基础工程课程设计任务书及例题

1《基础工程》课程设计任务书开题日期：2014年5月26日完成日期：2014年6月1日一、设计目的通过本次设计，让学生初步掌握柱下钢筋混凝土独立基础的设计步骤、方法及具体的计算过程，并逐步培养从事基础工程浅基础的设计能力。二、设计内容（一）设计题目柱下钢筋混凝土独立基础（二）设计内容1、确定基础埋深；2、按持力层承载力特征值确定基础底面尺寸；3、验算地基变形；4、基础结构设计：拟定基础剖面尺寸，进行内力分析、强度验算和配筋设计，并满足构造设计要求；5、绘制基础施工图，包括基础平面图、立面图及配筋图。三、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号土层填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾；②号土层粉质黏土：厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130kpa；③号土层黏土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180kpa；④号土层，细砂，层厚2.7m，中密，承载力特征值fak=240kpa；⑤号土层，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值fak=300kpa。3、岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如表1所示。地层代号土的名称天然地基土2表1地基岩土物理力学参数表4、水文资料为地下水对混凝土无侵蚀性；地下水位于地表下1.5m。5、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。柱网布置见图1，图中仅画出了1-6列柱子，其余7-10列柱子和4-1列柱子对称。图1柱网平面图重度（γ）孔隙比（e）黏聚力（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2415404.062036、上部结构作用：柱底的荷载效应标准组合值和荷载效应基本组合值分别见表2和见表3。表2柱底荷载效应标准组合值柱号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11268201215441831302586062582134221001627214163288727867314182250170624819531581867441496236017822742283539395885158424351863306251386104108966166724481945334284423112117108717412562202836931546212512411681823267421043913464911331361289199527832181425375523142147138102078286622454554025571561531497、材料：混凝土等级C25～C30，钢筋HRB400。8、根据以上所给资料及学生人数，每班划分为3个组。第1组共15人，基础持力层选用③土层，设计A轴柱下独立基础；4第2组共15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15人，基础持力层选用③土层，设计C轴柱下独立基础。三、设计成果及要求：成果：《基础工程》课程设计计算书（1）设计计算书封面封面上应写明设计题目、学生姓名、专业、年级、指导教师等信息，且必须打印。（2）目录及正文目录及正文格式自定，且必须手写。要求：1．计算书按封面、任务书、目录、正文、结束语及参考文献的顺序进行左侧装订。2．计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。四、参考资料1．《土力学》（第2版）东南大学等四校合编.中国建筑工业出版社，2009；2．《基础工程》（第2版）华南理工大学等三校合编.中国建筑工业出版社，2009；3.《土力学与基础工程》赵明华主编.武汉工业大学出版社，2003；4.《混凝土结构设计》（新1版）白国良主编.武汉理工大学出版社，2011；5.《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012），中国建筑工业出版社，2012；6.《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011），中国建筑工业出版社，2011；7．《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010），中国建筑工业出版社，2010。目录5柱下独立基础设计........................................................11.1选择基础材料................................................................................61.2选择基础埋置深度........................................................................61.3地基承载力特征值........................................................................71.4初步选择基底尺寸........................................................................71.5验算持力层地基承载力...............................................................81.6基础高度的确定............................................................................91.7变阶处抗冲剪验算......................................................................111.8配筋计算......................................................................................111.9基础配筋大样图..........................................................................13结束语...........................................................................11参考文献......................................................................126独立基础设计本人设计资料本人分组情况为第二组第23号，根据分组要求及参考书柱底荷载效应标准组合值及柱底荷载效应基本组合值选用8题号B轴柱底荷载.①柱底荷载效应标准值:KNVmKNMKNFKKK104,266,2507。②柱底荷载效应基本组合值:KNVmKNMKNF136,346,2674。持力层选用4号全风化砂质泥岩土层，厚2.7米，承载力特征值Kpafak240，框架柱截面尺寸为500mm500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。1.1选择基础材料基础采用C25混凝土，HRB335级钢筋，预估基础高度0.8m。1.2选择基础埋置深度根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。拟建厂区地下水对混凝土结构无侵蚀性，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4号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m。由此得基础剖面示意图，如图1.2所示。修改图上尺寸7图1.2基础剖面示意图1.3求地基承载力特征值af根据全风化砂质泥岩，查表得b=2.0，d=3.0。基底以上土的加权平均重度为：3/5.185.05.12.15.0)1021(5.0)104.19(5.1)1020(2.0201185.0mKNm由于持力层为粘土，地基承载力特征值为：Kpafak240持力层承载力特征值af（先不考虑对基础宽度修正值）为Kpadffmdaka6.417)5.07.3(5.180.3240)5.0(上式d按室外地面算起。1.4初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：KNVmKNMKNFKKK104,266,2057计算基础和回填土重KG时的基础埋置深度为md43.3)65.32.3(218基础底面积为200.67.3206.4172057mdfFAGaK由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即202.70.62.12.1mAA初步选定基础底面积22.734.2mblA，且b=2.4m3m不需要再对af进行修正。1.5验算持力层地基承载力基础和回填土重为KNdAGGK5.3352.7)2.21043.320(偏心距5.0615.05.33520578.0104266lmGFMeKKKKKminP0，满足要求。基底最大压应力：KNfKNleAGFPaKKK92.2682.137.256)316.061(4.844.3491282)61(maxPmax=(2057+335.5)／7.2＊(1+60.15/3)=432KN1.2`````1.6计算基底反力取柱底荷载效应基本组合设计值：KNVmKNMKNF136,346,2674静偏心距为：mNMek17.026748.01363460基础边缘处的最大和最小净反力为：KpalelbFPko7.4971.245maxmin)317.061(2.72674)61(91.7基础高度的确定柱边基础截面抗冲切验算（见图1.3）（a）10（b）图1.3冲切验算简图（a）柱下冲切（b）变阶处冲切取l=3m,b=2.4m,mambacct5.0,5.0,初步选定基础高度h=800mm，分两个台阶，每阶段高度均为500mm。)(750220408000有垫层mmh，则取mmhaatb4.20.275.025.020。取ba=2.0m。因此，可得mmaaabtm1250220005002)(因为偏心受压，Kpappn7.497max取，冲切力：200max,)22()22(hbbbhalpFccnlKN3.577)75.025.024.2(4.2)75.025.023(7.4972抗冲切力为11KNKNhafmthp3.57744.83375.025.11027.10.17.07.030因此满足要求。1.8变阶处抗冲剪验算由于有,35050400,5.1,2.120111mmhmambbat则取mmhaatb4.29.17.02.12011所以取mab9.11，maaabtm55.129.12.121