河南理工大学基础课设.doc
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土木工程专业课程设计
基础工程课程设计
专业名称：
岩土工程
年级班级：
13-01班
学生姓名：
刘云飞
指导教师：
王光勇
河南理工大学土木工程学院
二○一六年七月
河南理工大学本科课程设计目录
目录
第一章基础工程课程设计 1
1.1工程概述 1
1.1.1地形 1
1.1.2工程地质条件 1
1.1.3岩土设计技术参数 1
1.1.4水文地质条件 1
1.1.5上部结构资料 2
1.1.6上部结构作用 2
1.1.7材料 2
1.1.8设计内容 2
1.2设计原理 2
1.2.1依据规范 2
1.2.2独立基础的设计内容及步骤 2
1.2.3地基承载力特征值的确定 3
1.2.4基础底面尺寸的确定 3
1.2.5软弱下卧层的验算 5
1.2.6基础底板厚度的确定 5
1.2.7基础底板配筋 6
1.3柱下独立基础设计 6
1.3.1选择基础材料 6
1.3.2选择基础埋深 6
1.3.3求地基承载力特征值 7
1.3.4初步选择基底尺寸 7
1.3.5验算持力层地基承载力 8
1.3.6计算基底净反力 8
1.3.7基础高度（采用阶梯形基础） 8
1.3.8变阶处抗冲切验算 9
1.3.9配筋计算 10
1.3.10基础配筋大样图 12
1.3.11确定A、B两轴柱子基础低面尺寸 12
1.3.12B、C两轴持力层地基承载力验算 12
1.3.13设计图纸 12
第二章桩基础课程设计 13
2.1工程概述 14
2.1.1地形 14
2.1.2工程地质条件 14
2.1.3岩土设计技术参数 14
2.1.4水文地质条件 15
2.1.5场地条件 15
2.1.6上部结构资料 15
2.1.7设计荷载 15
2.2设计原理 16
2.3预制桩基设计 16
2.3.1单桩承载力计算 17
2.3.2桩基竖向承载力的验算 17
2.3.3承台设计 18
2.3.4桩身结构设计 22
2.3.5桩身构造设计 22
2.3.6吊装验算 23
2.3.7估算A、C轴线柱下粧数 23
2.3.8设计图纸 24
第三章课程设计总结 25
I
河南理工大学本科课程设计第一章
第一章基础工程课程设计
1.1工程概述
1.1.1地形
拟建场地平整。
1.1.2工程地质条件
自上而下土层依次如下：
①号土层：
杂填土，层厚约0.5m，含部分建筑垃圾。
②号土层：
粉质黏土，层厚约1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值。
③号土层:
黏土，层厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值。
④号土层：
细沙，层厚2.7m，中密，承载力特征值。
⑤号土层：
强分化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值。
1.1.3岩土设计技术参数
地基岩土物理力学参数如表1.1所示。
表1.1地基岩土物理力学参数
土层编号
土的名称
重度
（）
孔隙比e
液性指数
粘聚力
c（kPa）
内摩擦角
压缩模量（MPa）
标准贯入锤击数N
承载力特征值（kPa）
①
杂填土
18
②
粉质黏土
20
0.65
0.84
34
13
7.5
6
120
③
黏土
19.4
0.58
0.78
25
23
8.2
11
180
④
细砂
21
0.62
30
11.6
16
240
⑤
强风化砂质泥岩
22
18
22
300
1.1.4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1.5m。
1.1.5上部结构资料
拟建建筑物为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1.1所示。
1.1.6上部结构作用
上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值和基本组合值如表1.2所示。
表1.3
题号
柱底荷载效应标准组合值
柱底荷载效应基本组合值
（kN）
（kN*m）
（kN）
（kN）
（kN*m）
（kN）
10（C轴）
1727
428
114
2245
557
149
1.1.7材料
混凝土强度等级为C25~C30,钢筋采用HPB235、HRB335级。
1.1.8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，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。
（2）绘制基础施工图，包括基础平面设计图、独立基础大样图。
1.2设计原理
1.2.1依据规范
（1）赵明华，《土力学与基础工程》（第2版），武汉理工大学出版社，2003。
（2）周景星，《基础工程》（第2版），清华大学出版社，2007。
（3）吴培明，《混凝土结构》（第2版），武汉理工大学出版社，2003。
