土力学与地基基础课程设计

湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计0《土力学与地基基础》课程设计任务书题目：柱下钢筋混凝土独立基础1.1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akf=130kPa；③粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值akf=180kPa；④全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值akf=240kPa⑤强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值akf=300kPa⑥中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值akf=620kPa3、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。湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计14、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：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：湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计25、材料：混凝土等级Ｃ25~C30，钢筋Ⅰ、Ⅱ级。1.2设计要求：每班分为3个组。第1组共十八人，基础持力层选用③土层，设计A轴柱下独立基础；第2组共十八人，基础持力层选用④土层，设计B轴柱下独立基础；第3组共十八人，基础持力层选用③土层，设计C轴柱下独立基础；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。1.3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。1.4地基基础设计成果1地基基础设计计算书（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、指导教师姓名、完成日期（2）目录及正文格式（格式另见附属文件）。2设计图纸设计要求：绘制比例为1：100或1：200A3图纸打印稿湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计3目录1B轴与④轴线相交柱下基础埋置深度的选择2地基承载力特征值的确定3地基承载力特征值的修正4基础底面尺寸的确定4.1初步选择基地尺寸4.1.1轴心荷载作用下基础底面面积4.2验算持力层地基承载力4.2.1基础和回填土重4.2.2基地最大压应力5软弱下卧层的验算6地基变形验算及沉降量计算7基础高度的确定7.1基础类型的确定7.2计算基底净反力7.3系数C7.4基础的有效高度0h7.5基础底板厚度h7.6设计采用阶梯形基础底板厚度h7.7基础台阶宽度b及宽高比验算8基础板底配筋计算9A轴柱下基础埋置深度的选择10地基承载力特征值的确定11地基承载力特征值的修正12基础底面尺寸的确定12.1初步选择基底尺寸12.1.1轴心荷载作用下基础底面面积12.1.2考虑偏心荷载作用的影响，取A0=(1.1～1.4)A12.2验算持力层地基承载力12.2.1基础和回填土重湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计412.2.2偏心距12.2.3基底最大压应力13C轴柱下基础埋置深度的选择14地基承载力特征值的确定15地基承载力特征值的修正16基础底面尺寸的确定16.1初步选择基地尺寸16.1.1轴心荷载作用下基础底面面积16.1.2考虑偏心荷载作用的影响，取A0=(1.1～1.4)A16.2验算持力层地基承载力16.2.1基础和回填土重16.2.2偏心距16.2.3基底最大压应力设计心得与感想参考文献湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计5设计计算书根据课程设计任务书数据取值如下：A轴：KNVkmKNMkKNFk712101282；B轴：KNVkmKNMkKNFk902181883，KNVmKNMKNF1172842448；C轴：KNVkmKNMkKNFk441981187；1、B轴与④轴线相交柱下基础埋置深度的选择根据工程地质资料和设计要求，本轴线的基础持力层选用④土层，故初定基础埋置深度取d=0.45+0.5+1.2+1.5=3.65m。2、地基承载力特征值的确定根据工程地质资料和基础埋置深度的选择d=3.65m，可知地基承载力特征值akf=240kPa。3、地基承载力特征值的修正根据《建筑地基基础设计规范》规定：当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其他原位测试、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：湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计6af——修正后的地基承载力特征值kPa；akf——地基承载力特征值kPa；b、d——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查教材表4——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6m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，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时．应从室内地面标高算起。