①基础工程课程设计

课程名称：《基础工程》设计题目：柱下钢筋混凝土独立基础院系：土木工程系专业：年级：学号：姓名：指导教师：西南交通大学峨眉校区2017年4月20日1目录第一部分课程设计任务书.....................................2（一）设计题目：..........................................2（二）设计资料：..........................................2（三）设计要求：..........................................5（四）设计内容............................................5第二部分设计步骤...........................................61、扩展基础可按下列步骤进行设计：.........................62、无筋扩展基础可按下列步骤进行设计：.....................6第三部分设计说明书........................................73.1设计参数拟定..........................................73.1.1选择柱子，确定荷载................................................................................73.1.2基础材料及立面形式的选择...................................................................73.1.3持力层的选择............................................................................................83.1.4基础埋置深度d的确定：........................................................................83.2具体设计计算：........................................93.2.1已知常用数据...........................................................................................93.2.2地基承载力特征值的确定.......................................................................93.2.3计算作用在基础底面的荷载.................................................................133.3基础底面尺寸的拟定....................................143.3.1基本要求.................................................................................................143.1.2基础底面的压力的确定公式.................................................................153.1.3轴心荷载下基础底面积尺寸的拟定.....................................................163.1.4偏心荷载作用下的基础底面尺寸的拟定.........................................184持力层承载力的验算实例.................................212第一部分课程设计任务书（一）设计题目：柱下钢筋混凝土独立基础（二）设计资料：1、地形：拟建建筑场地平整；2、工程地质资料详见表2.1。地基岩土物理力学参数表表2.1地层代号土名天然地基土厚度重度（γ）孔隙比（e）凝聚力（c）内摩擦角（Φ）压缩系数(a1-2)压缩模量（Es）抗压强度（frk）承载力特征值（fak）mKN/m³KPa度1MPaMPaMPaKPa①杂填土0.518②粉质粘土1.2200.6534130.2010.0130②粘土1.519.40.5825230.228.2180④全风化砂质泥岩2.72122300.8240⑤强风化砂质泥岩3.02220253.0300⑥中风化砂质泥岩4.02415404.062033、水文资料为：地下水对混凝土无侵蚀性。后面实例的水位深度为1.5m个人的地下水位深度在下表中选择其一。具体可由学习委员安排。水位深度/m1.01.11.21.31.41.51.61.71.84、上部结构资料：上部结构为多层全现浇框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置见下图,图中仅画出了1-6列柱子，其余7-10列柱子和3-1列柱子对称。