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基础工程课程设计模板

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课程设计计算书

课 程： 《基础工程》 课程设计
设 计 题 目: 柱下钢筋混泥土独立基础，
双柱联合基础设计
指 导 教 师： 张 吾 渝
专 业 年 级： 12级建筑（2）班
所在学院和系： 土木工程学院
设 计 者： 王 飞
学 号： 1200506077
日 期： 2015年4月

目 录

一、 《基础工程》课程设计任务书………………………………………… 1
1.工程概况……………………………………………………………… 1
2.地质资料……………………………………………………………… 1
3.上部荷载……………………………………………………………… 1
4.设计要求……………………………………………………………… 1
5.设计步骤……………………………………………………………… 1
二. 根据底层柱网平面图可知柱截面尺寸………………………………… 2
三. A-ƒ轴处柱下设计钢筋混凝土独立基础……………………………… 2
3.1 初步确定基础尺寸………………………………………………… 2
3.2 验算荷载偏心距e………………………………………………… 2
3.3 验算基底的最大压力Pkmax………………………………………… 2
3.4 计算基底净反力设计值…………………………………………… 2
3.5 基础高度 ………………………………………………………… 3
3.6 配筋计算 ………………………………………………………… 3
四. B-ƒ,C-ƒ柱下钢筋混凝土双柱联合基础设计… …………………… 5
4.1 确定基底尺寸……………………………………………………… 5
4.2 计算基础内力……………………………………………………… 6
4.3 确定基础高度…………………………………………………………6
4.4 抗冲切承载力验算……………………………………………………6
4.5 抗剪切强度的验算……………………………………………………7
4.6 配筋计算 ……………………………………………………………7
五. 柱间地梁设计………………………………………………………………8
5.1 外墙地梁设计…………………………………………………………8
5.2 内墙地梁设计…………………………………………………………9
六. 施工图的绘制………………………………………………………………9
七. 参考文献……………………………………………………………………9
八. 课程设计感想 ……………………………………………………………9

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课程设计计算书任务书
一、工程概况
某中学四层教学楼，全框架结构，底层柱网平面如图所示。
二、 地质资料
本次勘察查明，在勘探深度范围内，场地地层由第四系冲、洪积物（Q4aL+pl）组成，各地层分述如下。
①杂填土（Q4ml）：灰褐色、灰黑、土黄等杂色，稍湿，松散，主要以粉土为主，含有大量的生活、建筑垃圾及灰渣、砾卵石及植物根系，拟建综合教学楼场地该层厚0.4—5.0m。
②—1湿陷性黄土状土（Q4aL+pl）：褐黄色、淡黄色。土质较均匀，无层理，内含白色钙质粉末及少量贝壳，虫孔及植物根孔发育，孔径一般0.5—1mm之间。摇振反应中等，无光泽反应、干强度低、韧性低。拟建综合教学楼场地稍湿，中密，该层厚度：4.00—7.85m，顶面埋深0.40—5.00m；该层含水量： 9.10%—17.20%，平均12.40%，稍湿，天然孔隙比e为0.71—0.92，平均0.83，中密。压缩系数a1-2： 0.24—0.57MPa-1，平均0.36MPa-1，属中等压缩性土，力学性能一般。黄土状土②—1层具湿陷性，湿陷深度为9.0m，湿陷系数0.015—0.046，湿陷程度轻微—中等，自重湿陷量的计算值（△Zs）为90.00─184.43mm，湿陷量的计算值（△S）为165.00─312.00mm，场地属Ⅱ级（中等）自重湿陷性场地。
②—2非湿陷性黄土状土（Q4aL+pl）：褐黄色、淡黄色。土质较均匀，无层理，内含白色钙质粉末及少量贝壳，虫孔及植物根孔发育，孔径一般0.5-1mm之间。摇振反应中等，无光泽反应、干强度低、韧性低。拟建综合教学楼场地稍湿，密实，该层厚度：1.80—3.00m，顶面埋深7.0—9.0m（未揭穿）；该层含水量：12.50%—19.60%，平均15.94%，稍湿，天然孔隙比e为0.65—0.76，平均0.73，密实。压缩系数a1-2 ：0.18—0.35MPa-1，平均0.26MPa-1，属中等压缩性土，力学性能一般。
根据拟建工程特点及场地地基条件，拟建场地②-1层黄土状土应经相应地基处理后，方可作为地基持力层。当基础宽度≤3.0m，埋深≤0.5m（湿陷性黄土状土≤1.5m）时，场地各层土的地基承载力特征值（fak）、压缩模量（Es）可采用下列值：
（2—1）层湿陷性黄土状土 fak=140kPa Es=4.29MPa
（2—2）层非湿陷性黄土状土 fak=160kPa Es=5.04MPa
三、上部荷载：
③轴处：
A轴，基础承受上部荷载Mx=59.4kN·m，Fk=1387kN，Vx=1.0kN；
B轴，基础承受上部荷载Mx=4.0kN·m，Fk =1443kN，Vx=1.0kN；
C轴，基础承受荷载上部荷载Mx=4.0kN·m，Fk =460kN，Vx=8.0kN。
④轴处：
A轴，基础承受上部荷载Mx=61.8kN·m，Fk =2156kN，Vx=11.1kN；
B轴，基础承受上部荷载Mx=8.0kN·m，Fk =2211kN，Vx=13.0kN；
C轴，基础承受荷载上部荷载Mx=2.0kN·m，Fk =934kN，Vx=15.0kN。
四、设计要求：
4.1　设计柱下钢筋混凝土独立基础、双柱联合基础；
4.2　绘制基础平面布置图、基础详图并编写计算说明书。
五、设计步骤：
5.1选择基础的材料、类型和平面布置；
5.2选择基础的埋置深度；
5.3确定地基承载力特征值；
5.4确定基础的底面尺寸；
5.5进行地基变形；
5.6进行基础结构设计（按基础布置进行内力分析、强度计算和满足构造要求）；
5.7绘制基础施工图，提出施工说明。
六、设计时间：2015年4月13日～4月21日。

