基础工程课程设计wck565jzn.docx
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基础工程课程设计wck565jzn
基础工程课程设计wck565jzn
基础工程课程设计
设计题目:
专业年级:
姓名:
学号:
指导教师:
成绩:
福建农林大学交通学院
2011年12月26日
、设计资料
、独立基础设计计算书
1、课程设计任务书···································1
2、选择基础材料·····································3
3、选择基础埋置深度·································3
4、计算地基承载力特征值·····························4
5、初步选择基底尺寸·································4
6、验算持力层的地基承载力···························4
7、验算软弱下卧层承载力·····························4
8、计算基底净反力···································5
9、基础高度(采用阶梯形基础)························5
10、变阶处抗冲切验算·································5
11、配筋计算·········································6
12、设计图纸(附图纸)································8
三、设计技术说明及主要参考文献
一、课程设计任务书
(一)设计题目
柱下钢筋混凝土独立基础设计
(二)工程概况
某五层两跨钢筋混凝土框架结构车间,柱网平面布置见附图1-1,柱截面尺寸bc×ac=400×600mm,各柱相应于荷载效应标准组合、基本组合及准永久组合时作用于基础顶面荷载,见表1-1。
附图1-1柱网布置图
表1-1柱底荷载效应标准组合值
题号
Fk(kN)
Mk(kN•m)
Vk(kN)
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
1
975
1548
1187
140
100
198
46
48
44
2
1032
1615
1252
164
125
221
55
60
52
3
1090
1730
1312
190
150
242
62
66
57
4
1150
1815
1370
210
175
271
71
73
67
5
1218
1873
1433
235
193
297
80
83
74
6
1282
1883
1496
257
218
325
86
90
83
7
1339
1970
1560
284
242
355
96
95
89
8
1402
2057
1618
231
266
377
102
104
98
9
1534
2140
1677
335
288
402
109
113
106
10
1598
2205
1727
365
309
428
120
117
114
注:
弯矩作用于跨度方向,且各轴线弯矩的作用方向相同。
可近似的取荷载效应基本组合的设计值为标准组合的1.35倍,荷载效应准永久组合的设计值为标准组合的0.8倍。
(三)工程地质资料
1.土层分布(自上而下)
(1)人工填土,稍湿,松散,含煤灰,厚1.5m,天然容重γ=19.2kN/m3;
(2)粉质粘土,呈黄褐色,可塑,厚5.0m,天然容重γ=18.8kN/m3,压缩模量ES=5.1Mpa,地基承载力特征值fak=230kN/m2;
(3)淤泥质粉质粘土,厚5.5m,孔隙比e=1.1,天然容重γ=18kN/m3,天然含水量ω=36%,液性指数IL=1.0,压缩模量ES=3Mpa,地基承载力特征值fak=88kN/m2。
(4)细砂,黄色,稍湿,中密,厚7.0m。
2.地下水:
地下水不具侵蚀性,地下水位面与细砂层底面平齐。
(四)设计要求
1.计算书要求:
分析过程详细,计算步骤完整。
数字准确、图文并茂。
2.制图要求:
所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准,图纸要求内容完整、绘制清晰、布局清楚,用A4纸打印。
3.设计时间:
一周。
4.(点名册序号尾数是1的同学选作题号1,尾数是2的同学选作题号2,依此类推。
1-10、31-40、61-70、91-100、121-130、号设计A轴,11-20、41-50、71-80、101-110、131-140、号设计B轴,21-30、51-60、81-90、111-120、141-144、号设计C轴)
(五)设计内容及成果
1.设计计算书
(1)确定地基持力层和基础埋置深度;
(2)确定基础底面尺寸,验算地基承载力;进行必要的地基变形及稳定性验算。
(3)对基础进行抗冲切承载力验算,确定基础高度;
(4)对基础进行正截面受弯承载力验算,给基础底板配筋;
2.设计图纸
(1)基础平面布置图
(2)独立基础大样图
(3)设计说明
二、课程设计计算书
(一)、设计资料
基础材料清单
柱C-7
混凝土
C20
钢筋型号
HPB235
垫层
C10
材料性能说明
ft
fc
fy
C20
1.1MPa
9.6MPa
HPB235
210MPa
`
柱底荷载效应标准组合值:
FK=1218KN,MK=235KN·m,VK=80KN。
柱底荷载效应基本组合值:
F=1644.3KN,M=317.25KN·m,V=108KN。
(2)、A-5柱基础的设计
1、确定基础埋深d
根据设计要求,初选设计深度d=2m;根据已有资料,查表得ηb=0.3,ηd=1.6
基础以上土的平均重度为
γm=(19.2*1.5+18.8*0.5)/2=19.1KN/m3
持力层承载力特征值fa(先不考虑对基础宽度修正)为
+
ηd(d-0.5)=230+1.6×19.1×(2-0.5)=275.84KPa
2、初步确定基础底面尺寸
考虑荷载偏心,将基底面积初步增大20%,则有,
A=1.2Fk/(fa-γGd)=1.2×1218/(275.84-20×2)=6.2m2
取基底长短边之比n=l/b=2,于是
b=(A/n)1/2=(6.2/2)1/2=1.76m
取b=2m<3m,则l=4m,A=8m2故fa无需作宽度修正。
3、持力层承载力验算
基底处的总竖向力:
Fk+Gk=1218+20×2×4×2=1538kN
基底处的总力矩:
Mk=235+80×0.85=303kN•m(基础高850mm)
偏心距:
e=Mk/(Fk+Gk)=303/1538=0.197m<l/6=0.67m(满足要求)
基底平均压力:
Pk=(Fk+Gk)/A=1538/8=192.25kPa<fa=258.65kPa(满足要求)
最大基底压力:
Pkmax=Pk(1+6e/l)=192.25×(1+6×0.197/4)=249.06kPa<1.2fa=310.38kPa(满足要求)
4、软弱下卧层承载力验算
由Es1/Es2=5.1/3=1.7,z/b=4.5/2=2.25>0.5,
查表得θ=21.7。
,tanθ=0.4
下卧层顶面处的附加应力:
σz=lb(Pk-σcd)/(l+2ztanθ)(b+2ztanθ)
=4×2×(192.25-19.2×1.5-18.8×0.5)/(4+2×4.5×0.4)(2+2×4.5×0.4)
=28.96kPa
下卧层顶面处土的自重应力:
σcz=19.2×1.5+18.8×5=122.8kPa
下卧层
γm=(19.2×1.5+18.8×5)/6.5=18.89KN/m3
faz=88+1.6×18.89×(6.5-0.5)=269.34kPa
σcz+σz=122.8+28.96=151.76kPa<faz(满足要求)
所以,最后确定基础底面长4m,宽2m。
5、基底净反力的计算
Pj=F/bl=1644.3/8=205.54kPa
e。
=M/F=317.25/1644.3=0.193m
得:
Pj,max=205.54*(1+6*0.193/4)=265.04KPa
pj,min=205.54*(1-6*0.193/4)=146.04KPa
6、确定基础高度,抗冲切承载能力验算
柱边截面
取h=850mm,h0=850-50=800mm,
=4m,b=2m,
。
则
bc+2h0=0.4+2×0.8=2m=b=2m
因偏心受压,计算时Pj取Pjmax
冲切力
Pjmax[(l/2-ac/2-h0)b-(b/2-bc/2-h0)2]
=265.04×[(4/2-0.6/2-0.8)×2-(2/2-0.4/2-0.8)2]
=477.07kN
抗冲切力
