基础工程课程设计--钢筋混凝土柱下独立基础设计.doc

基础工程课 程 设 计目录1、钢筋混凝土柱下独立基础设计1 1.1 已知条件1 1.2 持力层的选择1 1.3 地基承载力特征值及修正1 1.4 确定基础底面尺寸2 1.5 软弱下卧层承载力验算3 1.6 计算沉降量3 1.7 基础剖面设计及配筋计算5 1.8 绘制施工图72、桩基础设计8 2.1 已知条件8 2.2 桩的类型及截面尺寸的选择8 2.3 桩端持力层、承台埋深的选择及单桩竖向承载力的计算8 2.4 确定桩数、间距及平面布置9 2.5 承台设计10 2.6 沉降计算13 2.7 绘制施工图15 设计一：钢筋混凝土柱下独立基础设计1.1 已知条件 按照基础工程课程设计任务书（见附录）中的要求得知：竖向力;力矩M=155KNm；水平荷载H=10+9=19KN；准永久组合F=609-50=559KN。1.2持力层的选择依据建筑地基基础设计规范GB 50007-2011(以下简称规范)，在保证建筑安全和正常使用的前提下，基础应尽量浅埋，一般情况下不小于0.5m。根据荷载和地基条件，应初步考虑以层黏土层为独立基础的持力层。基地埋深为2.0m，选择矩形基础。1.3地基承载力特征值及修正由表一知：黏土层承载力特征值为、孔隙比、液性指数。查表（参3）2-15得： 那么修正地基承载力特征值公式：其中： 估计基础宽度小于3m,那么取b=2。则 1.4确定基础底面尺寸1.4.1按中心荷载初步估算基底面积 1.4.2考虑到偏心荷载作用，将基地面积扩大1.3倍，即 采用。1.4.3验算基底面积按照建筑地基基础设计规范，基底应力必须满足一下要求： 按假定的基础底面面积,基底的最大和最小的边缘压力： 其中： 那么： 满足要求1.5软弱下卧层承载力验算下卧层承载力验算要满足：1.5.1基底压力 1.5.2作用于软弱下卧层上的压力软弱下卧层顶面的自重应力： 软弱下卧层顶面的附加应力： z=3.6m,z/b=1.8,。查（参3）表2-17，取应力扩散角。数据代入式中得： 1.5.3下卧层顶面总压力 满足要求1.6计算沉降量地基沉降计算采用分层总和法，荷载组合采用准永久组合。1.6.1基地附加压力基地压力：基底附加压力： 1.6.2沉降量据规范5.3.5条，则 a/b=3/2.1=1.43,则平均附加应力系数表：z/mz/bEs/001.08.40.60.30.9698.41.80.90.7708.42.41.20.6638.43.61.80.5138.44.62.30.42935.62.80.33636.63.30.32011.87.63.80.28411.88.44.20.26011.8 =36.04计算到基础地面以下7.6m即可。 1.7基础剖面设计及配筋计算 混凝土采用C20()，钢筋选用HRB335,钢筋抗拉强度设计值为fy=300；采用锥形基础，基础高度取600mm，基底有100mm垫层，保护层取50mm厚。1.7.1荷载组合进行扩展基础的计算应采用作用的基本组合。按地基设计规范，作用的基本组合可采用标准组合乘以1.35的分项系数，即。因此作用在基础上的外荷载，。1.7.2基础地面净反力荷载偏心距 基底净反力 1.7.3基础冲切验算（1）面积上地基总净反力计算由（参3）式（2-66） =0.8375按面积上作用着计，则 (2)验算冲切破坏面的抗剪承载力 因为混凝土，其轴心抗压强度设计值为 满足 1.7.4柱边基础弯矩计算柱边与远侧基础边缘距离 柱边处的基底净反力 I截面弯矩： = =202.5II截面弯矩： = =58.461.7.5配筋计算对于I-I截面： 钢筋面积 采用15B12200的钢筋，平行于II截面布置。对于II-II截面：钢筋面积 采用6B10200的钢筋，平行于I-I截面布置。1.8施工图绘制 见1号图纸结构1，独立基础平面图和剖面配筋图。设计二：桩基础设计2.1已知条件 按照基础工程课程设计任务书中的要求得知：竖向力;力矩；准永久组合D的竖向力F=6409-50=6359KN。