土力学与地基基础优秀课程设计.doc

《土力学和地基基础》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=130；
③ 粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值=180；
④ 全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值=240
⑤ 强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值=300
⑥ 中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值=620

3、水文资料为：
地下水对混凝土无侵蚀性。
地下水位深度：在地表下1.5m。

4、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。柱网部署见下图：

上部结构作用在柱底荷载标准值见表2：

上部结构作用在柱底荷载效应基础组合设计值见表3：

5、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，基础持力层选择③土层，设计 A轴柱下独立基础；
第2组共十八人，基础持力层选择④土层，设计 B轴柱下独立基础；
第3组共十八人，基础持力层选择③土层，设计 C轴柱下独立基础；
每人依据所在组号和题号，完成各自要求轴线基础设计。对另外两根轴线基础，只要求依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
包含确定基础埋深、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，并满足结构设计要求，编写设计计算书。
２、绘制基础施工图
包含基础平面部署图、基础大样图，并提出必需技术说明。

1.4 地基基础设计结果
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、指导老师姓名、完成日期
（2）目录及正文格式
（格式另见隶属文件）。
2 设计图纸
设计要求：绘制百分比为1：100或1：200 A3图纸打印稿

目 录

1 B轴和④轴线相交柱下基础埋置深度选择
2 地基承载力特征值确实定
3 地基承载力特征值修正
4 基础底面尺寸确实定
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 软弱下卧层验算
6 地基变形验算及沉降量计算
7 基础高度确实定
7.1基础类型确实定
7.2计算基底净反力
7.3系数C
7.4基础有效高度
7.5基础底板厚度h
7.6设计采取阶梯形基础底板厚度h
7.7基础台阶宽度b及宽高比验算
8 基础板底配筋计算
9 A轴柱下基础埋置深度选择
10 地基承载力特征值确实定
11 地基承载力特征值修正
12 基础底面尺寸确实定
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考虑偏心荷载作用影响，取A0 = (1.1～1.4)A
12.2验算持力层地基承载力
12.2.1基础和回填土重
12.2.2偏心距
12.2.3基底最大压应力
13 C轴柱下基础埋置深度选择
14 地基承载力特征值确实定
15 地基承载力特征值修正
16 基础底面尺寸确实定
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考虑偏心荷载作用影响，取A0 = (1.1～1.4)A
16.2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
设计心得和感想
参考文件

设计计算书
依据课程设计任务书数据取值以下：
A轴： ；
B轴： ， ；
C轴： ；

1、 B轴和④轴线相交柱下基础埋置深度选择

依据工程地质资料和设计要求，本轴线基础持力层选择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、 地基承载力特征值确实定

依据工程地质资料和基础埋置深度选择d=3.65m，可知地基承载力特征值= 240 kPa。

3、 地基承载力特征值修正

依据《建筑地基基础设计规范》要求：当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定地基承载力特征值，尚应按下式修正：

式中：
——修正后地基承载力特征值kPa；
——地基承载力特征值kPa； 
、——基础宽度和埋深地基承载力修正系数，按基底下土类别查教材表4
——基底以下土重度，地下水位以下取浮重度（）；
——基底以上土加权平均重度，地下水位以下取浮重度（）；
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，通常自室外地面标高算起。在填方整平地域，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，如采取箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采取独立基础或条形基础时．应从室内地面标高算起。
因为基础宽度还未确定,假定b<3m，首优异行深度修正：
依据基础埋置深度所在持力层为粘土，由查表可知： =2.0 =3.0
==19.23
=240+0+319.23（3.65-0.5）=421.72 kPa

4、 基础底面尺寸确实定

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
得 ㎡
初步选择基础底面面积 A = L×b = 2.7×2.7 = 7.29 ㎡
因为b ＜ 3.0 ，不需要再对进行宽度修正。
4.2 验算持力层地基承载力
4.2.1 基础和回填土重
Gk = ·d·A =﹝20×3.65-10×1.7﹞×7.29 = 408.24 KN
4.2.2 基地最大压应力
P = = 314.3 kPa
Pk = (Pk max + Pk min)/2 = 314.3 kPa < =421.72 kPa
P=314.3<1.2=506.06 kPa
故满足要求。

5、 软弱下卧层验算

依据工程地质资料和基础埋置深度选择d = 3.65 m，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地基承载能力，满足承载能力要求，故不需进行软弱下卧层验算。

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，且是体型较简单建筑；
3、该基础地基持力层是岩石，且不是荷载很大偏心作用；
4、地基内有厚度不大且厚薄均匀填土。
依据《建筑地基基础设计规范》可知，以上条件基础不需进行地基变形验算。

7、 基础高度确实定

7.1 基础类型确实定
采取阶梯形基础，选择C25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 = = =335.8 kPa
7.3 系数C
已知ft= 1.27N/,=0.5m,=1.0, =335.8 kPa
依据公式C===1.93
7.4 基础有效高度
有公式：= [-]=488mm
7.5 基础底板厚度h
h = + 40+10 = 488+50 = 538mm
7.6 设计采取阶梯形基础底板厚度 h
采取2级台阶，各层取 = 350 mm
实际基础有效高度= 2–40 = 660mm
7.7 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： =1.572.5