由于h=850mm>800mm,所以βhp=0.9+[0.1/(1200-800)]*350=0.987
0.7βhpft(bc+h0)h0=0.7×0.987×1100×(0.4+0.8)×0.8
=729.59kN>477.07kN(满足要求)
②变阶处截面
基础分两级,上阶h1=400mm,h01=350mm,取l1=2m,b1=1m,则
b1+2h01=1+2×0.35=1.7m<b=2m
冲切力
Pjmax[(l/2-l1/2-h01)b-(b/2-b1/2-h01)2]
=265.04×[(4/2-2/2-0.35)×2-(2/2-1/2-0.35)2]
=338.59kN
抗冲切力:
0.7βhpft(b1+h01)h01=0.7×0.987×1100×(1+0.35)×0.35=359.1kN>338.59KN(满足要求)
∴h=850mm时,能够满足抗冲切要求。
7、基础底板配筋计算
(1)计算基础长边方向的弯矩设计值
1-1截面
Pj1=Pjmin+(l+ac)×(Pjmax-Pjmin)/(2l)
=146.04+(4+0.6)×(265.04-146.04)/(2×4)
=214.5kPa
M1=(1/48)[(Pjmax+Pj1)(2b+bc)+(Pjmax-Pj1)b](l-ac)2
=(1/48)×[(265.04+214.5)×(2×2+0.4)+(265.04-214.5)×2]×(4-0.6)2=532.5kN•m
As1=M1/(0.9fyh0)=532.5×106/(0.9×210×800)=3521.8mm2
3-3截面
Pj3=Pjmin+(l+l1)×(Pjmax-Pjmin)/(2l)
=146.04+(4+2)×(265.04-146.04)/(2×4)
=235.09kPa
M3=(l/48)[(Pjmax+Pj3)(2b+b1)+(Pjmax-Pj3)b](l-l1)2
=(1/48)×[(265.04+235.09)×(2×2+1)+(265.04-235.09)
×2]×(4-2)2=213.38kN•m
As3=M3/(0.9fyh01)=213.38×106/(0.9×210×350)=3225.7mm2
比较As1和As3,应按As1配筋,则在长边方向配10φ22的钢筋,As=3801mm2
(2)计算基础短边方向的弯矩设计值
2-2截面
已知:
Pj=F/bl=1644.3/8=205.54kPa
M2=(1/24)Pj(b-bc)2(2l+ac)
=(1/24)×205.54×(2-0.4)2×(2×4+0.6)
=188.55kN•m
As2=M2/(0.9fyh0)=188.55×106/(0.9×210×(800-22))=1282.3mm2
4-4截面
M4=(1/24)Pj(b-b1)2(2l+l1)
=(1/24)×205.54×(2-1)2×(2×4+2)
=85.64kN•m
As4=M4/(0.9fyh01)=85.64×106/(0.9×210×(350-22))=1381.5mm2
比较As2和As4,应按As4配筋
按构造要求配13φ12的钢筋,As=1470.3mm2
三、设计图纸
(一)基础平面布置图
(二)独立基础大样图
设计说明:
1、本工程持力层选粉质粘土层,地基承载力特征值
。
2、基坑开挖后需通知甲方及勘察单位验槽,符合要求后方可施工垫层。
3、材料:
混凝土C20,钢筋HPB235.
4、保护层50mm。
5、垫层做法:
混凝土C10.厚100mm,出基础边100mm。
6、未尽事宜,请按现行相关规范执行。
主要参考文献:
(要求按国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》书写)
[1]黄海鸿杨小平.《基础工程》.第2版,中国建筑工业出版社,2008
[2]赵明华.土力学与基础工程.第3版.武汉:
武汉理工大学出版社,2009
[3]吴培明.混凝土结构(上).第2版.武汉:
武汉理工大学出版社,2003
[4]《建筑结构荷载规范》(GB50009——2001).中国建筑工业出版社,2002
[5]《建筑地基基础设计规范》(GB50007——2002).中国建筑工业出版社2002
[6]《混凝土结构设计规范》(GB50010——2001).中国建筑工业出版社,2002
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