2.2桩的类型及截面尺寸的选择 采用截面为的预制钢筋混凝土、竖向抗压、非挤土、端承方桩。2.3桩端持力层、承台埋深的选择及单桩竖向承载力的计算2.3.1桩端持力层及承台埋深根据荷载和地质条件，应初步考虑以第层中sha层为桩端持力层。桩端进入持力层为1.3m,桩长10m，承台埋深为1.6m。2.3.2单桩竖向承载力据规范8.5.6-1条，估算单桩承载力特征值： 其中： 查表2数据得： =749.8kN2.4确定桩数、间距及平面布置2.4.1确定桩数初步确定桩数先假设承台尺寸为，厚度为，承台及其上土平均重度为，则承台及其上土自重的标准值为： 根据（参3）式（4-37） 可取9根桩，设承台的平面尺寸，图见群桩中单桩承载力验算 按照设计的承台尺寸，计算单桩的平均竖向力： 故符合要求。按照（参3）式（4-39）计算单桩偏心荷载下最大竖向力为 =748.52+=798.4 因 故满足要求。承台可取9根桩进行设计。2.4.2间距及平面布承台平面尺寸为，桩间间距取1200mm。平面布置图下：2.5承台设计在承台设计中，取相应于作用基本组合有效的设计值，可按下式计算：，所以，。承台下设厚度100mm，强度等级为C10的混凝土垫层，保护层为50mm，则；混凝土强度等级取C20，混凝土抗拉强度为，钢筋选用HRB335,钢筋抗拉强度设计值为。2.5.1抗弯计算与配筋设计各桩不计承台以及其上土重G部分的净反力为：各桩平均竖向力最大竖向力 对于I-I断面： 钢筋面积为采用25B22135的钢筋，平行于轴布置。对于II-II断面： 钢筋面积为采用24B22140的钢筋，平行于轴布置。2.5.2承台抗冲切验算据规范8.5.19条：柱的向下冲切验算有则 =柱顶的平均净反力 有 满足条件。角桩的冲切验算冲切力必须不大于冲切抗力，即满足 式中，则 抗冲切力= =符合要求。2.5.3承台抗剪切验算据规范8.5.21条，剪切力V必须不大于抗剪切力，即满足 对于I-I截面： 抗剪切力=符合要求。对于II-II截面: 抗剪切力=符合要求。2.6沉降计算沉降计算采用实体深基础计算方法，计算中心点沉降。沉降计算采用荷载的准永久组合。利用荷载扩散法计算桩端处的附加应力：根据（参3）式（4-27） 式中： 则 据规范5.3.5式： 对于扩散后实体基础(扩散后a=b=4.55)，查规范附录表K.0.1-2，确定平均附加应力系数，计算结果见下表：001.0000200002.30.50.8972.06312028.1328.130.7033.20.70.8170.5513207.5235.650.8914.610.6980.596419.68.3043.951.0997.01.520.5440.597219.68.3152.261.3079.220.4460.2952272.9855.241.38111.52.50.3750.2093272.1157.351.43413.830.3220.1311271.3258.671.467 计算到桩端一下11.5m即可。 = 2.7绘制施工图见1号图结构1承台平面布置图和承台配筋图。参考文献（1）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008），中国建筑科学研究院，中国建筑工业出版社，2008。（2）桩基工程手册，史佩栋主编，中国建筑工业出版社，2008（3）基础工程（第3版），周景星等编，清华大学出版社，2015。（4）建筑地基基础设计规范（GB500072011），中华人民共和国建设部编，中国建筑工业出版社。附录基础工程课程设计任务书（一）上部结构资料 某框架结构柱网图如下，柱截面为400 mm400mm，荷载的标准组合为：=（600+学号后两位数字），=（700+学号后两位数字），=（800+学号后两位数字）。力矩=155，水平荷载=（10+学号后一位数字）。相应于准永久组合的竖向力，用于沉降计算。