土力學課程設計

1、西南大學工程技術學院課程設計課程設計題目: 土力學與地基基礎 學生姓名 黎衛(wèi)超 專 業(yè) 土木工程 學 號 222007322252033 班 級 2007 級 2 班 指導教師 彭義老師 成 績 工程技術學院2010年 1月 嘉陵路8號公寓基礎工程1、 設計資料1、結構設計1）結構設計方案，均為鋼筋混凝土框架結構，基礎為鋼筋混凝土柱下獨立基礎。 2）建筑物層高為4.5m，為10層。柱網布置見各方案的平面圖。 3）墻體為240mm厚粘土多孔磚（密度1300kg/m3），框架梁截面尺寸為700×300mm，框架柱截面尺寸為500×500mm，樓板為100mm厚現澆板?？蚣芰骸⒅?/p>

2、和樓板均為C30鋼筋混凝土（密度2500kg/m3）。2、工程地質條件：地勢平坦，無相鄰建筑物，地質勘察資料如下：編號土層名稱土層厚度 mkN/m3eLPIPILSrCkPaºEsMPa1新填土1162粘土338.218.91.038.218.419.81.00.961218.64.63粉質粘土426.719.60.7832.717.715.00.60.981828.57.04粉土1021.018.10.6128.020.67.390.10.93228.97.93、基礎材料1）混凝土：采用C20（密度2450kg/m3）；2）鋼筋：箍筋為一級，主筋為二級。4、荷載1）豎向活荷載： 屋

3、面：2.5 kN/m2； 樓面：2.0 kN/m2。 2）水平荷載：0.5 kN/m2。二、墻下條形基礎設計計算書（1）、設計依據建筑地基基礎設計規(guī)范 (GB50007-2002)（2）、示意圖（3）荷載計算 1）選定計算單元 取房屋中有代表性的一段作為計算單元。 外縱墻：取兩個窗子中心間的墻體。內縱墻、山墻、橫墻：分別取1 m寬墻體。 荷載說明：首層不考慮風荷載影響，鋁合金窗自重0.32KN/m2） 荷載計算 外縱墻：取兩門中心線間的距離6 m為計算單元寬度 則F1=【1300×10×0.24×（6×4.5-3×3.5）+3×3.5

4、×0.32】/6=8.58KN/m 內縱墻、山墻、橫墻：分別取1 m寬墻體則KKN/m（4）確定基礎的埋置深度d 由于地基土質較好，故可取d=550mm（5）確定地基承載特征值fa 假設b3m，修因d=0.55m0.5m故只需對地基承載力特征值進行深度正 基礎及其上覆土的平均容重: m=16.0kN/m3fa=fak+drm(d-0.5)=105+1.0×16×(0.55-0.5)kN/m2=105.8kN/m2（6）確定基礎的寬度、高度 1）基礎寬度外縱墻： b1內縱墻、山墻、橫墻：b2則取b=0.15m3m ，符合假設條件。又基礎寬度小于墻厚240mm，故取b

5、=450mm 2）基礎高度 基礎采用C20混凝土，pk100kPa 查表知允許寬高比為1：1.00則 Hob0=（0.45/2-0.24/2）m=0.11m綜合構造要求，取Ho=0.34m。基礎頂面距室外地坪為 （0.55-0.34）m=0.21m0.1m 故符合構造要求。（內外墻基礎見詳圖1、詳圖2）（7） 驗算地基承載力 驗算軸心荷載作用下地基承載力pk=(Fk+Gk)/A=(14.04+16×0.55×1×0.55)/0.6=31.47kPafa=105.8kPa故軸心荷載作用下地基承載力滿足要求（8）繪制施工圖三、柱下鋼筋混凝土獨立基礎設計計算書（1）、設

6、計依據建筑地基基礎設計規(guī)范 (GB50007-2002)混凝土結構設計規(guī)范 (GB50010-2002)（2）、示意圖（3）荷載計算 1）選定計算單元 選取荷載較大，具有代表性的中柱、角柱、邊柱各一根 2）荷載計算 中柱：恒載 F1柱=0.5×0.5×4.5×10×2500×10N=281.125KN F1梁=0.7×0.3×10.5×10×2500×10N=551.25KN F1板=6×4.5×0.1×10×2500×10N=67.5KN 小計

