土力学与地基基础课程设计柱下钢筋混凝土独立基础.docx
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土力学与地基基础课程设计柱下钢筋混凝土独立基础
《土力学与地基基础》课程设计任
务书
题目：
柱下钢筋混凝土独立基础
1.1设计资料
1、地形：
拟建建筑场地平整
2、工程地质资料：
自上而下依次为：
1杂填土：
厚约0.5m，含部分建筑垃圾；
2粉质粘土：
厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130kPa
3粘土：
厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180kPa；
4全风化砂质泥岩：
厚2.7m,承载力特征值fak=240kPa
5强风化砂质泥岩：
厚3.0m,承载力特征值fak=300kPa
6中风化砂质泥岩：
厚4.0m,承载力特征值fak=620kPa
地基岩土物理力学参数表表2・1
地层代
[□]
土名
天然地基土
重度
孔隙比e
力
擦弟（$）
压缩系数（al~2）
压缩模量（Es）
抗压强度（frk）
承戟力特征值（■fak）
KPa
度
MPa
灯盅
①
朶埴土
1S
②
粉质粘土
20
0,55
34
13
620
10.0
130
粘土
19.4
0.58
25
23
0.22
8.2
1E0
全阳t砂质泥岩
21
22
30
0.8
240
⑤
强风化砂质泥岩
22
20
25
3.0
300
中阂仇砂
质泥岩
24
15
40
620
3、水文资料为:
地下水对混凝土无侵蚀性。
1.5m。
地下水位深度：
位于地表下
450mm。
柱网布
4、上部结构资料：
上部结构为多层全现浇框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差
置见下图：
上部结构作用在柱底的荷载标准值见表2:
柱底荷载标准值表2
题号
Fk阿
MkCKN-m）
Vk阿
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
負轴
B轴
1
975
1548
1187
140
100
说
46
48
44
2
1032
161?
1
1257
164
1云
221
55
~0
52
3
1050
1730
1312
190
150
242
62
66
57
4
1150
1815
1370
210
175
271
71
73
67
5
1218
1873
1433
235
193
257
30
83
74
6
1282
18831
1496
257
218
325
86
30
83
7
133?
1970
1560
284
242
355
96
95
39
1402
2057
1618
231
266
377
102
104
98
g
1534
2140
1677
335
28S
402
10?
113
1加
10
1558
2205
1727
365
309
428
120
11?
114
上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合设计值见表
3:
柱底荷載效应基本组合设计值*3
题号
F（KN）
M阿血
V（KID
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
1
1268
2012
1544
183
130
258
川］
曲
58
2
1342
2100
1527
214
163
288
n
78
67
3
1418
2250
1706
243
195
315
81
74
4
14P6
2360
1782
P274
228
p53
r
r归
r88
5
1584
2435
1甜3
251
104
108
96
（5
1667
2448
1945
p34
284
：
423
H12
[U7
108
7
1741
25心
202S
3159
462
1125
\124
llfi
8
2674
2104
391
346
491
帀3
H36
128
g
1955
2783
2181
425
375
523
\\42
\147
133
10
2078
2866
2245
455
C402
557
156
153
143
5、材料：
混凝土等级C25~C30，钢筋I、n级。
1.2设计要求：
每班分为3个组。
第1组共十八人，基础持力层选用③土层，设计
第2组共十八人，基础持力层选用④土层，设计
第3组共十八人，基础持力层选用③土层，设计
A轴柱下独立基础；
B轴柱下独立基础；
C轴柱下独立基础：
