地基基础课程设计——参考样式.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date地基基础课程设计参考样式柱下独立基础课程设计2012级学生课程设计 存档编号： 土力学与地基基础 课程设计系 部： 机建学部 专 业： 建筑工程技术 姓 名： 程辉 学 号： 201203061133 指 导 老 师： 陈震 2014年 6 月 16 日目 录1 课程设计任务书11.1 设计资料11.2 设计要求21.3 设计内容31.4 地基基础设计成果32 柱下钢

2、筋混凝土独立基础设计42.1 设计要求、柱号及相关参数的选择42.2 基础材料和类型的选择42.3 确定基础的埋置深度42.4 地基承载力验算52.4.1确定地基承载力52.4.2初定基础尺寸62.4.3计算作用在基础底部弯矩值62.4.4验算地基承载力62.5 软弱下卧层验算72.6 地基的变形验算82.7 基础冲切验算82.7.1计算基础底面反力设计值82.7.2 验算柱边冲切92.7.3 验算基础变阶处冲切102.8柱下基础的局部受压验算112.9 基础配筋计算112.9.1 各控制截面弯矩计算122.9.2 计算配筋122.10 基础配筋图143 设计心得与体会15参考文献16-1课程

3、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）资料：自上而下依次为： 杂填土：厚约0.6m，含部分建筑垃圾； 粉质粘土：厚1.5m，软塑，潮湿，承载力特征值=120 粘土：厚1.3m，可塑，稍湿，承载力特征值=197 全风化砂质泥岩：厚2.3m,承载力特征值=230 淤泥质土：厚0.9m,承载力特征值=75 强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值=305表1.1物理力学参数表地层代号土名天然地基土重度（）孔隙比（e）凝聚力（c）内摩擦角（）压缩系数(a1-2)压缩模量（Es）抗压强度（frk）承载力特征值（fak）KN/m度杂填土18粉质粘土200

4、.6534130.2010.0130粘土19.40.5825230.228.2210全风化砂质泥岩21223016.10.8240淤泥质土171.31272.24.285强风化砂质泥岩22202518.43.0300（3）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：上部结构为四层全现浇框架结构，丙级建筑，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm，柱网布置见图1.1。图1.1 柱网布置图上部结构作用在柱底的荷载标准值见表1.2。表1.2 柱底荷载标准值轴号Fk (KN)Mk (KNm)Vk (KN)A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴975154

5、81187140100198464844103216151252164125221556052109017301312190150242626657115018151370210175271717367121818431433235193297808374128218731496257218325869583上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合设计值见表1.3。表1.3 柱底的荷载效应基本组合设计值轴号F (KN)M (KNm)V (KN)A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴126820121544183130258606258134221001627214163288727867141822

6、50170624819531581867414962360178227422835393958815842397186330625138610411096166724351945334284423112124108（5）材料：混凝土等级25C30，钢筋HPB235（级）、HRB335（级）。1.2 设计要求每人设计一个阶梯形柱下独立基础。每人根据自己的学号，完成要求的浅基础设计。学号尾号为单号的选土层为持力层，双号的选土层为持力层。(学号201203061133尾数为3选土层为持力层按学号顺序依次选取轴位置处柱下独立基础设计。（学号201203061133尾数为3选轴位置）1.3 设计内容1.

7、3.1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。1.3.2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1.4.1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）目录及正文格式目录要求包括章节标题及相应页码。纸张大小：A4复印纸页面设置：页边距：上、下2.54厘米；左、右3.18厘米；行间距：1.5倍行距；字体：宋体；字号：标题用“小三”加粗，正文用“小四”；文档格式：WORD文档。

8、1.4.2设计图纸设计要求：绘制比例为1:20、1:30或1:50，A3图纸打印或手绘。2 柱下钢筋混凝土独立基础的设计2.1 设计要求、柱号及相关参数的选择（1）根据课程设计任务书的设计要求，选择轴线处柱，基础持力层选择土层，即全风化砂质泥岩。（2）柱底荷载效应基本组合设计值的选择。其中按要求选择F=1706KN、M=315KNM、V=74KN。 2.2 基础材料和类型的选择 选择混凝土等级为C30，受力钢筋为HRB335级钢筋，基础类型为柱下的钢筋混凝土独立基础：阶梯形基础。 2.3 确定基础的埋置深度（1）持力层为全风化砂质泥岩层，厚2.7m, =240KPa。（2）确定基础的埋置深度：

