柱下独立基础设计.doc

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柱下独立基础设计（总22页）

课程设计说明书

课程名称：

基础工程课程设计

设计题目：

柱下独立基础设计

专业：

建工班级：

建工0903

学生姓名:

邓炜坤学号:

09

指导教师:

周友香

湖南工业大学科技学院教务部制

2011年12月1日

引言

“土力学与地基基础”课程是土木工程专业及相关专业的主干课程，也是重要的专业课程。

“土力学与地基基础课程设计”是“土力学与地基基础”课程的实践教学环节，着手提高学生的综合应用能力，主要为了巩固与运用基础概念与基础知识、掌握方法以及培养各种能力等诸多方面。

作为建筑类院校专业课的一种实践教学环节，课程设计师教学计划中德一个有机组成部分；是培养学生综合运用所学各门课程的基本理论、基本知识和基本技能，以分析解决实际工程问题能力的重要步骤；是学生巩固并灵活运用所学专业知识的一种比较好的手段；也是锻炼学生理论联系实际能力和提高学生工程设计能力的必经之路。

课程设计的目的是：

1.巩固与运用理论教学的基本概念和基础知识

2.培养学生使用各种规范及查阅手册和资料能力

3.培养学生概念设计的能力

4.熟悉设计步骤与相关的设计内容

5.学会设计计算方法

6培养学生图子表达能力

7.培养学生语言表达能力

8.培养学生分析和解决工程实际问题的能力

目录

一、设计资料

二、独立基础设计

1、选择基础材料

2、选择基础埋置深度

3、计算地基承载力特征值

4、初步选择基底尺寸

5、验算持力层的地基承载力

6、软弱下卧层的验算

7、计算基底净反力

8、验算基础高度

9、基础高度（采用阶梯形基础）

10、地基变形验算

11、变阶处抗冲切验算

12、配筋计算

13、基础配筋大详图

14、确定A、B两轴柱子基础底面尺寸

15、A、B两轴持力层地基承载力验算

16、设计图纸

柱下独立基础课程设计

一、设计资料

3号题轴柱底荷载：

柱底荷载效应标准组合值：

FK=1720KN，MK=150KN·m，VK=66KN。

柱底荷载效应基本组合值：

F=2250KN，M=195KN·m，V=86KN。

持力层选用号土层，承载力特征值fak=240kPa，框架柱截面尺寸为500mm×500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。

二、独立基础设计

1.选择基础材料

基础采用C25混凝土，HPB235级钢筋，预估基础高度。

2.选择基础埋置深度

根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。

①号土层：

杂填土，层厚约，含部分建筑垃圾。

②号土层：

粉质粘土，层厚，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130kPa。

③号土层：

粘土，层厚，稍湿，承载力特征值fak=180kPa。

④号土层：

细砂，层厚，中密，承载力特征值fak=240kPa。

⑤号土层：

强风化砂质泥岩，很厚，中密，承载力特征值fak=300kPa。

拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位深度：

位于地表下。

取基础地面高时最好至持力层下，本设计取号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础地面为+++=。

