基礎(chǔ)工程柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計

一、課程設(shè)計的目的基礎(chǔ)工程課程設(shè)計是土木工程專業(yè)教育的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是全面檢驗(yàn)和鞏固基礎(chǔ)工程課程學(xué)習(xí)效果的一個有效方式。通過本次課程設(shè)計使學(xué)生能夠運(yùn)用已學(xué)過基礎(chǔ)工程設(shè)計理論和方法進(jìn)行一般形式的基礎(chǔ)的設(shè)計，進(jìn)一步理解基礎(chǔ)工程設(shè)計的基本原理。設(shè)置課程設(shè)計的目的是加強(qiáng)學(xué)生對本課程及相關(guān)課程知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力和運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識解決實(shí)際工程問題的能力，為畢業(yè)設(shè)計打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也有助于學(xué)生畢業(yè)后能盡早進(jìn)入“工程角色”。多年來的教學(xué)實(shí)踐反映了課程設(shè)計這一教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生能力的培養(yǎng)起到了一定的作用。二、課程設(shè)計的內(nèi)容1、設(shè)計資料1、地形擬建建筑場地平整2、工程地質(zhì)條件自上而下土層依次如下：?號土層：雜填土，層厚約0.5m，含部分建筑垃圾?號土層：粉質(zhì)黏土，層厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130kPa。?號土層：黏土，層厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值fak=180kPa。?號土層：細(xì)砂，層厚2.7m，中密，承載力特征值fak=240kPa。?號土層：強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，厚度未揭露，承載力特征值fak=300kPa。3、巖土設(shè)計技術(shù)參數(shù)地基巖土物理力學(xué)參數(shù)如表1.1所示。表1.1?地基巖土物理力學(xué)參數(shù)土層編號土的名稱重度(kN/m3)孔隙比e液性指數(shù)IL黏聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角（°）壓縮模量Ｅs（MPa）標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N承載力特征值fak（kPa）?雜填土18?粉質(zhì)黏土200.650.8434137.56130?黏土19.40.580.7825238.211180?細(xì)砂210.623011.616240?強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖2218223004、水文地質(zhì)條件（1）擬建場區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。（2）地下水位深度：位于地表下1.5m5、上部結(jié)構(gòu)資料擬建建筑物為多層全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，框架柱截面尺寸為500mm×500mm。室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差450mm。柱網(wǎng)布置如圖1.1所示。圖1.1?柱網(wǎng)平面圖6、上部結(jié)構(gòu)作用上部結(jié)-構(gòu)作用在柱底的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如表1.2所示，上部結(jié)構(gòu)作用在柱底的荷載效應(yīng)基本組合值如表1.3所示。表1.2柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值題號FK(KN)MK(KN.M)VK(KN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸197515481187140100198464844210321615125216412522155605731150181513702101750271717367412181873143323519329780837451282188314962572183258690836133919701560284242355969589表1.3柱底荷載效應(yīng)基本組合值題號FK(KN)MK(KN.M)VK(KN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸112682012154418313025860625821342210026272141632887278673149623601782274228353939588415842435186330625138610410896516672448194533428442311211710861741256220283693154621251241167、材料混凝土強(qiáng)度等級為C25～C30，鋼筋采用HPB300、HRB335級。2、設(shè)計分組根據(jù)以上所給設(shè)計資料及學(xué)生人數(shù)，將學(xué)生劃分為6組。分組示意如下：第1組，共8人，基礎(chǔ)持力層選用?號土層，設(shè)計A軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第2組，共8人，基礎(chǔ)持力層選用?號土層，設(shè)計A軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第3組，共8人，基礎(chǔ)持力層選用?號土層，設(shè)計B軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第4組，共7人，基礎(chǔ)持力層選用?號土層，設(shè)計B軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第5組，共7人，基礎(chǔ)持力層選用?號土層，設(shè)計C軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。第6組，共7人，基礎(chǔ)持力層選用?號土層，設(shè)計C軸柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。超過42人的，合到第6組。3、設(shè)計要求每人根據(jù)所在組號和題號，完成指定軸線的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計。對于另外兩根軸線的基礎(chǔ)，只要求根據(jù)所給荷載確定基礎(chǔ)底面尺寸，以便畫出基礎(chǔ)平面圖。