8、 基础板底配筋计算

选择HRB335钢筋， = 300 N/
(1)柱边净反力
335.8 kPa
(2)弯矩
=312.69
(3)基础底板受力钢筋面积计算
==1755,每米宽==650
实际配筋=2079（14@200）。
9、 A轴柱下基础埋置深度选择

依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=2.15 m

10、 地基承载力特征值确实定

依据工程地质资料和基础埋置深度选择d = 2.15 m，可知地基承载力特征值= 180 kPa

11、 地基承载力特征值修正

因为基础宽度还未确定，首优异行深度修正：
依据基础埋置深度所在持力层为粘土，空隙比e=0.58，由查表可知
=0.3 =1.6
=18.19 kPa
=180+0+1.6×18.19×(2.15-0.5) =228 kPa

12、 基础底面尺寸确实定

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
得 ==6.86㎡
12.1.2 考虑偏心荷载作用影响，取A0 = (1.1～1.4)A
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 ㎡
因为b 3.0 ，不需要再对进行宽度修正。

12.2 验算持力层地基承载力
12.2.1 基础和回填土重
Gk = ·d·A =﹝20×1.95+10×(2.15-1.95)﹞×9.6 = 393.6 KN
12.2.2 偏心距
∑Mk = Mk + Vk·d = 210 + 71×2.15= 225.05KN·m
F = Fk + Gk = 1282 + 393.6 = 1675.6 KN
ek = ∑Mk/ F = 225.05/1675.6 = 0.1343m
(L/6=0.583 m) 即 pk min > 0 满足。
12.2.3 基地最大压应力
= ×(1) = ×(1)
= kPa
= (+)/2 = 174.55 kPa < =228 kPa
P=214.73<1.2=273.6 kPa
故满足要求。

13、 C轴柱下基础埋置深度选择

依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=2.15 m

14、 地基承载力特征值确实定

依据工程地质资料和基础埋置深度选择d = 2.15 m，可知地基承载力特征值= 180 kPa
15、 地基承载力特征值修正

因为基础宽度还未确定，首优异行深度修正：
依据基础埋置深度所在持力层为粘土，空隙比e=0.58，由查表可知 =1.6
=18.2 kPa
=180+0+1.6×18.2×(2.15-0.5) =228 kPa

16、 基础底面尺寸确实定

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
得 ==6.35㎡
16.1.2 考虑偏心荷载作用影响，取A0 = (1.1～1.4)A
则 A0 = (1.1～1.4) ×6.35 = (6.98～8.89) ㎡
初步选择基础底面面积 A = L×b = 2.5×3.5 = 8.75 ㎡
因为b ＜ 3.0 ，不需要再对进行宽度修正。
16.2 验算持力层地基承载力
16.2.1 基础和回填土重
Gk = ·d·A =﹝20×1.95+10×(2.15-1.95)﹞×8.75 = 358.75 KN
16.2.2 偏心距
∑Mk = Mk + Vk·d = 198 + 44×2.15= 292.6 KN·m
Fk = Fk + Gk = 1187 + 358.8 = 1545.8 KN
ek = ∑M/ F = 292.6/1545.75 = 0.189m
(L/6=0.583 m) 即 pk min > 0 满足。

16.2.3 基地最大压应力
P = ×(1) = ×(1)
= kPa
Pk = (Pk max + Pk min)/2 = 176.7 kPa < =228 kPa
P=233.9<1.2=273.6 kPa
故满足要求。

设计心得和感想

时间过得真是挺快，课程设计期限转眼间也到了，最终经过自己努力和老师帮助完成了这次课程设计任务，如释重负。经过此次课程设计让我对建筑有了更深层次了解，对建筑基础设计步骤及方法有了更全方面掌握。从只能从书本上一步步去分解建筑构件，上升到了借助老师和同学帮助能够初步设计一栋简单框架结构建筑独立基础，做到了学以致用。此次小试牛刀让我愈加深爱建筑这门学科，愈加坚定了当初信念。但雏形终究是雏形，还有很多不足之处，时间较仓促很多地方还存在缺点，期望刘老师批评指正。
本课程设计是在刘传辉老师亲切关心和悉心指导下完成。她严厉科学态度，严谨治学精神，精益求精工作作风，耐心回复我们每个问题，不管是否占用了她私人时间全部能立即给解答，确保了我们能立即跟上进度。深深地感染和激励着我。从课题选择到设计最终完成，刘老师全部一直给我细心指导和不懈支持。在此谨向刘老师致以真挚谢意和高尚敬意。此次课程设计也让我体会到了团体力量，碰到难点时虚心听取同学见解难题迎刃而解。在此也感谢给了我帮助同学，你们提醒和鞭策让我设计更完善。
自恃书本知识学得扎实我，在设计过程中很多细节上出现了错误。这提醒我时刻保持清醒头脑，保持认真严谨治学态度和谦虚谨慎处事标准。
再次，感谢刘老师对我帮助！

参考文件

(1)中国国家标准《建筑地基基础规范》(GB 50007--).
(2)席永慧、潘林有 主编 土力学和基础工程.高等教育出版社.
(3)高大钊、袁聚云 主编 土质学和土力学.人民交通出版社.
(4)华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学.地基和基础第3版.中国建筑工业出版社
(5)赵明华 主编 土力学和基础工程 第3版.武汉理工大学出版社.
(6)王杰 主编 土力学和基础工程.中国建筑工业出版社.
(7)陈希哲 编著 土力学地基基础.第4版.清华大学出版社