9、埋置深度是由室内地面标高算起。（3）由于按照以下四个方面的要求：与建筑物有关的条件，工程的地质条件，水文地质条件，地基的冻融条件，场地的环境条件。综合考虑埋置深度d=4m（因轴在轴网中部，埋深从室内地坪算起）。（4）基础的基本简图如图2.1和图2.2所示。 图2.1 基础受力及土层分布图图2.2 基础示意图2.4 地基承载力验算2.4.1确定地基承载力（1）首先对基础进行深度进行修正。则 a=akdm（d0.5) 因为持力层为全风化的砂质泥岩，故 。 =14.3KN/ 故 =390.2KPa = =可取 Bx=2.9m，By=2.9m（基础底面积：A=BxBy=2.92.9=8.410m2）。

10、因为b0（3） 确定基础底面反力设计值0Pkmax-y =1.0457.707=457.707KPa1.2fa =1.2390.200=468.240KPa由以上验算可知，地基承载力满足要求。2.5 软弱下卧层验算（1）软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值 faz地面至软弱下卧层顶面总深度d=6.350 mfaz = fak +dm(d-0.5)=85.000+3.013.055(6.350-0.5)=314.117 KPa（2）计算基础底面处土的自重压力值Pc=iti=180.95+201.2+19.41.5+21(6.350-4.0)=57.050 KPa（3）计算地基压力扩散角上

11、层土压缩模量 Es1=16.100 Mpa 下层土压缩模量 Es2=4.200 MpaEs1/Es2=16.100/4.200=3.833 z/b=2.350/2.900=0.810查基础规范 表5.2.7,地基压力扩散角=24（4）计算相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处附加压力值 Pz矩形基础：Pz=lb(Pk-Pc)/(b+2ztan)(l+2ztan)=2.9002.900(369.536-57.050)/(2.900+22.3500.442)(2.900+22.3500.442)=106.128 KPa（5）计算软弱下卧层顶面处土的自重压力值PczPcz=ihi=180.95+

12、201.2+19.41.5+216.350=82.900 KPa（6）软弱下卧层验算Pz+Pcz=106.128+82.900=189.028 faz =314.117 KPa 软弱下卧层承载力满足要求2.6 地基的变形验算由于，建筑物层数，且为丙级建筑，所以可以不做地基的变形验算。2.7基础冲切验算2.7.1 计算基础底面反力设计值（1）计算x方向基础底面反力设计值ex=Mdy/(F+G)=0.000/(2435.000+908.280)=0.000m因 ex Bx/6.0=0.483m x方向小偏心Pmax-x=(F+G)/A+6|Mdy|/(Bx2By)=(2435.000+908.28

13、0)/8.410+6|0.000|/(2.90022.900)=397.536KPaPmin-x =(F+G)/A-6|Mdy|/(Bx2By) =(2435.000+908.280)/8.410-6|0.000|/(2.90022.900)=397.536KPa（2）计算y方向基础底面反力设计值ey=Mdx/(F+G)=358.400/(2435.000+908.280)=0.107m因 eyBy/6=0.483 y方向小偏心Pmax-y=(F+G)/A+6|Mdx|/(By2Bx) =(2435.000+908.280)/8.410+6|358.400|/(2.90022.900)=485

14、.707KPaPmin-y=(F+G)/A-6|Mdx|/(By2Bx)=(2435.000+908.280)/8.410-6|358.400|/(2.90022.900)=309.365KPa（3）计算地基净反力极值因 Mdx0 并且 Mdy=0Pmax=Pmax-y=485.707KPaPmin=Pmin-y=309.365KPaPjmax=Pmax-G/A=485.707-908.280/8.410=377.707KPa2.7.2 验算柱边冲切YH=h1+h2=0.600m, YB=bc=0.500m, YL=hc=0.500mYB1=B1=1.450m, YB2=B2=1.450m,

15、YL1=A1=1.450m, YL2=A2=1.450mYHo=YH-as=0.560m因 (YH800) hp=1.0（1）x方向柱对基础的冲切验算x冲切位置斜截面上边长 bt=YB=0.500mx冲切位置斜截面下边长 bb=YB+2YHo=1.620mx冲切不利位置 bm=(bt+bb)/2=(0.500+1.620)/2=1.060mx冲切面积 Alx=max(YL1-YL/2-ho)(YB+2ho)+(YL1-YL/2-ho)2,(YL2-YL/2-ho)(YB+2ho)+ （YL2-YL/2-ho)2 =max(1.450-0.500/2-0.560)(0.500+20.560)+(