图2-1柱网平面图上部结构作用在柱底的荷载标准值见表2：上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合设计值见表3：柱底荷载标准值表2柱号Fk(KN)Mk(KN•m)Vk(KN)4A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴197515481187140100198464844210321615125216412522155605231090173013121901502426266574115018151370210175271717367512181873143323519329780837461282188314962572183258690837133919701560284242355969589814022057161823126637710210498915342140167733528840210911310610159822051727365309428120117114柱底荷载效应基本组合设计值表3柱号F(KN)M(KN•m)V(KN)A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴11268201215441831302586062582134221001627214163288727867314182250170624819531581867441496236017822742283539395885158424351863306251386104108966166724481945334284423112117108717412562202836931546212512411681823267421043913464911331361289199527832181425375523142147138102078286622454554025571561531495、材料：混凝土等级Ｃ25～C30，钢筋Ⅰ、Ⅱ级。6、根据以上所给资料及学生人数，可划分为若干个组。如：第1组共十人，基础持力层选用③土层，设计A轴柱下独立基5础；第2组共十人，基础持力层选用④土层，设计B轴柱下独立基础；第3组共十人，基础持力层选用③土层，设计C轴柱下独立基础；（三）设计要求：上述设计资料表2.1中的土层厚度和水位深度是后面实例的原始地层厚度，大家的地层厚度和实际水位深度根据学习委员的安排，在该表的基础上先进行改变地层厚度，所以每个人的地层参数都有差别。大家根据任务书的详细要求和后面的指导，完成各自的轴线基础设计。对另外两根轴线的基础，只要求根据所给荷载确定基础底面尺寸。如②-B轴柱下独立基础设计（四）设计内容１、设计柱下独立基础，包括确定基础埋深、基础底面尺寸，对基础进行结构的内力分析、强度计算，确定基础高度、进行配筋计算，并满足构造设计要求，编写设计计算书。２、绘制基础施工图，包括基础平面布置图、基础大样图，并提出必要的技术说明。6第二部分设计步骤1、扩展基础可按下列步骤进行设计：1）选择基础的材料并初步拟定立面的形式和高度；2）选择地基持力层并决定基础的埋置深度；3）计算基础底面积并决定其尺寸（循环试算）；4）必要时计算地基基础的稳定性和沉降；5）检算基础的抗冲切、抗剪和抗弯曲承载力并配置钢筋；6）决定基础的细部尺寸并绘制结构图。2、无筋扩展基础可按下列步骤进行设计：1）选择基础的材料和立面形式；2）选择地基持力层并决定基础的埋置深度；3）计算基础底面积并决定其尺寸（循环试算）；4）必要时计算地基基础的稳定性和沉降；5）检算基础的刚性角或台阶的宽高比；6）决定基础的细部尺寸并绘制结构图。7第三部分设计说明书鉴于本设计任务书为钢筋混凝土基础的设计，所以以下主要介绍扩展基础的设计过程。3.1设计参数拟定3.1.1选择柱子，确定荷载1、选择柱子（？—？）按照班级的分配，你做的是？—？柱子，例如“①—A”柱子。2、柱底荷载即柱下独立基础顶面所受的荷载。例如下表中所示，具体的数据从表2和表3中选择。例如选择①—A号柱子，从表2中找到标准值，从表3中找到设计值，然后将其分别填入表4中。表4柱定所受荷载项目KF（KN）KM（KN·m）KV标准值97514046设计值1268183603.1.2基础材料及立面形式的选择因为本设计任务书已经要求设计为钢筋混凝土基础，所以本部分只需要拟定的是以下3项。1、混凝土的标号为C？，则ft=?N/mm2。8如“C25”混凝土，则KPammNft1270/27.122、钢筋的类型为？级钢筋，例如拟选用I级钢筋用C25混凝土，则KPammNft1270/27.12。3、立面形式初步定为？（请选择是锥形或者阶梯形）。3.1.3持力层的选择1、本设计中地基持力层拟选用？土层。其承载力特征值为：akf=2/mKN；空隙比e=（并判断大于或者小于0.85；）可塑吗？如是，则液性指数范围为什么范围？例如：选择“③”土层（粘土）。承载力特征值为：akf=1802/mKN；空隙比e=0.580.85；可塑:液性指数范围为75.0,25.0LI3.1.4基础埋置深度d的确定：1、首先应有md5.0,同时考虑基础通常做在地下水位以上，以便于施工，而此处以？例如③土层（粘土））层作为地基持力层，故基础底面位于地表以下？处（例如1.7m）。因此将基础埋深确定为？（例如1.7m）。2、判断是否在地下水位以下。如果你的基础底面在水位以上，则不考虑施工排水方法，否则同上描述，要求说明基础施工排水。例如上述选择。1.7m时，因其低于地下水位0.2m，故考虑在施工时进行基槽排水。mb3，3）由于未告知基础顶面的埋深，暂时设为在天然地表下0.5m处。93.2具体设计计算：3.2.1已知常用数据项目G（3/mKN）W（3/mKN）数值2010其中，G为基础以及台阶上填土的平均容重，W为地下水的容重。3.2.2地基承载力特征值的确定1、按照建筑地基基础设计规范（GB50007——2002）规定，地基承载力特征值akf可由载荷试验或其它原位测试公式计算并结合工程实践经验等方法综合确定。2、地基承载力特征值的修正方法有2种。1）第一种当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试经验值等方法确定的地基承载力特征值尚应按下式修正)5.0()3(dbffmdbaka式中：af——修正后的地基承载力特征值KPa；akf——地基承载力特征值KPa；——基底以下土的重度，地下水位以下取浮重度'(3/mkN)；m——基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度(3/mkN)；b——基础底面宽度(m)；当宽度小于3m按3m取值，大于6m按6m10取值；d——基础埋置深度(m)；当埋深小于0.5m时按0.5m取值，一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构