7、 G=899.875KN 活荷載 F1樓板=6×4.5×9×2.0KN=48.6KN F1屋面=6×4.5×2.5KN=67.5KN 小計 Q=116.1KN 合計 G+Q=1015.975KN 邊柱：恒載 F2柱=0.5×0.5×4.5×10×2500×10N=281.25KN F2梁=0.7×0.3×8.1×10×2500×10N=425.25KN F2板=6×2.1×0.1×10×2500×

8、10N=315KN F2墻=（6×4.5+2.1×4.5-3×3.5）×0.24×10×1300×10N=1557KN 小計 G=2578.5KN 活荷載 F2樓板=2.1×6×10×2.0KN=252KN F2屋面=2.1×6×2.5KN=31.5KN 小計 Q=283.5KN 合計 G+Q=2862KN 角柱：恒載 F3柱=0.5×0.5×4.5×10×2500×10N=281.25KN F3梁=0.7×0.3&

9、#215;6.5×10×2500×10N=341.25KN F3板=4.5×3×0.1×10×2500×10N=337.5KN F3墻=19.75×0.24×10×1300×10N=616.2KN 小計 G=1576.2KN 活荷載 F3樓板=4.5×3×9×2.0KN=243KN F3屋面=4.5×3×2.5KN=33.75KN 小計 Q=276.75KN 合計 G+Q=1852.95KN 水平荷載 F風荷=15.6

10、5;10×4.5×0.5KN=351KN 總彎矩 M總=351×22.5KN.m=7897.5KN.m 平均分配到每根柱 M=KN.m=179.48KN.m 四、 中柱的基礎設計 (1)確定基礎的埋置深度d 為了滿足地基承載力力要求，先選取基礎埋深 d=4m 根據GB50007-2002規(guī)定，將該獨立基礎設計成階梯形，取基礎高度為1350 mm，基礎分三級，室內外高差450mm。（詳見詳圖3）（2）確定地基承載特征值fa 由土的相關性質知，查表可知b=0，d=1.0 ；fak=140KN/m² 故只需對地基承載力特征值進行深度修正, kN/m3 =17.

11、74kN/m3 kN/m2=202.09kN/m2 （3）確定基礎的底面面積 Am2=23.45m2考慮偏心荷載影響很小，故可對面積不做處理，為滿足小偏心荷載要求，初步取矩形基礎長短邊之比l/b=1.15，即l=1.15b b= 則 l=1.15b=5.19m（4）驗算地基承載力1） 驗算軸心荷載作用下地基承載力pk=kN/m2=202.08kN/m2fa=202.09kN/m2 即軸心荷載作用下地基承載力滿足要求2） 驗算偏心荷載作用下的地基承載力符合要求。kN/m2 1.2fa=1.2×202.09kN/m2=242.508kN/m2即偏心荷載作用下地基承載力滿足要求（5）基礎沖

12、切驗算現選用混凝土強度等級C20，HPB235鋼筋，查得混凝土ft=1.1N/mm2=1100 kN/m2，鋼筋fy=210 N/mm2，荷載標準值計算荷載設計值取荷載綜合分項系數1.35，縱筋合力點至近邊距離as=40mm，最小配筋率:min=0.150%1）計算基礎底面反力設計值Pmax=1.35Pkmax=286.56 kN/m2Pmin=1.35Pkmin=259.05 kN/m2地基凈反力極值Pjmax=Pmax-G/A=286.56-1.35×2578.5/23.45=138.12kN/m2 Pjmin=Pmin-G/A=259.5-1.35×2578.45/2

13、3.45=111.06kN/m22） 驗算柱邊沖切 由詳圖3可知h=1350mm，下階h1=h2=h3=450mm，bc=500mm，hc=500mm。ho=h-as=1.310m ，因 800<h<2000 hp=0.954 ab=hc+2 h0=(0.5+2×1.31)m=3.12mb=4.52m am=(bc+ab)/2=(0.500+3.120)/2=1.81 沖切面積 ： 沖切截面上的地基凈反力設計值Fl=Al×Pjmax=0.545×138.12KN=75.27kNFl0.7×hp×ft×am×ho