要求分析過程詳細(xì)，計算步驟完整，設(shè)計說明書面報告的編寫應(yīng)具有條理性，圖紙整潔清晰。4、設(shè)計內(nèi)容（1）設(shè)計柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，包括確定基礎(chǔ)埋置深度、基礎(chǔ)底面尺寸，對基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、強(qiáng)度計算，確定基礎(chǔ)高度，進(jìn)行配筋計算并滿足構(gòu)造設(shè)計要求，地基沉降計算，編寫設(shè)計計算書。（2）繪制基礎(chǔ)施工圖，包括基礎(chǔ)平面布置圖、獨(dú)立基礎(chǔ)大樣圖，并提出必要的技術(shù)說明。5、設(shè)計成果1、設(shè)計計算書設(shè)計計算書包括以下內(nèi)容：（1）確定地基持力層和基礎(chǔ)埋深度。（2）確定基礎(chǔ)底面尺寸，驗(yàn)算地基承載力（3）對基礎(chǔ)進(jìn)行抗沖承載力驗(yàn)算，確定基礎(chǔ)高度。（4）對基礎(chǔ)進(jìn)行正截面受彎承載力驗(yàn)算，確定基礎(chǔ)底板配筋。（5）地基沉降計算2、設(shè)計圖紙?jiān)O(shè)計圖紙包括以下內(nèi)容：（1）基礎(chǔ)平面布置圖。（2）獨(dú)立基礎(chǔ)大樣圖。（3）設(shè)計說明。三、課程設(shè)計參考資料(1)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2010)，中國建筑工業(yè)出版社(2)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2011),中國建筑工業(yè)出版社(3)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008),中國建筑工業(yè)出版社(4)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010),中國建筑工業(yè)出版社(5《基礎(chǔ)工程》（第2版）周景星李廣信虞石民王洪瑾編著清華大學(xué)出版社一、本組設(shè)計資料：③組B軸柱底荷載柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值FK=1815KNMK=175KN.MVK=73KN柱底荷載效應(yīng)基本組合值F=2360KNM=228KN.MV=95KN持力層為③土層承載力特征值fak=180kg地下水位深度位于地表下1.5m框架柱截面尺寸500mm*500mm室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差450mm二．基礎(chǔ)設(shè)計：1選擇基礎(chǔ)材料基礎(chǔ)采用C25混凝土，HPB235級鋼筋，預(yù)估基礎(chǔ)高度0.8m選擇基礎(chǔ)埋置深度根據(jù)任務(wù)書要求和工程地質(zhì)資料號土層：雜填土，層厚約0.5m，含部分建筑垃圾。號土層：粉質(zhì)粘土，層厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130kPa。號土層：粘土，層厚1.5m，稍濕，承載力特征值fak=180kPa。地下水對混凝土無侵蝕性，地下水位于地表下1.5m取基礎(chǔ)底面高時最好取至持力層下0.5m,本設(shè)計?、弁翆訛槌至?，所以考慮取室外地坪到基礎(chǔ)底面為0.5+1.2+0.5=2.2m,基礎(chǔ)剖向示意圖如下：3.求地基承載力特征值fa根據(jù)③土層為粘土，，查表2.6得，基地以上土的加權(quán)平均重度：持力層承載力特征值（先不考慮對基礎(chǔ)寬度修正）（上式d按室外地面算起）初步選擇基底尺寸取柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值FK=1815KN，MK=175KN·m，VK=73KN計算基礎(chǔ)和回填土重時的基礎(chǔ)埋深：基礎(chǔ)底面積為:考慮偏心荷載的影響，基礎(chǔ)面積加大范圍為（10%-40%）此處按20%增大面積A=1.2A0=1.2×9.94=11.928m2≈12.0m2初步選定基礎(chǔ)底面面積A=l×b=4×3=12m2,且b=3m不需要再對進(jìn)行修正。驗(yàn)算持力層地基承載力基礎(chǔ)和回填土重為：偏心距：，，滿足?；鬃畲髩毫Γ喊踩?，最后確定基礎(chǔ)底面面積長，寬。6.計算基底凈反力取柱底荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值：F=2360KN，M=228KN·m，V=95KN。凈偏心距基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力基礎(chǔ)高度(采用階梯形基礎(chǔ))柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗(yàn)算（見下圖）圖2沖切驗(yàn)算簡圖（a）柱下沖切；（b）變階處沖切l(wèi)=4m，b=3m，。初步選定基礎(chǔ)高度，分兩個臺階，每個臺階均為400mm。=800-（40+10）=750mm（有墊層），則，取因此，可得：因偏心受壓，取沖切力：抗沖切力：，滿足8.變階處抗沖切驗(yàn)算，，，取沖切力：=抗沖切力：，滿足9.配筋計算選用的HPB235級鋼筋，（1）基礎(chǔ)長邊方向，對于Ⅰ-Ⅰ截面（柱邊），柱邊凈反力為懸臂部分凈反力平均值：彎矩：對于截面Ⅲ-Ⅲ（變階處），有比較和，應(yīng)按配筋，實(shí)際配則鋼筋根數(shù)：，,所以配21根?；A(chǔ)短邊方向因?yàn)樵摶A(chǔ)受單向偏心荷載作用，所以，在基礎(chǔ)短邊方向的基底反力可按均勻分布計算，取對于=2\*ROMANII-=2\*ROMANII截面（柱邊）對于ⅠV-ⅠV截面（變階處）彎矩為比較和,應(yīng)按配筋，實(shí)際配則鋼筋根數(shù)：，,所以配21根?；A(chǔ)配筋大樣圖：見施工圖確定A、C軸柱子基礎(chǔ)底面尺寸由柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書得：6號題A、C兩柱子基底荷載分別如下。A軸：FK=1150KN，MK=210KN·m，VK=71KN。C軸：FK=1370KN，MK=271KN·m，VK=67KN。由前面計算得持力層承載力特征值計算基礎(chǔ)和回填土重時的基礎(chǔ)埋深d=2.425mA軸基礎(chǔ)底面積為基礎(chǔ)底面積按20％增大，即：初步選定基礎(chǔ)地面面積為，且b＜3m，不需要再對進(jìn)行修正。C軸基礎(chǔ)底面面積為基礎(chǔ)底面積按20%增大，即初步選定基礎(chǔ)地面面積為，且b=3m，不需要再對進(jìn)行修正。11.基礎(chǔ)沉降取準(zhǔn)永久荷載組合值為1815KN,基礎(chǔ)底面平均附加應(yīng)力：計算深度：，初定Zn=7當(dāng)Z=0，Z=1m，Z=2m，Z=3m，Z=4m，Z=5m，Z=6m，Z=7m，Z=8m，因=4\*GB3④層為及其下土層為細(xì)砂，所以算至1.5m。=3\*GB3③粘土層壓縮模量由此查表得在0.655-0.91之間，取=0.85.，查表得=0.924基