每人根据所在组号和题号，完成各自要求的轴线基础设计。
对另外两根轴线的基础，只要求根据所给荷载确定基础底面尺寸。
1.3设计内容
1、设计柱下独立基础
包括确定基础埋深、基础底面尺寸，对基础进行结构的内力分析、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、基础大样图，并提出必要的技术说明。
1.4地基基础设计成果
1地基基础设计计算书
（1）设计计算书封面
封面上应写明设计题目、学生姓名、专业、年级、指导教师姓名、完成日期
（2）目录及正文格式
（格式另见附属文件）。
2设计图纸
设计要求：
绘制比例为1:
100或1:
200A3图纸打印稿
1B轴与④轴线相交柱下基础埋置深度的选择
2地基承载力特征值的确定
3地基承载力特征值的修正
4基础底面尺寸的确定
4.1初步选择基地尺寸
4.1.1轴心荷载作用下基础底面面积
4.2验算持力层地基承载力
4.2.1基础和回填土重
4.2.2基地最大压应力
5软弱下卧层的验算
6地基变形验算及沉降量计算
7基础高度的确定
7.1基础类型的确定
7.2计算基底净反力
7.3系数C
7.4基础的有效高度ho
7.5基础底板厚度h
7.6设计采用阶梯形基础底板厚度h
7.7基础台阶宽度b及宽高比验算
8基础板底配筋计算
9A轴柱下基础埋置深度的选择
10地基承载力特征值的确定
11地基承载力特征值的修正
12基础底面尺寸的确定
12.1初步选择基底尺寸
12.1.1轴心荷载作用下基础底面面积
12.1.2考虑偏心荷载作用的影响，取A0=（1.1〜1.4）A
12.2验算持力层地基承载力
12.2.1基础和回填土重
12.2.2偏心距
1223基底最大压应力
13C轴柱下基础埋置深度的选择
14地基承载力特征值的确定
15地基承载力特征值的修正
16基础底面尺寸的确定
16.1初步选择基地尺寸
16.1.1轴心荷载作用下基础底面面积
16.1.2考虑偏心荷载作用的影响，取A0=（1.1〜1.4）A
16.2验算持力层地基承载力
16.2.1基础和回填土重
16.2.2偏心距
16.2.3基底最大压应力
设计心得与感想
参考文献
设计计算书
根据课程设计任务书数据取值如下：
Fk=1282KN
«Mk=210KNm
yk=71KN
Fk-1883KN
Mk=218KNm
Vk=90KN
Fk=1187KN
*Mk=198KNm
yk=44KN
1、B轴与④轴线相交柱下基础埋置深度的选择
根据工程地质资料和设计要求，本轴线的基础持力层选用④土层，故初定基础埋置深度取d=0.45+0.5+1.2+1.5=3.65m。
2、地基承载力特征值的确定
根据工程地质资料和基础埋置深度的选择d=3.65m，可知地基承载力特征值
fak=240kPa。
3、地基承载力特征值的修正
根据《建筑地基基础设计规范》规定：
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷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，尚应按下式修正：
fa二fakb（b-3）dm（d-0.5）
式中:
fa――修正后的地基承载力特征值kPa；
fak――地基承载力特征值kPa；
b、d――基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查教材表4
7――基底以下土的重度，地下水位以下取浮重度7（kN/m3）；
m――基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）；
b――基础底面宽度（m）;当宽度小于3m按3m取值，大于6m按6m取值；d――基础埋置深度（m）;当埋深小于0.5m时按0.5m取值，一般自室外地面标咼算起。
在填方整平地区，可自填土地面标咼算起，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，如采用箱形基础或筏基时，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。
由于基础宽度尚未确定，假定b<3m首先进行深度修正：
根据基础埋置深度所在的持力层为粘土，由查表可知：
nn
b=2.0d=3.0
人=0.95I8n2°*19.4".5=1923kN/m3
3.65
fa=fakb（b-3）dm（d-0.5）=240+0+319.23（3.65-0.5）=421.72kPa
4、基础底面尺寸的确定
4.1初步选择基底尺寸
4.1.1轴心荷载作用下基础底面面积
得AFk18835.16m2
fa—?