16、1.450-0.500/2-0.560)2, (1.450-0.500/2-0.560)(0.500+20.560)+(1.450-0.500/2-0.560)2)=max(1.446,1.446)=1.446m2x冲切截面上的地基净反力设计值 Flx=AlxPjmax=1.446377.707=546.316KNoFlx=1.0546.316=546.32KN0.7hpftbbmYHo=0.71.0001.431060560=594.19KNx方向柱对基础的冲切满足规范要求（2）y方向柱对基础的冲切验算y冲切位置斜截面上边长 at=YL=0.500my冲切位置斜截面下边长 ab=YL+2YH

17、o=1.620my冲切面积 Aly=max(YB1-YB/2-ho)(YL+2ho)+(YB1-YB/2-ho)2,(YB2-YB/2-ho)(YL+2ho)+(YB2-YB/2-ho)2) =max(1.450-0.500/2-0.560)(0.500+0.560)+(1.450-0.500/2-0.560)2,(1.450-0.500/2-0.560)(0.500+0.560)+(1.450-0.500/2-0.560)2)=max(1.446,1.446)=1.446m2y冲切截面上的地基净反力设计值Fly=AlyPjmax=1.446377.707=546.316KNoFly=1.05

18、46.316=546.32KN0.7hpftbamYHo=0.71.0001.431060560=594.19KNy方向柱对基础的冲切满足规范要求2.7.3验算基础变阶处冲切YH=h2=0.300mYB=bc+b2+b4=1.700mYL=hc+a2+a4=1.700mYB1=B1=1.450m, YB2=B2=1.450m, YL1=A1=1.450m, YL2=A2=1.450mYHo=YH-as=0.300-0.040=0.260m因 (YH800mm) hp=1.0（1）x方向变阶处对基础的冲切验算x冲切位置斜截面上边长 bt=YB=1.700mx冲切位置斜截面下边长 bb=YB+2Y

19、Ho=2.220mx冲切不利位置 bm=(bt+bb)/2=(1.700+2.220)/2=1.960mx冲切面积 Alx=max(YL1-YL/2-ho)(YB+2ho)+(YL1-YL/2-ho)2,(YL2-YL/2-ho)(YB+2ho)+ (YL2-YL/2-ho)2=max(1.450-1.700/2-0.560)(1.700+20.560)+(1.450-1.700/2-0.560)2,(1.450-1.700/2-0.560)(1.700+20.560)+(1.450-1.700/2-0.560)2)=max(0.114,0.114)=0.114m2x冲切截面上的地基净反力设计

20、值 Flx=AlxPjmax=0.114377.707=43.210KNoFlx=1.043.210=43.21KN0.7hpftbbmYHo=0.71.0001.431960260=510.11KNx方向变阶处对基础的冲切满足规范要求（2）y方向变阶处对基础的冲切验算y冲切位置斜截面上边长 at=YL=1.700my冲切位置斜截面下边长 ab=YL+2YHo=2.220my冲切面积 Aly=max(YB1-YB/2-ho)(YL+2ho)+(YB1-YB/2-ho)2,(YB2-YB/2-ho)(YL+2ho)+(YB2-YB/2-ho)2) =max(1.450-1.700/2-0.560

21、)(1.700+0.560)+(1.450-1.700/2-0.560)2, (1.450-1.700/2-0.560)(1.700+0.560)+(1.450-1.700/2-0.560)2)=max(0.114,0.114)=0.114m2y冲切截面上的地基净反力设计值Fly=AlyPjmax =0.114377.707=43.210KNoFly=1.043.210=43.21KN0.7hpftbamYHo=0.71.0001.431960260=510.11KNy方向变阶处对基础的冲切满足规范要求故：基础各部分的冲切验算均满足要求，所定基础各部分高度合理。2.8柱下基础的局部受压验算因为

22、基础的混凝土强度等级大于等于柱的混凝土强度等级，所以不用验算柱下扩展基础顶面的局部受压承载力。2.9 基础配筋计算2.9.1 各控制截面弯矩计算因Mdx=0 Mdy0 并且 exBx/6=0.483m x方向单向受压且小偏心a=(Bx-bc)/2=(2.900-0.500)/2=1.200mP=(Bx-a)(Pmax-Pmin)/Bx+Pmin=(2.900-1.200)(485.707-309.365)/2.900+309.365=412.738KPaMI-1=1/12a2(2By+hc)(Pmax+P-2G/A)+(Pmax-P)By) =1/121.2002(22.900+0.500)(

