土力学柱下独立基础设计

《土力学与地基基础A》课程设计题目：柱下独立基础课程设计班级：14土木道桥2班姓名：杨亮学号：1442264245指导教师：胡娜一、设计题目柱下独立基础设计二、设计资料1.地形：拟建建筑场地平整2.工程地质资料：自上而下依次为：①杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾；②粉质粘土：厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130KN/m2；③粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180KN/m2；④全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值fak=240KN/m2；⑤强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值fak=300KN/m2；表1地基岩土物理力学参数表地层代号土名天然地基土重度（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）kN/m³kPa度1MPaMPaMPaKPa①杂填土18②粉质粘土200.6534130.2010.0130③粘土19.40.5825230.228.2180④全风化砂质泥岩2122300.8240⑤强风化砂质泥岩2220253.03003.水文资料为：地下水对混凝土无侵蚀性。地下水位深度：位于地表下1.5m。4.上部结构资料：上部结构为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500×500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置见图1。图1柱网平面图5.上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值见表2；上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值见表3；表2柱底荷载效应标准组合值题号Fk(KN)Mk(KN•m)Vk(KN)A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴197515481187140100198464844210321615125216412522155605231090173013121901502426266574115018151370210175271717367512181873143323519329780837461282188314962572183258690837133919701560284242355969589814022057161823126637710210498915342140167733528840210911310610159822051727365309428120117114表3柱底荷载效应基本组合值题号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11268201215441831302586062582134221001627214163288727867314182250170624819531581867441496236017822742283539395885158424351863306251386104108966166724481945334284423112117108717412562202836931546212512411681823267421043913464911331361289199527832181425375523142147138102078286622454554025571561531496.材料：混凝土等级Ｃ25～C30，钢筋HPB235、HPRB335级。三、设计分组课程设计人数为60人，根据以上所给资料及学生人数，共划分为20个组。具体如下：第1组共10人，基础持力层选用③土层，设计A轴柱下独立基础；第2组共10人，基础持力层选用③土层，设计B轴柱下独立基础；第3组共10人，基础持力层选用③土层，设计C轴柱下独立基础；四、设计要求每人根据所在组号和题号，完成各自要求的轴线基础设计。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，以便画出整体基础平面图。五、设计内容设计柱下独立基础，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。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。参考资料（1）《土力学与基础工程》（第2版），赵明华主编，武汉理工大学出版社，2003（2）《基础工程》（第2版），周景星主编，清华大学出版社，2007。（3）《混凝土结构（上）》（第2版），吴培明主编，武汉理工大学出版社，2003（4）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），中国建筑工业出版社，2002。（5）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），中国建筑工业出版社，2002。（6）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），中国建筑工业出版社，2002。取任务书中题号9A轴荷载作为实例，说明独立基础的设计方法。（1）《土力学与基础工程》（第2版），赵明华主编，武汉理工大学出版社，2003（2）《基础工程》（第2版），周景星主编，清华大学出版社，2007。（3）《混凝土结构（上）》（第2版），吴培明主编，武汉理工大学出版社，2003（4）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），中国建筑工业出版社，2002。