14、=0.7×0.954×1.10×1810×1310 =1741.76kN柱對基礎的沖切滿足規(guī)范要求3） 驗算h2處沖切h=h2+h3=0.900m，bc1=bc+2×b3=1.700m，hc1=hc+2×a3=1.400m，ho1=h-as=0.860m 因 800<h<2000， hp=0.992at=hc1=1.400mab=hc1+2×ho=3.120mam=(at+ab)/2=2.260m沖切面積: 沖切截面上的地基凈反力設計值Fl=Al×Pjmax=1.786×138.12KN=24

15、6.68kNFl0.7×hp×ft×am×ho =0.7×0.992×1.10×2260×860 =1484.1kN變階處對基礎的沖切滿足規(guī)范要求4) 驗算h3處沖切h=h3=0.450m,bc2=bc+2×b2+2×b3=2.900m,hc2=hc+2×a2+2×a3=2.300m, ho=h-as=0.410m 因 h800 hp=1.0at=hc2=2.300m ab=hc2+2×ho=3.120m am=(at+ab)/2=2.710 沖切面積： 沖切截面上

16、的地基凈反力設計值Fl=Al×Pjmax=1.108×138.12KN=153.04kNFl0.7×hp×ft×am×ho =0.7×1.0×1.10×2710×410 =855.55kN變階處對基礎的沖切滿足規(guī)范要求（6）基礎底板配筋計算 1）計算基礎的長邊方向，I-I截面柱邊地基凈反力 a=(l-bc)/2=(5.1900-0.500)/2=2.34500m P=(l-a)×(Pmax-Pmin)/l+Pmin =(5.1900-2.34500)×(286.05-259.

17、05)/5.1900+259.05 =273.85kN/m2 MI_1=1/12×a2×(2×b+hc)×(Pmax+P-2×G/A)+(Pmax-P)×b) =1/12×2.3452×(2×4.5200+0.500)×(286.56+273.85-2×2578.5/23.45)+(286.56- 273.85)×4.5200) =1462.2kN.m AsI=MI_1/(0.9×ho×fy) =1462.2×106/(0.9×1310

18、×210)=5905.82mm2 III-III截面：a=(l-bc-2×b3)/2=(5.1900-0.500-2×0.600)/2=1.74500mP=(l-a)×(Pmax-Pmin)/l+Pmin =(5.1900-1.74500)×(286.56-259.05)/5.1900+259.05 =277.3kN/m2MI_2=1/12×a2×(2×b+hc+2×a3)×(Pmax+P-2×G/A)+(Pmax-P)×b) =1/12×1.745002×

19、;(2×4.5200+0.500+2×0.450)×(286.56+273.85-2×2578.5/23.45)+(286.56-273.85)×4.5200) =915.05kN.mAsIII=MI_2/(0.9×(H-h3-as)×fy) =915.05×106/(0.9×(1350.000-450.000-40.000)×210) =5629.69mm2V-V截面： a=(l-bc-2×b2-2×b3)/2=(4.700-0.500-2×0.600-2

20、5;0.600)/2=0.900mP=(l-a)×(Pmax-Pmin)/l+Pmin =(5.1900-0.900)×(286.56-259.05)/5.1900+259.05 =281.78kN/m2MI_3=1/12×a2×(2×b+hc+2×a3+2×a2)×(Pmax+P-2×G/A)+(Pmax-P)×b) =1/12×0.9002×(2×5.1900+0.500+2×0.450+2×0.450)×(286.56+273.8

21、5-2×2578.5/23.45)+(286.56-281.78)×5.1900) =293.1kN.mAsV=MI_3/(0.9×(h-h3-h2-as)×fy) =293.1×106/(0.9×(1350.000-450.000-450.000-40.000)×210) =3782.42mm2 比較AsI、AsIII和AsV，應按AsI配筋，即As=AsI/b=5905.82/5.1900=1137.92mm2/m又As=max(As, min×h×1000) =max(1137.92, 0.150%