（4）《建筑结构荷载规范》，（GB50007-2001），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》（GB50007-2002），中国建筑工业出版社，2002。
1.2.2独立基础的设计内容及步骤
（1）初步设计独立基础的结构形式、材料与平面布置。
（2）确定基础的埋置深度。
（3）计算地基承载力特征值，并经深度和宽度修正，确定修正后的地基承载力特征值。
（4）根据上部结构作用在基础顶面的荷载及经深度和宽度修正后的地基承载力特征值，计算基础的底面积。
（5）计算基础高度并确定剖面形状。
（6）若地基持力层下部存在软弱土层时，则需验算软弱下卧层的承载力。
（7）若地基设计等级为甲、乙级建筑物和部分丙级建筑物应计算地基的变形。
（8）验算建筑物或构筑物的稳定性。
（9）基础细部结构和构造设计。
（10）绘制基础施工图。
1.2.3地基承载力特征值的确定
（1）按载荷试验确定。
（2）根据地基土的抗剪强度指标，按理伦公式确定。
（3）应用地区建筑经验，采取工程地质类比法确定。
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从荷载试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，按下式修正：
基础埋置深度一般自室外地面标高算起；在填方整平地区，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，当采用箱形基础或筏形基础时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。
1.2.4基础底面尺寸的确定
《建筑地基基础设计规范》根据你“所有建筑物的地基计算均应满足承载力”的基本原则，按持力层的承载力特征值计算所需的基础底面尺寸，要求符合下式要求：
1、轴心荷载作用下的基础
由
可得
按上式计算出A后，先选定b或l，再计算另一边长，使A=bl，一般取l/b=1.0~2.0。
必须指出，在按上式计算A时，需要先确定修正后的地基承载力特征值，但又与基础底面尺寸A有关，也即上式中的A与都是未知数，因此，可能需要通过反复试算确定。
在计算时，可先对地基承载力只进行深度修正，计算值；然后按计算所得的A=bl，考虑是否需要进行宽度修正，使得A、间协调一致。
2、偏心荷载作用下的基础
偏心荷载作用下的基地压力计算公式为
其中 （）
偏心荷载作用下，按下列步骤确定基础地面尺寸：
（1）先不考虑偏心，按轴心荷载条件初步估算所需的基础底面积。
（2）根据偏心距的大小，将基础底面增大10%-30%，并以适当比例选定基础长度和宽度，即取基础宽度b为
其中 n=l/b
（3）由调整后的基础底面尺寸计算基地最大压力和最小压力，并使其满足和的要求。
若不满足，应调整基础尺寸，直至最后确定合适的基础底面尺寸。
1.2.5软弱下卧层的验算
当地基压缩层范围内存在有软弱下卧层时，应按照下式验算软弱下卧层承载力。
对于矩形面积基础，有：
对于条形面积基础，有：
表1.4压力扩散角
Z=0.25b
Z=0.5b
3
5
10
注1.为上层土压缩模量，为下层土压缩模量。
2.z/b＜0.25时，取，必要时，由试验确定；z/b＞0.5时，不变。
1.2.6基础底板厚度的确定
基础底板厚度由柱边抗冲切破坏的要求确定。
设计时先假定一个基础底板厚度h，然后再验算抗冲切能力。
对于矩形基础，柱短边一侧冲切破坏较柱长边一侧危险，所以一般只根据短边一侧冲切破坏条件来确定地板厚度，即要求对矩形截面柱的矩形基础，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载能力。
1.中心荷载作用下
在中心荷载F作用下，按以下公式验算：
其中
（注意各符号含义）
2.偏心荷载作用下
偏心荷载作用下基础底板厚度计算与中心荷载作用下基础底板厚度计算基本相同，只需将公式中的用基础边缘处最大地基土单位面积净反力代替即可：
=
其中
1.2.7基础底板配筋
由于单独基础底板在地基净反力作用下，在两个方向均发生弯曲，所以两个方向都要配受力钢筋。
钢筋面积按两个方向的最大弯矩分别计算。
1.3柱下独立基础设计
1.3.1选择基础材料
基础选用C25混凝土，HPB235级钢筋，预计基础高度0.8m。
1.3.2选择基础埋深
本设计取③号土层为持力层，承载力特征值，框架柱截面尺寸为500×500mm,基础地面在持力层下0.5m，所以考虑取室外地坪到基础地面为0.5+1.2+0.5=2.2m。
基础剖面示意图见附图1-1。
1.3.3求地基承载力特征值
根据土参数并查相关表格得到、。
基地以上土的加权平均重度为
持力层承载力特征值（不考虑对基础宽度的修正）为
上式d按室外地面算起。
1.3.4初步选择基底尺寸
取柱底荷载标准值：
，
计算基础和回填土重时的基础埋置深度为
基础底面积为
由于偏心不大，基础底面积按12%增大，即
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