基礎(chǔ)工程柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、一、課程設(shè)計(jì)的目的基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)教育的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是全面檢驗(yàn)和鞏固基礎(chǔ)工程課程學(xué)習(xí)效果的一個(gè)有效方式。通過本次課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能夠運(yùn)用已學(xué)過基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行一般形式的基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步理解基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)的基本原理。設(shè)置課程設(shè)計(jì)的目的是加強(qiáng)學(xué)生對本課程及相關(guān)課程知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力和運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也有助于學(xué)生畢業(yè)后能盡早進(jìn)入“工程角色”。多年來的教學(xué)實(shí)踐反映了課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生能力的培養(yǎng)起到了一定的作用。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、設(shè)計(jì)資料1、地形擬建建筑場地平整2、工程地質(zhì)條件自上而下土層依次如

2、下：j號土層：雜填土，層厚約0.5m，含部分建筑垃圾k號土層：粉質(zhì)黏土，層厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130kPa。l號土層：黏土，層厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值fak=180kPa。m號土層：細(xì)砂，層厚2.7m，中密，承載力特征值fak=240kPa。n號土層：強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，厚度未揭露，承載力特征值fak=300kPa。3、巖土設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)地基巖土物理力學(xué)參數(shù)如表1.1所示。表1.1 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)土層編號土的名稱重度(kN/m3)孔隙比e液性指數(shù)IL黏聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角（）壓縮模量s（MPa）標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N承載力特征值fak（kPa）j雜填土18k粉

3、質(zhì)黏土200.650.8434137.56130l黏土19.40.580.7825238.211180m細(xì)砂210.623011.616240n強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖2218223004、水文地質(zhì)條件（1）擬建場區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。（2）地下水位深度：位于地表下1.5m5、上部結(jié)構(gòu)資料擬建建筑物為多層全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，框架柱截面尺寸為500mm500mm。室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差450mm。柱網(wǎng)布置如圖1.1所示。圖1.1 柱網(wǎng)平面圖 6、上部結(jié)構(gòu)作用上部結(jié)-構(gòu)作用在柱底的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如表1.2所示，上部結(jié)構(gòu)作用在柱底的荷載效應(yīng)基本組合值如表1.3所示。表1.2柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)

4、組合值題號FK(KN)MK(KN.M)VK(KN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸197515481187140100198464844210321615125216412522155605731150181513702101750271717367412181873143323519329780837451282188314962572183258690836133919701560284242355969589 表1.3柱底荷載效應(yīng)基本組合值題號 FK(KN) MK(KN.M) VK(KN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸112682012154418313025860625821

5、342210026272141632887278673149623601782274228353939588415842435186330625138610410896516672448194533428442311211710861741256220283693154621251241167、材料混凝土強(qiáng)度等級為C25C30，鋼筋采用HPB300、HRB335級。2、設(shè)計(jì)分組根據(jù)以上所給設(shè)計(jì)資料及學(xué)生人數(shù)，將學(xué)生劃分為6組。分組示意如下：第1組，共8人，基礎(chǔ)持力層選用l號土層，設(shè)計(jì)A軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第2組，共8人，基礎(chǔ)持力層選用m號土層，設(shè)計(jì)A軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第3組，共8人，基礎(chǔ)持力層選用l

6、號土層，設(shè)計(jì)B軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第4組，共7人，基礎(chǔ)持力層選用m號土層，設(shè)計(jì)B軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第5組，共7人，基礎(chǔ)持力層選用l號土層，設(shè)計(jì)C軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第6組，共7人，基礎(chǔ)持力層選用m號土層，設(shè)計(jì)C軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。超過42人的，合到第6組。3、設(shè)計(jì)要求每人根據(jù)所在組號和題號，完成指定軸線的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。對于另外兩根軸線的基礎(chǔ)，只要求根據(jù)所給荷載確定基礎(chǔ)底面尺寸，以便畫出基礎(chǔ)平面圖。要求分析過程詳細(xì)，計(jì)算步驟完整，設(shè)計(jì)說明書面報(bào)告的編寫應(yīng)具有條理性，圖紙整潔清晰。4、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，包括確定基礎(chǔ)埋置深度、基礎(chǔ)底面尺寸，對基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、強(qiáng)度計(jì)算，確定基礎(chǔ)高度，進(jìn)行配筋

7、計(jì)算并滿足構(gòu)造設(shè)計(jì)要求，地基沉降計(jì)算，編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書。（2）繪制基礎(chǔ)施工圖，包括基礎(chǔ)平面布置圖、獨(dú)立基礎(chǔ)大樣圖，并提出必要的技術(shù)說明。5、設(shè)計(jì)成果1、設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)計(jì)算書包括以下內(nèi)容：（1）確定地基持力層和基礎(chǔ)埋深度。（2）確定基礎(chǔ)底面尺寸，驗(yàn)算地基承載力（3）對基礎(chǔ)進(jìn)行抗沖承載力驗(yàn)算，確定基礎(chǔ)高度。（4）對基礎(chǔ)進(jìn)行正截面受彎承載力驗(yàn)算，確定基礎(chǔ)底板配筋。（5）地基沉降計(jì)算2、設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖紙包括以下內(nèi)容：（1）基礎(chǔ)平面布置圖。（2）獨(dú)立基礎(chǔ)大樣圖。（3）設(shè)計(jì)說明。三、課程設(shè)計(jì)參考資料(1)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2010)，中國建筑工業(yè)出版社(2)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50