《基础工程》课程设计计算书
一.地质资料
由地质的资料杂填土和失陷性黄土布恩那个作为地基的持力层，须把其全部挖除，挖除的深度为5.0m,且基础埋深为2.5m,2.5m以下用灰土（3：7）进行回填，,独立基础设计为阶梯形基础，阶数为2阶，第一阶为300mm,第二阶位300mm,且下面设C15混泥土的垫层100mm.
二.根据-0.100米以下框架柱配筋图
柱截面尺寸为
三.C-ƒ轴处住下设计钢筋混凝土独立基础
3.1初步确定基础底面尺寸
3.1.1 由于d=2.5m>0.5m所以需进行地基承载力特征值深度修正。查表得
计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为d=(2.5+2.05)/2=2.275m
3.1.2 考虑荷载偏心，将基地面积初步增大20%,得
计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为d=(2.5+2.05)/2=2.275m
。
取基底长短边之比 ，于是， ，取b=2.0m
，因，故需不进行宽度修正.
3.2 验算荷载偏心距 。
基底处总竖向力： ,
基底处的总力矩： ,
偏心距： ，（可以）

3.3 验算基底最大压力
，（可以），
，（可以）

所以基底尺寸为 。
3.4地基软弱层承载力验算

所以软弱层的承载力满足要求，。
3.5 计算基底净反力设计值
，净偏心距： ，
基底最大和最小净反力设计值

3.6 基础高度
采用C30混凝土，级钢筋，查得 ，
3.6.1 柱边截面 取取 ，
，

基础分两阶，下阶，取 ，
3.6.2 变阶处截面
，

抗冲切力：
3.7 配筋计算
3.7.1 计算基础长边方向的弯矩设计值，取截面

取截面

比较和，应按配筋，现于宽度范围内配，实配面积
3.7.2 计算基础短边方向的弯矩设计值，取截

取截面

按构造要求配筋，实配面积

3.8地基沉降量计算
3.8.1求基底压力

3.8.2确定柱基础地基受压层计算深度Zn

3.8.3基础附加压力

3.8.4沉降量计算，见表1-1

使用均不的矩形荷载角点下的平均竖向附加应力系数表时，因为它是角点下平均附加应力系数，而所需计算的则为基础中点下的沉降量，因此查表时要应用“角点法”，即将地基分为4块相同的小面积，查表时按l/b，z/(b/z)查，查得的平均附加应力系数应乘以4。

