柱下独立(联合)基础设计

课程设计说明书课程名称：基础工程设计题目：柱下独立（联合）基础设计院系：学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2012年月日课程设计任务书设计题目柱下独立（联合）基础设计学生姓名所在院系专业、年级、班设计要求：按照以下所给资料进行基础设计。1、设计资料（1）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。123456DCBA159006600270066006000600060006000600030000图1柱网平面图（2）上部结构作用在柱底的荷载（横向框架荷载取值按轴对称分布考虑）：题号为：A轴荷载效应标准组合值为：1416,115,47.5;kkkFkNMkNmVkNA轴荷载效应基本组合值为：1840,150,62;FkNMkNmVkNB轴荷载效应标准组合值为：1627,95,41.5;kkkFkNMkNmVkNB轴荷载效应基本组合值为：2115,124,54;FkNMkNVkN（3）地形：拟建建筑场地平整，土层起伏不大。（4）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；⑥中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值fak=620KN/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2220253.0300⑥中风化砂质泥岩2415404.0620（5）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。（6）材料：混凝土等级Ｃ20～C25，钢筋HPB300、HPRB335级。2、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、基础施工图，并提出必要的技术说明。学生应完成的工作：1.设计计算书(A4、正文字号小四、1.5倍行距)（1）确定地基持力层和基础埋置深度；（2）确定基础底面尺寸，验算地基承载力；（3）对基础进行抗冲切承载力验算，确定基础高度；（4）对基础进行正截面受弯承载力验算，给基础底板配筋；2.设计图纸(A3或A2)（1）基础平面布置图（2）独立基础施工图要求分析过程详细，计算步骤完整，设计说明书的编写应具有条理性，图纸整洁清晰。参考文献阅读：[1]华南大学，浙江大学，湖南大学编，基础工程（第二版）[M]，中国建筑工业出版社，2009[2]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）[S]，中国建筑工业出版社，2002[3]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）[S]，中国建筑工业出版社，2002[4]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）[S]，中国建筑工业出版社，2010工作计划：课程设计时间：一周。其中：1、布置任务、熟悉设计资料0.5天；2、确定设计方案、计算3天；3、写设计说明书、绘图2.5天；4、打印并上交设计说明书、图纸1天。任务下达日期：2012年月日任务完成日期：2012年月日指导教师（签名）：学生（签名）：柱下独立（联合）基础设计摘要：为了让同学们更好的学习《基础工程》这门课程，加深对知识的理解和掌握，提高同学们的动手能力，学校组织了这次关于基础工程的课程设计。设计的主要内容是对柱下独立基础和联合基础进行设计。设计开始首先进行计算，经过计算，确定出基础的受力状态，然后设计基础尺寸。基础尺寸设计后进行验算，验算符合要求，然后进行配筋的计算，配筋完成以后就开始绘制基础施工图，施工图完毕，经过校核无误，本次设计完成。关键词：埋深基底尺寸基础基础高度配筋施工图目录1.设计背景…………………………………………………………12.设计方案…………………………………………………………23.方案实施………………………………………………………54结果与结论……………………………………………………115.收获与致谢……………………………………………………126.参考文献………………………………………………………137.附件……………………………………………………………14-1-1.设计背景某多层全现浇框架结构房屋，上部框架柱截面尺寸为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柱网平面图上部结构作用在柱底的荷载为，A轴柱底荷载：①柱底荷载效应标准组合值：1416kFkN，115kMkNm，47.5kVkN；②柱底荷载效应基本组合值：1840FkN，150MkNm，62VkN。B轴柱底荷载：①柱底荷载效应标准组合值：1627kFkN，95kMkNm，41.5kVkN；②柱底荷载效应基本组合值：2115FkN，124MkNm，54VkN。拟建建筑场地平整，土层起伏不大。工程地质资料见表1：表1场地工程地质资料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2220253.0300⑥中风化砂质泥岩2415404.0620地下水位于地表下1.5m，地下水对混凝土无侵蚀性。