自上而下土层依次如下：号土层：杂填土，层厚0.5m含部分建筑垃圾。号土层：粉质粘土，层厚1.3m，软塑，潮湿。号土层：黏土，层厚3.8m，可塑，稍湿。号土层：淤泥质粉土，2m。号土层：细砂，层厚2.8m，中密。号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露。水文地质条件（1）拟建厂区地下水对混凝土结构无腐蚀性。（2）地下水位深度：位于地表下1.6m。（二）设计内容方案一：钢筋混凝土柱下独立基础（必作）；学号最后一位数字是1、3、9的选取角柱荷载进行设计计算。学号最后一位数字是4、6、8的选取边柱荷载进行设计计算。学号最后一位数字是0、2、5、7的选取中柱荷载进行设计计算。例如学号最后两位数字是32，则竖向力为=800+32=832, 水平荷载=12。相应于准永久组合的竖向力=782。表1 地基岩土物理力学参数（用于浅基础设计）土层编号土的名称重度/孔隙比液性指数粘聚力/内摩擦角/压缩模量 /基床反力系数/承载力特值/杂填土18-粉质粘土200.650.8434137.519130 黏土19.60.580.7825238.423190淤泥质粉土17.0111436 细砂210.62-3011.822250强风化砂质泥岩22-2754310 柱下独立基础设计步骤及内容1、选择持力层2、计算地基承载力特征值，并修正3、计算基础所需底面尺寸4、软弱下卧层承载力验算5、沉降量计算6、设计基础剖面，并计算配筋7、绘制施工图。方案二：柱下条形基础或桩基础（二选一） 柱下条形基础设计地基土物理力学指标如表1所示。若选择进行条形基础设计，学号最后一位数字是1、4、7的选取荷载对应纵向轴线上的两跨基础梁进行设计，学号最后一位数字是2、5、8的选取荷载对应横向轴线上的三跨基础梁进行设计，学号最后一位数字数字是0、3的选取荷载对应纵向轴线上的两跨基础梁进行设计，学号最后一位数字数字是6、9的选取柱荷载对应横向轴线上的三跨基础梁进行设计。岩土设计参数按表1选用。设计步骤及内容1、选择持力层2、计算地基承载力特征值，并修正3、确定基础底面尺寸和剖面尺寸（软弱层强度验算及沉降量计算可不做）4、计算基础内力（注：不可使用静定法）5、计算配筋6、绘制施工图。 桩基础设计地基土物理力学指标如表2所示。上部结构传至设计地面标准组合的荷载标准组合为：=（6400+学号后两位数字）， =（7200+学号后两位数字）， =（8300+学号后两位数字）。力矩=（350+学号后一位数字）。相应于准永久组合的竖向力，用于沉降计算。学号最后一位数字是1、3、9的选取规定的荷载进行设计计算。学号最后一位数字是4、6、8的选取规定的荷载进行设计计算。学号最后一位数字是0、2、5、7的选取规定的荷载进行设计计算。例如学号最后两位数字是23，则竖向力为=6400+23=6423，力矩=350+3=353。相应于准永久组合的竖向力=6373。表2 地基岩土物理力学参数（用于桩基础设计）土层编号土的名称厚度 /重度/孔隙比液性指数/压缩模量/含水量承载力特值/杂填土1.616-11-5-粉质粘土2.2190.650.842813008.124130粘土4.319.30.580.78222100936190淤泥质粉土2.217634590中砂4.520.034255020260细砂3.821-36260019.6250强风化砂质泥岩足够深22-40350027310注：桩穿越各土层的平均内摩擦角等于20度。设计步骤及内容1、选择桩的类型（预制桩）及截面尺寸（建议在：方桩300mm300mm、350mm 350mm、400 mm 400mm、450 mm 450mm之间选择）2、选择桩端持力层，承台埋深，根据经验参数计算单桩竖向承载力3、确定桩数、间距及平面布置4、桩身结构设计（采用预制桩可省去这部分设计）5、承台设计6、用荷载扩散法或扣除侧壁摩阻力法计算附加应力，进行沉降计算7、绘制施工图23