由此得到基础剖面示意图如下图所示。

基础剖面简图

3.求地基承载力特征值fa

根据细沙e=，查表得=，=。

基地以上土的加权平均重度为

=

持力层承载力特征值fa（先不考虑对基础宽度修正）为

+ηd（=240+××上式d按室外地面算起。

4.初步选择基础尺寸

取柱底荷载标准值：

FK=1720KN，MK=150KN·m，VK=66KN。

计算基础和回填土GK时的基础埋置深度为

d==

基础底面积为

A0=

由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即

A==×=

初步选定基础地面面积，且b=<3m不需要再对fa进行修正。

5.验算持力层地基承载力

基础和回填土重为

偏心距为

<

>0，满足要求。

基地最大压力：

<（=

所以，最后确定基础底面长，宽。

6.计算基地净反力

取柱底荷载效应基本组合值：

F=2250KN，M=195KN·m，V=86KN。

净偏心距为

=

基础边缘处的最大和最小净反力为

7.基础高度（采用阶梯型基础）

柱边基础截面抗冲切验算（如下图）

冲切验算简图（柱下冲切）

冲切验算简图（变阶处冲切）

l=，b=，。

初步选定基础高度h=800mm，分两个台阶，每个台阶均为400mm。

=800-（40+10）=750mm（有垫层），则

取.因此，可得

因偏心受压，取=，所以冲切力为

抗冲切力为

×1××103××=>

满足要求。

8.变阶处抗冲切验算

由于有

，，

所以

取。

因此，可得

冲切力为

抗冲切力为

>

满足要求。

9.配筋计算

选用HPB235级钢筋，。

（1）基础长边方向。

对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边），柱边净反力为

悬臂部分净反力平均值为

弯矩为

对于截面Ⅲ-Ⅲ（变阶处），有

比较和,应按配筋，实际配16φ16@135

As=>

（2）按基础短边方向。

因为该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取

对于Ⅰ-Ⅰ截面（柱边）

弯矩为

对于ⅠV-ⅠV截面（变阶处）

弯矩为

比较和,应按配筋，实际配11φ16@200

As=>

10.基础配筋大样图

基础配筋大样图如下图所示

11.确定、轴柱子基础底面尺寸

由柱下独立基础课程设计任务书得：

3号题、两柱子基底荷载分别如下。

轴：

FK=1090KN，MK=190KN·m，VK=62KN。

轴：

FK=1:

312KN，MK=242KN·m，VK=57KN。

由前面计算得持力层承载力特征值，计算基础和回填土重时的基础埋深d=，轴基础底面积为

基础底面积按20%增大，即

初步选定基础地面面积为（大于），且b<3m，不需要再对进行修正。

轴基础底面面积为

基础底面积按20%增大，即

初步选定基础地面面积为（大于），且b<3m，不需要再对进行修正。

12.、两轴持力层地基承载力验算

A轴，基础和回填土重为

偏心距为

<

>0，满足要求。

基础最大压力：

<

所以，最后确定基础地面长，宽。

轴，基础和回填土重为

<

>0，满足要求。

基础最大压力：

<

所以，最后确定基础地面长，宽。

13.设计图纸

根据以上的计算，可以绘制出基础平面布置图和B轴柱子基础大样图，如下图所示。

基础平面图

设计说明：

1、相当于绝对标高建筑图。

2、本工程持力层选4号土层，地基承载力特征值。

3、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。

4、材料：

混凝土C25，钢筋HPB235.

5、保护层40mm。

6、垫层做法：

混凝土C10.厚100mm，出基础边100mm。

7、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]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

[2]周景星.基础工程.第2版.北京：

清华大学出版社，2007

[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

[7]程小川，周莉莉.土木工程专业土力学与地基基础课程设计指南.第1版.北京：

中国水利水电出版社，2009

[8]将隆敏，刘锡军.混泥土结构设计原理.第1版.长沙：

中南大学出版附录

最后感谢周老师的指导

课程设计任务书

课程名称：

基础工程课程设计

设计题目：

柱下独立基础设计

专业：

建工班级：

建工0903

学生姓名:

邓炜坤学号:

09

起迄日期:

2011年11月28日~2011年12月2日

指导教师:

周友香

湖南工业大学科技学院教务部制

课程设计任务书

1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

一、设计题目

柱下独立基础设计

二、设计资料

1、地形

拟建建筑场地已经四通一平（包括场地平整）。

2、工程地质条件

自上而下依次如下:

①号土层：

杂填土，层厚约，含部分建筑垃圾。

②号土层：

粉质粘土，层厚，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130kPa。

③号土层：

粘土，层厚，稍湿，承载力特征值fak=180kPa。

④号土层：

细砂，层厚，中密，承载力特征值fak=240kPa。

⑤号土层：

强风化砂质泥岩，很厚，中密，承载力特征值fak=300kPa。

3、岩土设计技术参数

地基岩土物理力学参数如表1所示

表1

土

层

编

号

土的名称

重度γ

（kN/m3）

孔

隙

比

e

液性

指数

Il

粘聚

力c

（kPa）

内摩

擦角ø

（°）

压缩

模量Es

（MPa）

标准贯入

锤击数

N

承载力

特征值

fak

（kPa）

①

杂填土

18

②

粉质粘土

20

34

13

6

130

③

粘土

25

23

11

180

④

细砂

21

30

16

240

⑤

强风化砂质

泥岩

22

18

22

300

4、水文地质条件

（1）拟建场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。

5、上部结构荷载资料

拟建建筑物是多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mm×500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm柱网布置如图1所示。