-2-2.设计方案2.1材料选用C25混凝土（cf=11.9N/mm2，tf=1.27N/mm2）；HPB300钢筋（yyff=270N/mm2）；HRPB335钢筋（yyff=300N/mm2）。2.2.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；第二层土：粉质粘土，厚1.2m,承载力特征值akf=130kN/m2；第三层土：粘土，厚1.5m,承载力特征值akf=180kN/m2；第四层土：全风化砂质泥岩，厚2.7m,承载力特征值akf=240kN/m2。第五层土：强风化砂质泥岩，厚3.0m，承载力特征值akf=300kN/m2第六层土：中风化砂质泥岩，厚4.0m，承载力特征值akf=620kN/m2地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表下1.5m。持力层选用第三层粘土，承载力特征值180akfkPa，设基础在持力层中的嵌固深度为0.2m，室外地坪标高同自然地面，则室外埋深为1.9m，室内埋深2.35m（室内外高差0.45m）。由此得土层分布及基础剖面示意图如下：图2土层分布及基础剖面示意图-3-2.3确定基础底面积（1）A柱1）求地基承载力特征值af根据持力层为粉质粘土故取6.1d基底以上土的加权平均重度3180.5201.020100.219.4100.217.31/1.9mrkNm（加权土重度，其中杂填土容重183/mkN，粘土取9.43/mkN）持力层承载力特征值af（先不考虑对基础宽度修正）(0.5)1801.617.31(1.90.5)aakdmffd218.77akP（上式d按室外地面算起）2）初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：1416kFkN，115kMkNm，47.5kVkN基础底面积：21.11.114168.84218.77200.5(1.92.35)kaGFAmfd设2.1/bl，/1.28.84/1.22.71bAm取2.7bm，3.3lm，且2.73bmm不需要再对af进行修正。3）验算持力层地基承载力回填土和基础重：120102.73.3(1.92.35)189.342kGGdAkN偏心距：11547.50.600.0890.551416189.346kkkkMlemmFG，1416189.34180.17218.772.73.3kkkFGPkPakPaA-4-基底最大压力：max660.0891180.1713.3kkkkFGePAl209.321.21.2218.77262.52aaakPfkP0minkP，满足要求。（2）B柱1）基础底面尺寸确定因B、C轴间距仅2.7m，B、C柱分别设为独立基础场地不够，所以将两柱做成双柱联合基础。因梁柱荷载对称，所以联合基础近似按中心受压设计基础，基础埋深2.35m，如下图：图3.B-C柱联合基础埋深222162716.66218.7720102.35kaGFAmfd设8.1/bl，/1.816.66/1.83.04bAm取3.3bm，6lm，219.8Am。-5-3.方案实施3.1基础结构设计（混凝土选用C25）(1)荷载设计值○1A柱：柱底荷载效应基本组合值：1840FkN，150MkNm，62VkN；②B柱：柱底荷载效应基本组合值：2115FkN，124MkNm，54VkN。（2）A柱预估基础高度0.60m。1）基底净反力1840206.52.73.3jFpkPaA244.7max168.32min1500.6062206.51/62.73.3jjFMpkPaAW（基础高度初步估算0.60m计算）2）冲切验算基础高度(采用锥形基础)柱边基础截面抗冲切验算（见图4）图4冲切验算简图3.3lm，2.7bm，0.5tcaam，0.5cbm。初步选定基础高度600hmm，0600405555hmm（有垫层）。0.1hp-6-020.520.5551.6102.7btaahmbm，所以破坏椎体在基础平面内部；取1.61bam0.51.611.05522tbmaaam因偏心受压，jp取,max244.7jpkPa冲切力：200max,2222hbbbhalPFccjl23.30.52.70.5244.70.5552.70.5552222485.6kN抗冲切力：300.70.71.01.27101.0550.555520.53hptmlfahkNF基础高度满足要求。3）配筋计算图5基础剖面尺寸示意图选用的HPB300级钢筋，2270/yfNmm,HRB335级钢筋，2/300mmNfyІ-І截面（柱边）：-7-柱边净反力：,min,max,min2cjjjjlaPPpPl3.30.5168.3244.7168.3212.2923.3kPa2maxmax21[()(2)()]()481[(244.7212.29)(22.70.5)(244.7212.29)2.7](3.30.5)48454.68.IjjcjjcMppbbppblakNm62,0454.681033710.90.9270555IsIyMAmmfh选18ф16（As=3618mm2）Ⅱ-Ⅱ截面：2,ma