN 1867.41KN基底平均压力Pk(kpa): 带入数据得Pk分别为：208.038 kpa 210.074 kpa 20

6、7.490kpa 可见：Pk均小于地基承载力特征值fa=216.6kpa，所以持力层承载力验算通过，后面由于调整沉降差改变了基础尺寸，再做验算。又有： ， z/b分别为： 查表内插法计算=23+（25-23）/2*(1.43-3)=21.43 tan=0.39247下卧层顶面的附加应力z（kpa)为： ， 带入数据计算分别为：31.464kpa 44.993kpa 52.445kpa下卧层自重应力cz（kpa)： 下卧层又有下卧层标贯数6.6，所以修正承载力：而z+cz=132.464kpa ，145.993kpa ，153.445kpa,均小于faz=294.6kpa，所以下卧层承载力验算通

7、过。持力层图的变形模量Eo=8，泊松比u=0.4，柔性基础影响系数Wm=0.95*由于F2的相邻基础情况有两种，故记作F21，F22F1=734.6KN ,F21=1434.6KN ,F3=2034.6KN ,1434.6KN 带入四组数据分别得：0.05542， 0.0399， 0.03325， 0.0399所以，各个基础的沉降量 ，带入数据有：56.69174mm， 76.7582mm， 102.958mm， 80.6575mm查表得相邻基础沉降差小于0.002L=0.0026000=12mm，调整基础尺寸，修正后基础尺寸b(m)b1=1.8m, b21=3.2m, b3=5.4m, b2

8、2=3.4m修正后nn(mm/KN)分别为：0.055416667，0.031171875，0.018472222，0.029338235修正后JK(mm/KN)=0.005570423所以修正基础尺寸后沉降：56.6917413mm,64.23682034mm,72.89115313mm65.50557699mm,沉降差均小于限值，符合要求。* 具体下卧层沉降量计算见计算表39列至51列。根据改变后的基础尺寸，再一一验算前面的指标：基底处总竖向力Fk+Gk(KN)=：674.041472.562673.811525.36基底平均压力Pk(kpa): 208.038409143.8049769

9、91.694356131.9518134前计算得知：，可见持力层承载力验算通过。下卧层顶面的附加应力z（kpa)为：， 带入数据计算分别为：31.463915634.3162965524.87212731.95658231进而求得： 132.463916135.3162965125.87213132.9565823前面计算得知：，可见下卧层承载力验算通过。2、1、5 设计基础剖面，并计算配筋地基净反力设计值Pj（kpa)， 带入数据可得结果分别为：226.85 kpa，140.14 kpa，69.79 kpa，124.13 kpa， 要考虑 这个条件，综合考虑：取h值分别为350mm，610m

10、m，1050mm，650m，保护层厚度45mm，则ho=305mm，565mm，1005mm，605mm，分别为1010mm， 1530mm，2410mm，1610mm由此可见：求抗冲切面积A1，由公式：得A1分别为0.555, 1.975, 5.838,2.242。所以，125.897KN, 276.738KN,407.417KN, 278.307KN而抗冲切力F（KN）： 带入数据有：165.5693KN,320.031KN,468.1793KN,320.031KN由此可见Fl均小于对应的F值，抗冲切验算通过。，所以tan值分别为：2.295081972.4778761062.487562

11、22.479338843满足条件：值分别为66.5，68.0，68.1，68.0 ；：带入修正后的不同的基础地面尺寸得：（）0.772.527.252.85计算梯形的形心至柱边的距离： ，带入数据得：0.4242m，0.8815m，1.6092m，0.9474m于是： ，带入数据分别为：74.1 KN*m， 311.3KN*m， 814.2KN*m 335.2KN*m计算配筋：钢筋为HRB335级，fy=300N/mm，带入数据得四种底面的钢筋面积分别为：899.9，2040.6，3000.5，2051.8。选择钢筋：12120(As=943mm2)，20150(As=2095mm2)2415

12、0(As=3016mm2)，20150(As=2095mm2)其中括号内为实配钢筋面积。钢筋混凝土柱下独立基础设计F1F2(1)F3F2(2)由于计算沉降F2有区别，故区分开选择持力层基础埋深d(m)2222重要公式备注计算地基承载力特征值(kpa)标贯击数101512特征值fak(kpa)140180156深度修正系数2加权平均重度20.2承载力特征值fa(kpa)216.6216.6216.6216.6fa=fak+d*rm*(d-0.5)基础底面尺寸(m)荷载F(KN)735143520351435FK(KN)544.444 1062.963 1507.407 1062.963 基础计算