23、485.707+412.738-2908.280/8.410)+(485.707-412.738)2.900)=541.32KNMMII-1=1/48(By-hc)2(2Bx+bc)(Pmax+Pmin-2G/A) =1/48(2.900-0.500)2(22.900+0.500)(485.707+309.365-2908.280/8.410)=437.78KNMa=(Bx-bc-b2-b4)/2=(2.900-0.500-0.600-0.600)/2=0.600m因Mdx=0 Mdy0 并且 exBx/6=0.483m x方向单向受压且小偏心P=(Bx-a)(Pmax-Pmin)/Bx+Pm

24、in=(2.900-0.600)(485.707-309.365)/2.900+309.365=449.223KPaMI-2=1/12a2(2By+hc+a2+a4)(Pmax+P-2G/A)+(Pmax-P)By)=1/120.6002(22.900+0.500+0.600+0.600)(485.707+449.223-2908.280/8.410)+(485.707-449.223)2.900)=164.93KNMMII-2=1/48(By-hc-a2-a4)2(2Bx+bc+b2+b4)(Pmax+Pmin-2G/A) =1/48(2.900-0.500-0.600-0.600)2(22

25、.900+0.500+0.600+0.600)(485.707+309.365-2908.280/8.410)=130.29KNM2.9.2计算配筋（1）计算AsxAsx-1=oMI-1/(0.9(H-as)fy) =1.0541.32106/(0.9(600.000-40.000)300)=3580.2mm2Asx-2=oMI-2/(0.9(H-h2-as)fy) =1.0164.93106/(0.9(600.000-300.000-40.000)300)=2349.5mm2Asx1=max(Asx-1, Asx-2)=max(3580.2, 2349.5)=3580.2mm2Asx=Asx

26、1/By=3580.2/2.900=1235mm2/mAsx=max(Asx, minH1000)=max(1235, 0.150%6001000)=1235mm2/m选择钢筋16160, 实配面积为1257mm2/m。（2）计算AsyAsy-1=oMII-1/(0.9(H-as)fy) =1.0437.78106/(0.9(600.000-40.000)300)=2895.4mm2Asy-2=oMII-2/(0.9(H-h2-as)fy) =1.0130.29106/(0.9(600.000-300.000-40.000)300)=1856.0mm2Asy1=max(Asy-1,Asy-2)

27、=max(2895.4, 1856.002)=2895.4mm2Asy=Asy1/Bx=2895.4/2.900=998mm2/mAsy=max(Asy,minH1000)=max(998, 0.150%6001000)=998mm2/m选择钢筋16200, 实配面积为1005mm2/m。2.10基础配筋图 图2.3 基础配筋图3 设计心得与体会本次设计是在完成土力学与地基基础这门课程之后做的，老师对我们严格要求，一是对我们是否学好这门课的一个检测，二是对治学的严谨。老师细心地讲解，让我对这门功课有了一个较为深刻的理解，因此，我充满信心的去做了这一次的课程设计，期间我收获颇多。作为对这门课的结

28、束，老师细心地讲解了这次课程设计。一是课程设计的任务，二是课程设计的指导说明。本次设计是对前面所学的几乎所有的知识的一个总结。当然是我们学习土力学与地基基础的重点，也可以说我们学习这门课程也算是为它服务的-基础工程的设计我按要求选择了基础的基本要素，之后认认真真读了课程设计指导说明尽量弄清楚所有的问题，为了弥补我们所用教材的不足，我还特地去图书馆借了二本教材和基础规范大全。首先我对设计步骤进行了规范，总结和明确了设计的步骤。之后按要求进行设计，其中参考了许多设计的讲解，从中学到了很多。比如：地基承载力的确定。首先要知道持力层的承载力的特征值，之后进行深度的修正，之后确定截面尺寸，如果截面尺寸中

29、则需要进行宽度上的修正。当然其中也遇到了不少的问题，比如：软弱下卧层的验算，因为本次设计土层没有软弱层，所以不要验算。我必须对其进行说明。还有便是基础埋深深度是从室外标高，还是从室内底面标高算起？我还特意不问了老师，老师让我问了其他的学生，这是我才知道，是从室内地面标高算起。同时也了解到我有时上课也不认真，总之，我从此次设计中收获颇多。我不但清楚的了解到我自身的不足，也学到了很多我以前忽略了的土力学知识，同时也明白了治学之严谨的重要性。参考文献1 中华人民共和国国家标准，建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011），北京：中国建筑工业出版社，2011。2 赵明华 主编，土力学与基础工程，武汉：武汉理工大学出版社，2011。