Gd421.72—20江3.65+10H.7
初步选择基础底面面积A=LXb=2.7X2.7=7.29m由于b<3.0，不需要再对fa进行宽度修正。
4.2验算持力层地基承载力
421基础和回填土重
Gk=G•d•A=〔20X3.65-10X1.7〕X7.29=408.24KN
422基地最大压应力
kminkmax
FkGk_1883408.24
A7.29
=314.3kPa
R=（Pkmax+Pkmin）/2=314.3kPa<
fa=421.72kPa
Pkmax=314.3<1.2fa=506.06kPa
故满足要求。
5、软弱下卧层的验算
根据工程地质资料和基础埋置深度的选择d=3.65m，可知在持力层以下无软
弱土层且其下土层承载能力高于持力层的地基承载能力，满足承载能力的要求，故不需进行软弱下卧层的验算。
6、地基变形验算及沉降量计算
1、该建筑是多层框架结构，属于丙级建筑；
2、地基承载力特征值大于130kPa,且是体型较简单的建筑；
3、该基础地基的持力层是岩石，且不是荷载很大的偏心作用；
4、地基内有厚度不大且厚薄均匀的填土。
根据《建筑地基基础设计规范》可知，以上的条件的基础不需进行地基变形验
7、基础高度的确定
7.1基础类型的确定
采用阶梯形基础，选用C25的混凝土浇筑，基础底下用100厚C10混凝土垫层
7.2计算基底净反力
F2448
由Ps===335.8kPa
Lb2.72.7
7.3系数C
已知ft=1.27N/mm2,bt=0.5m,-hp=1.0,Ps=335.8kPa
根据公式C=—b星〒=—2.7-0.5：
70=1.93l+O^Bhp-11+0.7汇1.0汉
pPs335.8
7.4基础的有效高度h0
1,
有公式：
h0=卜bt.（b2tc）]=488mm
2
7.5基础底板厚度h
h=h0+40+10=488+50=538mm
7.6设计采用阶梯形基础底板厚度h
采用2级台阶，各层取h1=350mm
实际基础有效高度h0=h12-40=660mm
7.7基础台阶宽度b及宽高比验算
取基础台阶宽b=550mm
基础台阶宽高比：
--550=1.572.5
h1350
&基础板底配筋计算
选用HRB335钢筋，fy=300N/mm2
（1）柱边净反力
P=Ps=Pmax=Pmin=335.8kPa
（2）弯矩
却-小2小（贏+—勻]=312.69KNm
（3）
基础底板受力钢筋面积计算
实际配筋As=2079mm2（:
14@200）。
9、A轴柱下基础埋置深度的选择
根据工程地质资料和设计要求，初定基础埋置深度d=0.95+1.2=2.15m
10、地基承载力特征值的确定
根据工程地质资料和基础埋置深度的选择d=2.15m，可知地基承载力特征值
fak=180kPa
11、地基承载力特征值的修正
由于基础宽度尚未确定，首先进行深度修正：
根据基础埋置深度所在的持力层为粘土，空隙比e=0.58，由查表可知
b=0.3d=1.6
180.95201.00.2（20-10）
m=18.19kPa
2.15
fa^fakb（b-3）dm（d-0.5）=180+0+1.6X18.19X（2.15-0.5）=228kPa
12、基础底面尺寸的确定
1282
Fk
a一Gd
=6.86m2
228-202.15100.2
12.1.2考虑偏心荷载作用的影响，取A0=（1.1〜1.4）A
则A0=（1.1〜1.4）X6.86=（7.55〜9.61）m2
初步选择基础底面面积A=LXb=3.2X3=9.6m
由于b<3.0，不需要再对°进行宽度修正。
12.2验算持力层地基承载力
12.2.1基础和回填土重
Gk=g.d•A=〔20X1.95+10X（2.15-1.95）〕X9.6=393.6KN
12.2.2偏心距
刀Mk=Mk+Vk•d=210+71X2.15=225.05KN•m
F=Fk+Gk=1282+393.6=1675.6KN
ek=刀Mk/F=225.05/1675.6=0.1343m
（L/6=0.583m）即pkmin>0满足。
12.2.3基地最大压应力
fa=228kPa
Pk=（Pkmax+Pkmin）/2=174.55kPa<
Pkmax=214.73<1.2fa=273.6kPa
故满足要求。