由于基础宽度尚未确定,假定b3m，首先进行深度修正：根据基础埋置深度所在的持力层为粘土，由查表可知：b=2.0d=3.0m=3.655.14.19202.11895.0=19.233/mkN)5.0()3(dbffmdbaka=240+0+319.23（3.65-0.5）=421.72kPa4、基础底面尺寸的确定4.1初步选择基底尺寸4.1.1轴心荷载作用下基础底面面积由aGkGkkkkfdAFAAdFAGFp得16.57.11065.32072.4211883dfFAGak㎡初步选择基础底面面积A=L×b=2.7×2.7=7.29㎡由于b＜3.0，不需要再对af进行宽度修正。4.2验算持力层地基承载力湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计74.2.1基础和回填土重Gk=G·d·A=﹝20×3.65-10×1.7﹞×7.29=408.24KN4.2.2基地最大压应力Pminmaxkk=AGFkk29.724.4081883=314.3kPaPk=(Pkmax+Pkmin)/2=314.3kPaaf=421.72kPaPmaxk=314.31.2af=506.06kPa故满足要求。5、软弱下卧层的验算根据工程地质资料和基础埋置深度的选择d=3.65m，可知在持力层以下无软弱土层且其下土层承载能力高于持力层的地基承载能力，满足承载能力的要求，故不需进行软弱下卧层的验算。6、地基变形验算及沉降量计算1、该建筑是多层框架结构，属于丙级建筑；2、地基承载力特征值大于130kPa，且是体型较简单的建筑；3、该基础地基的持力层是岩石，且不是荷载很大的偏心作用；4、地基内有厚度不大且厚薄均匀的填土。根据《建筑地基基础设计规范》可知，以上的条件的基础不需进行地基变形验算。7、基础高度的确定7.1基础类型的确定采用阶梯形基础，选用C25的混凝土浇筑，基础底下用100厚C10混凝土垫层。7.2计算基底净反力由sP=bLF=7.27.22448=335.8kPa湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计87.3系数C已知ft=1.27N/2mm,tb=0.5m,hp=1.0,sP=335.8kPa根据公式C=sthptpfbb7.0122=8.33512700.17.015.07.222=1.937.4基础的有效高度0h有公式：0h=21[-)(2cbbtt]=488mm7.5基础底板厚度hh=0h+40+10=488+50=538mm7.6设计采用阶梯形基础底板厚度h采用2级台阶，各层取1h=350mm实际基础有效高度0h=1h2–40=660mm7.7基础台阶宽度b及宽高比验算取基础台阶宽b=550mm基础台阶宽高比：3505501hb=1.572.58、基础板底配筋计算选用HRB335钢筋，yf=300N/2mm(1)柱边净反力minmaxPPPPs335.8kPa(2)弯矩AGPPbbalMcc22481minmax2=312.69mKN(3)基础底板受力钢筋面积计算019.0hfMAys=6603009.01069.3126=17552mm,每米宽,sA=7.21755=6502mm湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计9实际配筋sA=20792mm（14@200）。9、A轴柱下基础埋置深度的选择根据工程地质资料和设计要求，初定基础埋置深度d=0.95+1.2=2.15m10、地基承载力特征值的确定根据工程地质资料和基础埋置深度的选择d=2.15m，可知地基承载力特征值akf=180kPa11、地基承载力特征值的修正由于基础宽度尚未确定，首先进行深度修正：根据基础埋置深度所在的持力层为粘土，空隙比e=0.58，由查表可知b=0.3d=1.615.210)-(200.21.0200.9518m=18.19kPa)5.0()3(dbffmdbaka=180+0+1.6×18.19×(2.15-0.5)=228kPa12、基础底面尺寸的确定12.1初步选择基底尺寸12.1.1轴心荷载作用下基础底面面积由aGkGkkkkfdAFAAdFAGFp得dfFAGak=2.01015.2202281282=6.86㎡12.1.2考虑偏心荷载作用的影响，取A0=(1.1～1.4)A湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计10则A0=(1.1～1.4)×6.86=(7.55～9.61)㎡初步选择基础底面面积A=L×b=3.2×3=9.6㎡由于b3.0，不需要再对af进行宽度修正。12.2验算持力层地基承载力12.2.1基础和回填土重Gk=G·d·A=﹝20×1.95+10×(2.15-1.95)﹞×9.6=393.6KN12.2.2偏心距∑Mk=Mk+Vk·d=210+71×2.15=225.05KN·mF=Fk+Gk=1282+393.6=1675.6KNek=∑Mk/F=225.05/1675.6=0.1343m(L/6=0.583m)即pkmin0满足。12.2.3基地最大压应力maxminkkP=A)G(Fkk×(1L6ek)=9.6393.6)(1282×(13.51343.06)=36.13473.214kPakP=(maxkP+minkP)/2=174.55kPaaf=228kPaPmaxk=214.731.2af=273.6kPa故满足要求。13、C轴柱下基础埋置深度的选择根据工程地质资料和设计要求，初定基础埋置深度d=0.95+1.2=2.15m14、地基承载力特征值的确定根据工程地质资料和基础埋置深度的选择d=2.15m，可知地基承载力特征值akf=180kPa湖南工学院建筑工程系土力学与地基基础设计1115、地基承载力特征值的修正由于基础宽度尚未确定，首先进行深度修正：根据基础埋置深度所在的持力层为粘土，空隙比e=0.58，由查表可知d=1.615.210)-(200.21.0200.9518m=18.2kPa)5.0()3(dbffmdbaka=180+0+1.6×18.2×(2.15-0.5)=228kPa16、基础底面尺寸的确定16.1初步选择基底尺寸16.1.1轴心荷载作用下基础底面面积由aGkGkkkkfdAFAAdFAGFp