图1柱网平面布置图

6、上部结构作用

上部结构作用在柱底的荷载效用标准组合值如表2所示，上部结构作用在柱底的荷载效用基本组合如表3。

表2柱底荷载效用标准组合值

题号

Fk

Mk

Vk

轴

轴

轴

轴

轴

轴

轴

轴

轴

1

975

1548

1187

140

100

198

46

48

44

2

1032

1615

1252

164

125

221

55

60

52

3

1090

1720

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

301

266

377

102

104

98

9

1500

2100

1650

330

295

395

112

109

110

10

1598

2205

1727

365

309

428

120

117

114

11

1360

2030

1590

250

252

360

100

98

92

12

1460

2098

1635

280

275

390

105

108

102

表3柱底荷载效用基本组合

题号

Fk

Mk

Vk

轴

轴

轴

轴

轴

轴

轴

轴

轴

1

1268

2012

1544

183

130

258

60

62

58

2

1342

2100

1627

214

163

288

72

78

67

3

1418

2250

1706

248

195

315

81

86

74

4

1496

2360

1782

274

228

353

93

95

88

5

1584

2435

1863

306

251

386

104

108

96

6

1667

2448

1945

334

284

423

112

117

108

7

1741

2562

2028

369

315

462

125

124

116

8

1823

2674

2104

391

346

491

133

136

128

9

1950

2730

2145

429

384

514

146

142

143

10

2078

2866

2245

455

402

557

156

153

149

11

1768

2639

2067

325

328

468

130

127

120

12

1898

2727

2126

364

358

507

137

140

133

7、材料

混凝土强度等级为C25~C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。

8、地基基础等级：

丙级。

三、设计要求

每人根据所在的班级组号和题号（另见课程设计计划表）采用相应设计资料，保质保量按时完成组号和题号中指定轴线的基础设计。

对于另外两个轴线的基础，只要求根据所给荷载确定基础底面尺寸，以便画出基础平面布置施工图。

要求分析过程详细（例如下卧层承载力和沉降变形是否需要验算和计算，也要说明分析过程，参照课程设计指南指导书），计算步骤完整；设计说明书的编写应具有条理性，层次分明；图纸整洁清晰，布局合理。

四、设计内容

（1）设计柱下独立基础，包括确定基础埋置深度、基础底面尺寸，承载力验算，沉降变形计算，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构造设计要求，编写设计计算书。

（2）绘制基础施工图，包括基础平面布置图、独立基础大样图，并提出必要的技术说明。

2．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：

（1）设计计算书

【封面-目录-设计计算内容-参考文献-附录（包括任务书和钢筋选用表等设计依据资料）致谢-封底——用A4纸打印装订】

①确定地基持力层的基础埋置深度

②确定基础底面尺寸,验算地基承载力（包括下卧层的验算）

③地基变形验算（如不需要验算，也要说明分析过程）

④对基础进行抗冲切承载力验算,确定基础高度

⑤对基础进行正截面受弯承载力验算,确定基础底板配筋

（长向和短向的台阶及柱边截面都要有计算过程）

（2）设计图纸

依据国家制图标准《房屋建筑制图标准》（GB/T50001-2001）和《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001），采用铅笔手绘（用A1图幅），设计内容满足规范的要求，图面布置合理，表达正确，文字规范，线条清楚，达到施工图的要求。

①基础平面布置图，比例1:

100

②独立基础大样图，比例1:

10~1:

20

③设计说明

注意：

凡不符合《房屋建筑制图标准》（GB/T50001-2001）和《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001），图纸表达不清、不正确、结构构造关系混乱和文字不规范者，一律返工重画。

3．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]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

[2]周景星.基础工程.第2版.北京：

清华大学出版社，2007

[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

[7]程小川，周莉莉.土木工程专业土力学与地基基础课程设计指南.第1版.北京：

中国水利水电出版社，2009

注：

还可以加上自己参考的资料

4．课程设计工作进度计划：

序号

起迄

日期

工作内容

1

周一

1、学习任务书，明确设计任务和目的；

2、参考设计指南理清设计步骤和内容，查找和阅读相关参考资料；

3、做好其他计算、绘图各种准备工作。

2

周二

编写设计计算书：

1、简述工程概况和设计资料；

2、选择基础材料，选择地基持力层，确定基础的埋置深度；

3、计算地基承载力；

4、确定基础底面尺寸。

3

周三

5、验算软弱下卧层的承载力；

6、地基变形验算；

7、对基础进行抗冲切承载力验算,确定基础高度；

8、对基础进行正截面受弯承载力验算,确定基础底板配筋。

4

周四

9、绘制施工图，包括基础平面布置图、独立基础大样图，并提出必要的技术说明和施工说明；中间检查。

5

周五

1、整理完善计算书，达到课程设计任务书的质量深度要求，按时交设计成果；

2、做好课程设计答辩的准备（有必要时进行）。

指导教师签名

日期：

2011年11月18日

注意：

施工图纸标题栏格式：

25