13、C轴柱下基础埋置深度的选择
根据工程地质资料和设计要求，初定基础埋置深度d=0.95+1.2=2.15m
14、地基承载力特征值的确定
根据工程地质资料和基础埋置深度的选择d=2.15m，可知地基承载力特征值
=180kPa
15、地基承载力特征值的修正
由于基础宽度尚未确定，首先进行深度修正：
根据基础埋置深度所在的持力层为粘土，空隙比e=0.58，由查表可知d=1.6
180.95201.00.2（20-10）
m=18.2kPa
2.15
fa=fakb（b-3）dm（d-0.5）=180+0+1.6X18.2X（2.15-0.5）=228kPa
16、基础底面尺寸的确定
16.1初步选择基底尺寸
16.1.1轴心荷载作用下基础底面面积
16.1.2考虑偏心荷载作用的影响，取A）=（1.1〜1.4）A
则A0=（1.1〜1.4）X6.35=（6.98〜8.89）m
初步选择基础底面面积A=LXb=2.5X3.5=8.75m
由于b<3.0，不需要再对fa进行宽度修正。
16.2验算持力层地基承载力
16.2.1基础和回填土重
Gk=G•d•A=〔20X1.95+10X（2.15-1.95）〕X8.75=358.75KN
16.2.2偏心距
刀Mk=Mk+Vk•d=198+44X2.15=292.6KN•mFk=Fk+Gk=1187+358.8=1545.8KN
ek=刀M/F=292.6/1545.75=0.189m
（L/6=0.583m）即pkmin>0满足。
16.2.3基地最大压应力
kPa
[233.9
119.4
fa=228kPa
J
R=（Pkmax+Pkmin）/2=176.7kPa<
Pkmax=233.9<1.2fa=273.6kPa
故满足要求
设计心得与感想
时间过得真是挺快的，课程设计的期限转眼间也到了，终于通过自己的努力和老师的帮助完成了这次课程设计任务，如释重负。
通过此次课程设计让我对建筑有了更深层次的理解，对建筑基础设计的步骤及方法有了更全面的掌握。
从只能从书本上一步步的去分解建筑构件，上升到了借助老师和同学的帮助可以初步的设计一栋简单框架结构建筑独立基础，做到了学以致用。
此次的小试牛刀让我更加深爱建筑这门学科，更加坚定了当初的信念。
但雏形终究是雏形，还有很多不足之处，时间较仓促很多地方还存在缺陷，希望刘老师批评指正。
本课程设计是在刘传辉老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。
他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，耐心的回答我们每个问题，无论是否占用了他的私人时间都能及时的给予解答，保证了我们能及时跟上进度。
深深地感染和激励着我。
从课题的选择到设计的最终完成，刘老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
在此谨向刘老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
此次课程设计也让我体会到了团队的力量，遇到难点时虚心听取同学的见解难题迎刃而解。
在此也感谢给予了我帮助的同学，你们的提醒与鞭策让我的设计更完善。
自恃书本知识学得扎实的我，在设计过程中许多细节上出现了错误。
这提醒我时刻保持清醒的头脑，保持认真严谨的治学态度和谦虚谨慎的处事原则。
再次，感谢刘老师对我的帮助！
参考文献
⑴中华人民共和国国家标准《建筑地基基础规范》（GB50007--2002）.
（2）席永慧、潘林有主编土力学与基础工程.高等教育出版社.2002
（3）高大钊、袁聚云主编土质学与土力学•人民交通出版社.2002
（4）华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学.地基与基础第3版.中国建筑工业出版社
（5）赵明华主编土力学与基础工程第3版.武汉理工大学出版社.2009
⑹王杰主编土力学与基础工程.中国建筑工业出版社.2003
（7）陈希哲编著土力学地基基础.第4版.清华大学出版社
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