土力学与地基基础课程设计

1、一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 mkN/m3eLPIPILSrCkPaEsMPafakkPa1新填土1161052粘土338.218.91.038.218.419.81.00.961218.64.61203粉质粘土426.719.60.7832.717.715.00.60.981828.57.01404粉土1021.018.10.61

2、28.020.67.390.10.93228.97.91753、基础材料1）混凝土：采用C20（密度2450kg/m3）；2）钢筋：箍筋为一级，主筋为二级。4、荷载1）竖向活荷载： 屋面：2.5 kN/m2； 楼面：2.0 kN/m2。 2）水平荷载：0.5 kN/m2。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、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+

4、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*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=12

5、2.5KN 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.剪力及弯矩计算各柱剪力V=5.5KN各柱的弯矩M=58 KN m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=（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=137 kpa1.1fak=132Kpa则平均埋深d=1.5+0.45/2=1.725m

6、则的初始设计面积分别为：A01= =6.03 J-（角柱）A02= =11.8 J-（边柱）A03= =14.87 G-(中柱)A04= =9.31 G- (中柱)(三) J- J- G- G-基础底面尺寸设计 J-(角柱) (1)A=(1.11.2)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+1.725*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由公式得

7、Pmax=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正.(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=67.625/824.4=0.078基础底面地基净反力的最大值和最小值为由得 Pmax=135.8Kpa, Pmin=98.2Kpa(4)确定基础高度(采用锥形基础)由题意知:C20混凝土.级钢筋,查表得:F t=1.1N/mm

8、2,f y=300N/mm2又ac+at=0.5m,bc=0.5m,L=4.4m,B=4m.对于锥形基础,只需保证短边方向I-I,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h0=550-40-20/2=500mm=0.5m.a t+2*h0=1.5m216.9KN可以即基础的I-I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MI-I=Pnmax*(L-ac)2*(2*B+bc)/24=187.4 KN mAsI= MI-I/(0.9*fy*ho)=1388.2mm2基础短边方向M-= Pnmax*(B-bc)2*(2L+ac)/24=132.8KN mAs=

9、M-/(0.9*fy*ho)=983.4mm2 J-（边柱）(1)A=(1.11.2)A02=12.9814.16初步选择底面积尺寸A=L*B=4.5*3m2(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/6=4.5/6故最大.最小的基底压力,平均基底压力分别为由公式得Pmax=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=

10、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=0.0406基础底面地基净反力的最大值和最小值为由得 Pnmax=127.6Kpa, Pnmin=114.5Kpa(4)确定基础高度(采用锥形基础)由题意知:C20混凝土.级钢筋,查表得:F t=1.1N/mm2,f y=300N/mm2又ac=at=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

11、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*h0=1.8m470.71Kpa可以即基础的I-I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MI-I=Pnmax*(L-ac)2*(2*B+bc)/24=553.0 KN mAsI= MI-I/(0.9*fy*ho)=3153mm2基础短边方向M-= Pnmax*(B-bc)2*(2L+ac)/24=316.0 KN mAs= M-/(0.9*fy*ho)=1800mm2 G-(中柱)(1)A=(1.11.2)A03=16.357-17.84m2初步选择底面积尺

12、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,平均基底压力分别为由公式得Pmax=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.

13、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=0.032基础底面地基净反力的最大值和最小值为由得 Pnmax=123.9Kpa, Pnmin=113.5Kpa(4)确定基础高度(采用锥形基础)由题意知:C20混凝土.级钢筋,查表得:F t=1.1N/mm2,f y=300N/mm2又ac=at=0.5m,bc=0.5m,L=4.4m,B=4m.对于锥形基础,只需保证短边方向I-I,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*h0=1.8m

14、494.25KN可以即基础的I-I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MI-I=Pnmax*(L-ac)2*(2*B+bc)/24=667.3 KN mAsI= MI-I/(0.9*fy*ho)=3802.2mm2基础短边方向M-= Pnmax*(B-bc)2*(2L+ac)/24=588.5KN mAs= M-/(0.9*fy*ho)=3353mm2 G- (中柱)(1)A=(1.11.2)A04=10.2411.7m2初步选择底面积尺寸A=L*B=4*3m2=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=414K

15、N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由公式得Pmax=123.3Kpa0P=(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=0.052基础底面地基净反力的最大值和最小值为

16、由得 Pnmax=116.9Kpa, Pnmin=100Kpa(4)确定基础高度(采用锥形基础)由题意知:C20混凝土.级钢筋,查表得:Ft=1.1N/mm2, fy=300N/mm2又ac=at=0.5m,bc=0.5m,L=4m,B=3m.对于锥形基础,只需保证短边方向I-I,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h0=550-40-20/2=500mm=0.5m.a t+2*h0=1.5m372.6KN可以即基础的I-I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MI-I=Pnmax*(L-ac)2*(2*B+bc)/24=387.8mAsI= MI-

17、I/(0.9*fy*ho)=2872mm2基础短边方向M-= Pnmax*(B-bc)2*(2L+ac)/24=258.8KN mAs= M-/(0.9*fy*ho)=1917 mm2 （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400 mm*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

18、物理指标法计算） 单桩竖向承载力标准值 Quk=Qsk+Qpk=uli+Ap 式中u桩周长，u=4*0.4=1.6 m； 查表得 粘土=36 kpa，粉质粘土=60 kpa，粉土=72 kpa； L2=1 m，L3=4 m， L4=1.9 m 查表得 =1800 kpa Ap=0.4*0.4=0.16 代入，得 Qsk=uli=1.6*（36*1+60*4+72*1.9）=660.48KN Qpk=Ap=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-（

19、1）桩的数量 n=uN1/R=1.1*332.775/574.84=0.64 取桩数为1. （2）桩承台设计 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 mm b、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=574.84KN b、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 一般取(3-4) d=1.2-1.6m 本工程取1.2m（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