表1-1沉降量计算表
b=2.0/2, l/b=2
Zi(m)
ZI/b

(mm)

ES（Mpa）

0
0

0
0
15
15
4.29
0

2
2

1.566
1.566
18.10
18.10
4
4

2.179
0.613

24.77
42.87
4.5
4.5

2.268
0.0888

3.59
46.46

3.8.5确定沉降量计算经验系数，7.0m深度以内地基压缩模量的当量值。
从规范查得值，内插得=0.0.65.
所以沉降量:

满足设计要求
四.柱下钢筋混凝土双柱联合基础设计（B-ƒ C-ƒ）
4.1.1确定荷载的合力和合力作用点及基地尺寸（非对称）
Fk1=1443KN, Fk2=460KN,合力F=FK1+KK2=1903KN.
4.1.2计算基础形心位置及基础长度
对柱1的中心取距，由 ，得：“

l=(1/2~2/3)L1=1.5m
所以：L=2(X0+l)=2(0.8+1.5)=4.6m
4.1.3计算基底面宽（荷载采用荷载效应标准组合）

因为b<3.0m,不需要进行宽度的修正。
4.1.4地基承载力的验算

所以基底尺寸为：

4.2 计算基础内力
净反力设计值：
沿基础纵向净反力：
有剪力和弯矩计算绘出V. M图.
4.3 确定基础高度
采用C30混凝土，级钢筋，
因F1>F2,故各验算以柱二安全为整体安全

4.4 抗冲切验算（取柱1进行验算）

满足
4.5 抗剪切强度验算

满足
4.6 配筋计算
4.6.1 基底纵向钢筋(采用HRB400级钢筋)

实配：,

实配：,
故基础顶面配,其中1/3通长(2根);基础底面配,其中1/2通长(10根).
4.6.3 基底和基顶横向配筋（采用HRB400级钢筋）

实配：，,

俩柱下实配筋面积差距太大,为了施工方便统一取钢筋，,

五.柱间地梁设计
5.1 外墙地梁设计： ，设混凝土保护层
荷载设计值：
弯矩：
受力筋：
实配： 箍筋
5.2 内墙地梁设计： ，设混凝土保护层
荷载设计值：
弯矩：
受力筋：
实配： 箍筋
六.绘制施工图（附）
包括：基础平面布置图(1:100)
基础详图(1:20)
地梁剖面图(1:10)
七.参考文献
[1]华南理工大学 浙江大学 湖南大学 .《基础工程》第二版 中国建筑出版社2011
[2]刘立新 叶燕华.《混凝土结构原理》第2版 武汉理工大学出版社 2012
[3]重庆大学 同济大学 哈尔滨工业大学.《土木工程施工》（上册)中国建筑出版社 2012
[4]何斌 陈锦昌.《建筑制图》第五版 高等教育出版社 2010
八. 课程设计感想
课程设计任务下发后我们在老师的讲解下开始对本次设计的步骤有了初步了解，之后就是认真反复的复习老师所讲的基础的设计知识，另外又通过网络或者书籍查阅有关规范，有条不紊的开始做设计。首先，我是报的很积极的态度对待本次设计，因为，这样的经历会对今后的毕业设计乃至工作都会有很大的帮助者。所以，我很认真的做每一步，反反复复的修改，一点点的将其输入到电脑里。在做设计期间，遇到很多很多问题，我发现我所学的知识还掌握的不牢固，经过一段时间的努力，本人在张吾渝老师的带领下，在大家的相互帮助下，顺利的完成了本次的《土力学与基础工程》的课程设计。通过此次课程设计我掌握了更多电脑运用的方法和技巧给大四的时候做毕业设计积累了经验,
在此，首先要感谢张吾渝老师在本学期的悉心教诲，感谢她把知识无私的传授给我们，感谢她在本次设计中提供的详细解答，使我对此次课程设计有了更深的了解和掌握。同时，也要感谢许多同学的帮助,对于老师和同学的帮助和指导我表示诚挚的谢意.

童守珍
2013年5月13日