13、尺寸(m)1.756 2.453 2.922 2.453 b=sqrt（Fk/（fa-20*d）基础底面宽度b(m)1.802.503.002.50修正后基础尺寸b(m)1.803.205.403.40持力层及下卧层强度及沉降量验算荷载值Fk(KN)544.444 1062.963 1507.407 1062.963 基底处总竖向力Fk+Gk(KN)674.041472.562673.811525.36基底平均压力Pk(kpa)208.038 143.805 91.694 131.952 Pk=（Fk+Gk）/power(b,2)持力层承载力结论通过通过通过通过压缩模量Es18压缩模量Es25

14、.6Es1/Es21.43软弱层距离z(m)3z/b1.671.201.00Es1/Es2323Es1/Es252521.43tan0.3924711下卧层附加应力z（kpa)31.464 34.316 24.872 31.957 z = b*（Pk cd ）/（b+2*z* tan）下卧层自重应力cz（kpa)101下卧层rm20.2rm=cz/ （d+z）下卧层标贯数6.6下卧层fak(kpa)112.8下卧层承载力特征值faz（kpa）294.6faz=fak+2.0*rm*（d-0.5）z+cz132.464 135.316 125.872 132.957 均小于faz=294.6下卧

15、层承载力结论通过通过通过通过持力层图的变形模量Eo8泊松比u0.4柔性基础影响系数WcWoWm0.561.120.95Fn734.61434.62034.61434.6nn(mm/KN)0.0554 0.0399 0.0333 0.0399 nn=(1-power(u,2)/Eo/b*WmJK(mm/KN)0.0056 0.0056 0.0056 0.0056 jk=(1-power(u,2)/Eo/3.1415/6沉降量（mm）56.692 76.758 102.958 80.657 s=jjFj+jkFk修正后基础尺寸b(m)1.803.205.403.40修正后nn(mm/KN)0.05

16、54 0.0312 0.0185 0.0293 nn=(1-power(u,2)/Eo/b*Wm修正后JK(mm/KN)0.0056 0.0056 0.0056 0.0056 jk=(1-power(u,2)/Eo/3.1415/6修正基础尺寸后沉降（mm）56.6917 64.2368 72.8912 65.5056 相邻基础沉降差小于12mm基地附加压力po（KN/m2)226.73140.1069.77124.10柔性基础角点沉降s（mm)24.0026.3622.15s=(1-power(u,2)*Wc*F/b/Eo柔性基础中点沉降s(mm)47.9952.7244.31s=(1-po

17、wer(u,3)*Wo*F/b/Eo柔性基础平均沉降量s(mm)40.7144.7237.58s=(1-power(u,4)*Wm*F/b/Eo下卧层土的压缩系数a 0.35下卧层土的压缩模量Eo5600000l/b1111z/b1.667 0.938 0.556 0.882 应力系数ac0.107 0.183 0.227 0.190 附加应力z(kpa)97.274 102.535 63.289 94.208 z=4acoz/b4.444 2.500 1.481 2.353 应力系数ac0.0223 0.0604 0.1233 0.0663 附加应力z(kpa)20.235 33.857 3

18、4.409 32.929 软弱层沉降量s(mm)58.755 68.196 48.849 63.569 s3=（a /（1+ e）*z*hi设计基础剖面及配筋计算地基净反力设计值Pj（kpa)226.852 140.137 69.787 124.135 基础有效高度ho（mm)3055651005605保护层厚度45mmbc+2ho1010153024101610抗冲切面积A1（m）0.555 1.975 5.838 2.242 A1=(b/2-0.4/2-ho)*b-power(b/2-0.4/2-ho),2)Pj*A1125.897 276.738 407.417 278.307 Fl=Pj*A1抗冲切力F（KN）165.569 419.823 1087.259 468.179 F=0.7*hp*ft*(0.4+ho)*ho结果通过通过通过通过tanQ2.295 2.478 2.488 2.479 tanQ=0.5*(b-0.4)/hoQ(度)66.457 68.022 68.100 68.034 A1234（m）0.772.527.252.