（5）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），中国建筑工业出版社，2002。（6）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），中国建筑工业出版社，2002。一、设计资料5号题C轴柱底荷载：①柱底荷载效应标准组合值：KNFk1433，mKNMk297，KNVk74；②柱底荷载效应基本组合值：KNF1863，mKNM386，KNV96。持力层选用③号粘土层，承载力特征值180akfkPa，框架柱截面尺寸为500×500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。二、独立基础设计1.选择基础材料：C25混凝土，HPB235钢筋，预估基础高度0.8m。2.基础埋深选择：根据任务书要求和工程地质资料，第一层土：杂填土，厚0.5m,含部分建筑垃圾；第二层土：粉质粘土，厚1.2m,软塑，潮湿，承载力特征值akf=130kPa第三层土：粘土，厚1.5m,可塑，稍湿，承载力特征值akf=180kPa第四层土：全风化砂质泥岩，厚2.7m,承载力特征值akf=240kPa地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表下1.5m。取基础底面高时最好取至持力层下0.5m，本设计取第三层土为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为m2.25.02.15.0。由此得基础剖面示意图如下：图1基础剖面示意图3.求地基承载力特征值af根据粘土58.0e，78.0LI，查表2.6得3.0b，6.1d基底以上土的加权平均重度3/23.162.25.04.92.0)1020(1205.018mKNrm持力层承载力特征值af（先不考虑对基础宽度修正）)5.02.2(23.166.1180)5.0(dffmdakaaKP15.224（上式d按室外地面算起）4.初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：KNFk1433，mKNMk335，KNVk109计算基础和回填土重kG时的基础埋深md425.265.22.221基础底面积：2040.820725.1107.015.2241534mdfFAGak由于偏心不大，基础底面积按20％增大，即：2008.1040.82.12.1mAA初步选定基础底面面积208.108.26.3mblA，且mmb38.2不需要再对af进行修正。5.验算持力层地基承载力回填土和基础重：08.10)20725.1107.0(AdGGkKN32.418偏心距：mlmGFMekkkk6.06216.032.41815348.0109335，0minkP，满足。基底最大压力：6.3216.06108.1032.418153461maxleAGFPkkkk)97.268(2.14.263aaaKPfKP所以，最后确定基础底面面积长m6.3，宽m8.2。6.计算基底净反力取柱底荷载效应基本组合设计值：KNF1995，mKNM425，KNV142。净偏心距mNMen27.019958.01424250,基础边缘处的最大和最小净反力)6.327.061(8.26.31995)61(0,max,min,lelbFnnnpaakPkP98.28685.1087.基础高度(采用阶梯形基础)柱边基础截面抗冲切验算（见图2）图2冲切验算简图（a）柱下冲切；（b）变阶处冲切ml6.3，mb8.2，mbact5.0，mac5.0。初步选定基础高度mmh800，分两个台阶，每阶高度均为400mm的。mmh750)1040(8000（有垫层）。mbmhaatb8.2275.025.020，取mab2mmaaabtm1250220005002因偏心受压，np取KPapn98.286max,冲切力：200max,2222hbbbhalPFccnl275.025.028.28.275.025.026.398.286KN92.596抗冲切力：75.025.11027.10.17.07.030hafmthpKNKN92.59644.833，满足8.变阶处抗冲切验算mbat5.11，ma9.11，mmh3505040001mbmhaatb8.22.235.025.1201，取mab2.2maaabtm85.122.25.12冲切力：2011011max,2222hbbbhalPFnl=235.025.128.28.235.029.126.398.286KN9.375抗冲切力：35.085.11027.10.17.07.0301hafmthpKNKN9.3756.275，满足9.配筋计算选用的HPB235级钢筋，2/210mmNfy（1）基础长边方向І-І截面（柱边）柱边净反力：min,max,min,2nncnnPPlalPP85.10898.2866.325.06.385.108aKP28.210悬臂部分净反力平均值：annKPPP64.24829.21098.2862121,max,弯矩：ccInnbbalPPM222412,max,)5.08.22()5.06.3(64.2482412mKN3.607260,3.42847502109.0103.6079.0mmhfMAyIsⅢ-Ⅲ截面（变阶处）min,max,1min,2nnnnPPlalPP85.10898.2866.329.16.385.108aKP92.244121,max,22241bbalPPMnn)5.18.22()9.16.3(292.24498.2862412mKN4.2272601,34383502109.0104.2279.0mmhfMAys比较1,SA和SA,，应按1,SA配筋，实际配140@1622则钢筋根数：2111402800n，2242844223221.201mmmmAs（2）基础短边方向因为该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取：annnKPPPP92.19785.10898.2862121min.max.与长边方向的配筋计算方法相同，可得Ⅱ-