8、007-2011),中國建筑工業(yè)出版社(3)建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94-2008),中國建筑工業(yè)出版社(4)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50010-2010),中國建筑工業(yè)出版社(5基礎(chǔ)工程（第2版）周景星 李廣信 虞石民 王洪瑾 編著 清華大學(xué)出版社一、本組設(shè)計(jì)資料：組B軸柱底荷載柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值 FK=1815KN MK=175KN.M VK=73KN柱底荷載效應(yīng)基本組合值 F=2360KN M=228KN.M V=95KN持力層為土層承載力特征值 fak=180kg地下水位深度位于地表下1.5m框架柱截面尺寸 500mm*500mm室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差450mm二基

9、礎(chǔ)設(shè)計(jì)：1選擇基礎(chǔ)材料基礎(chǔ)采用C25混凝土，HPB235級鋼筋，預(yù)估基礎(chǔ)高度0.8m2. 選擇基礎(chǔ)埋置深度根據(jù)任務(wù)書要求和工程地質(zhì)資料 號土層：雜填土，層厚約0.5m，含部分建筑垃圾。 號土層：粉質(zhì)粘土，層厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130kPa。 號土層：粘土，層厚1.5m，稍濕，承載力特征值fak=180kPa。地下水對混凝土無侵蝕性，地下水位于地表下1.5m取基礎(chǔ)底面高時(shí)最好取至持力層下0.5m,本設(shè)計(jì)取土層為持力層，所以考慮取室外地坪到基礎(chǔ)底面為0.5+1.2+0.5=2.2m,基礎(chǔ)剖向示意圖如下：3.求地基承載力特征值fa根據(jù)土層為粘土，查表2.6得 ，基地以上土的加

10、權(quán)平均重度： 持力層承載力特征值（先不考慮對基礎(chǔ)寬度修正） （上式d按室外地面算起）4. 初步選擇基底尺寸取柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值FK=1815KN，MK=175KNm，VK=73KN計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重時(shí)的基礎(chǔ)埋深：基礎(chǔ)底面積為:考慮偏心荷載的影響，基礎(chǔ)面積加大范圍為（10%-40%）此處按20%增大面積A=1.2A0=1.29.94=11.928m2 12.0m2初步選定基礎(chǔ)底面面積A=lb=43=12m2,且b=3m不需要再對進(jìn)行修正。5. 驗(yàn)算持力層地基承載力基礎(chǔ)和回填土重為： 偏心距： ，滿足。基底最大壓力： 安全所以，最后確定基礎(chǔ)底面面積長，寬。6.計(jì)算基底凈反力取柱底荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值

11、：F=2360KN，M=228KNm，V=95KN。凈偏心距 基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力 7. 基礎(chǔ)高度(采用階梯形基礎(chǔ)) 柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗(yàn)算（見下圖）圖2 沖切驗(yàn)算簡圖（a）柱下沖切；（b）變階處沖切l(wèi)=4m，b=3m，。初步選定基礎(chǔ)高度，分兩個(gè)臺(tái)階，每個(gè)臺(tái)階均為400mm。=800-（40+10）=750mm（有墊層），則，取因此，可得：因偏心受壓，取沖切力： 抗沖切力： ，滿足8.變階處抗沖切驗(yàn)算，取沖切力： = 抗沖切力： ，滿足9.配筋計(jì)算選用的HPB235 級鋼筋，（1） （1）基礎(chǔ)長邊方向，對于-截面（柱邊），柱邊凈反力為 懸臂部分凈反力平均值：彎矩： 對于截面-（變階處）

12、，有 比較和，應(yīng)按配筋，實(shí)際配則鋼筋根數(shù)：，,所以配21根。（2） 基礎(chǔ)短邊方向因?yàn)樵摶A(chǔ)受單向偏心荷載作用，所以，在基礎(chǔ)短邊方向的基底反力可按均勻分布計(jì)算，取 對于II-II截面（柱邊） 對于V-V截面（變階處）彎矩為 比較和,應(yīng)按配筋，實(shí)際配則鋼筋根數(shù)：，,所以配21根。10. 基礎(chǔ)配筋大樣圖：見施工圖11. 確定A、C軸柱子基礎(chǔ)底面尺寸由柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書得：6號題A、C兩柱子基底荷載分別如下。 A軸：FK=1150KN，MK=210KNm，VK=71KN。 C軸：FK=1370KN，MK=271KNm，VK=67KN。由前面計(jì)算得持力層承載力特征值計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重時(shí)的基礎(chǔ)埋深d=2.425mA軸基礎(chǔ)底面積為 基礎(chǔ)底面積按20增大，即： 初步選定基礎(chǔ)地面面積為，且b3m，不需要再對進(jìn)行修正。C軸基礎(chǔ)底面面積為 基礎(chǔ)底面積按20%增大，即 初步選定基礎(chǔ)地面面積為，且b=3m，不需要再對進(jìn)行修正。11.基礎(chǔ)沉降取準(zhǔn)永久荷載組合值為1815KN,基礎(chǔ)底面平均附加應(yīng)力： 計(jì)算深度： ，初定Zn=7當(dāng)Z=0， Z=1m， Z=2m， Z=3m， Z=4m， Z=5m， Z=6m， Z=7m， Z=8m，因?qū)訛榧捌湎峦翆訛榧?xì)砂，所以算至1.5m。粘土層壓縮模量由此查表得在0.655-0.91之間，取=0.85.，查表得=0.924