第一篇：《基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì)樣例
《基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì)樣例
一、淺基礎(chǔ)部分
建筑物高24米，室內(nèi)外高差為0.00m，柱斷面尺寸400×500mm，凍土深為0米，不考慮地下水影響?；窘M合內(nèi)力為：Nc=2728.1kN，Mc=200.6kN·m，Vc=105.9kN。標(biāo)準(zhǔn)組合內(nèi)力為：ccm，Vkc?105Nk?2728.1/1.25?2182.48kN，Mk?200.6/1.25?160.48kN·.9/1.25?84.72kN。地基參數(shù)如下：
a.素填土，天然重度18.0kN/m3，厚度1.2m；
b.粉質(zhì)粘土，天然重度18.5kN/m3，厚度10m。地基承載力特征值fak=240kPa，ηb=0.3，ηd=1.5。
試進(jìn)行該基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。
解：考慮建筑物高度的基礎(chǔ)埋深為24m/15=1.6m，考慮到填土厚度的基礎(chǔ)埋深為1.2+0.2=1.4m，綜合上述要求取埋深d=1.60m。
考慮到基礎(chǔ)埋于地下，屬Ⅱa類環(huán)境或Ⅱb類環(huán)境，取混凝土強(qiáng)度為C25；考慮到施工效果，按階梯型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而不按錐形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
（1）基礎(chǔ)底面尺寸的確定
暫按基礎(chǔ)臺(tái)階高度h=0.60m進(jìn)行計(jì)算。若實(shí)際臺(tái)階高度高于此值，則基礎(chǔ)底面尺寸須加大；若低于此值，基底截面積可減小。
第一步：按軸心受壓計(jì)算
cMk?Mk?VkcH0?160.48?84.72?0.6?211.3kN·m γm?(18.0?1.2?18.5?0.3)?1.5?18.1 fa'?fak??d?m?d?0.5???md ?[240?1.5?18.1?(1.6?0.5)?20?1.6]kpa?237.9kpa FkNkc2182.48基礎(chǔ)底面尺寸：???9.18m2 fa?fa?237.1從后面的計(jì)算可知，該內(nèi)力組合屬于ek/b?1/30的情況，最經(jīng)濟(jì)節(jié)省的長(zhǎng)寬比為1:1（若實(shí)際計(jì)算時(shí)出現(xiàn)ek/b?1/30的情況，經(jīng)濟(jì)節(jié)省的長(zhǎng)寬比是b:l?1~1.5:1，具體比值影響因素復(fù)雜，暫時(shí)未發(fā)現(xiàn)有研究成果，不過可以肯定ek/b的比值越大，b:l也應(yīng)取稍大的值，就現(xiàn)在的一般工程情況來看，b:l的比值
：1進(jìn)行由工程技術(shù)人員隨意確定，課程設(shè)計(jì)時(shí)由同學(xué)根據(jù)自己的具體情況確定b:l值）。本樣例按b：l?12 設(shè)計(jì)，取b?l?3.03?3.03?9.18m
第二步，按偏心受壓進(jìn)行第一次修正
Mk211.3??0.097m.48Nkc2182ek0.09711??0.032???0.03 由于0?b3.0331.2301?1.0 則 Ke?1.0Keek?可不將按中心受壓計(jì)算的基底尺寸放大，直接取中心受壓的計(jì)算結(jié)果為最后結(jié)果；考慮到工程取值為
250mm的倍數(shù)，故取b?l?3.05?3.05?9.30m
2基底面積b×l=3.05m×3.05m=9.30m即為所要求的結(jié)果。（需要注意的是：若計(jì)算出的b值遠(yuǎn)大于3m，計(jì)算地基承載力時(shí)需用計(jì)算出的b值重復(fù)上述步驟，一般將會(huì)使基礎(chǔ)底部尺寸稍有減??；另外，若ek/b?1/30則須三步計(jì)算方能得到結(jié)果。）
按《地基規(guī)范》復(fù)核
fa?fak??b?(b?3)??d?m(d?0.5)?240?0.3?18.5??3.05?3??1.5?18.1?(1.60?0.5)?270.14kpaF?Gk2182.48pk?k??20?1.6?266.7kPa A9.30M211.3pkmax?pk?k?266.7??266.7?44.7?311.4kPa 1W?3.05?3.0526<1.2fa?1.2?270.14?324.17kPa pkmin?pk?Mk?266.7?44.7?222.0kPa>0 W（從上述復(fù)核結(jié)果可以得出fa/pk?1.013，1.2fa/pkmax?1.041,由此可知對(duì)于ek/b?1/30的情況，pk?fa時(shí)必有pkmax?1.2fa；另外也有ek/b?1/30時(shí)，pkmax?1.2fa時(shí)必有pk?fa，但該樣例無法證明該論點(diǎn)。）（2）基礎(chǔ)高度的確定 由程序確定基礎(chǔ)高度，MATLAB程序如下： % base_hight_solve.m clear format bank;format compact disp('滿足抗沖切要求的柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)最小高度求解程序')F=input('基本組合下的柱腳軸力kN:');M=input('相對(duì)于基礎(chǔ)底面中心的基本組合下的彎矩kN*m:');b=input('偏心方向基礎(chǔ)底面尺寸m:');l=input('非偏心方向基礎(chǔ)底面尺寸m:');hc=input('偏心方向柱截面尺寸m:');bc=input('非偏心方向柱截面尺寸m:');ft=input('混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm^2:');c00=input('保護(hù)層厚度mm:');pj=F/(b*l)+6*M/(l*b^2);l1=(l-bc)/2;b1=(b-hc)/2;c2=0.7*ft*(1e+3)+pj;c1=0.7*ft*(1e+3)*bc-2*l1*pj+l*pj;c0=(l1^2-b1*l)*pj;p=[c2,c1,c0];c=roots(p);if(c(1)>0)h0=c(1);else h0=c(2);end h0=round(h0*100+0.5)*10;disp('滿足抗沖切要求的基礎(chǔ)最小有效高度為mm：'),h0 h=h0+c00+5;disp('滿足抗沖切要求的基礎(chǔ)最小高度為mm：'),h h0=h0/1000;Al=((b-hc)/2-h0)*l-((l-bc)/2-h0)^2;Fl=pj*Al;Ft=0.7*ft*(bc+h0)*h0*(1e+3);disp('沖切力為kN:'),Fl disp('抗沖切力為kN:'),Ft M?Mc?VcH0?200.6?105.9?0.6?264.14kN?m，程序運(yùn)行結(jié)果如下： 滿足抗沖切要求的柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)最小高度求解程序 基本組合下的柱腳軸力kN:2728.1 相對(duì)于基礎(chǔ)底面中心的基本組合下的彎矩kN*m:264.14 偏心方向基礎(chǔ)底面尺寸m:3.05 非偏心方向基礎(chǔ)底面尺寸m:3.05 偏心方向柱截面尺寸m:0.5 非偏心方向柱截面尺寸m:0.4 混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm^2:1.27 保護(hù)層厚度mm:40 滿足抗沖切要求的基礎(chǔ)最小有效高度為mm： h0 = 610.00 滿足抗沖切要求的基礎(chǔ)最小高度為mm： h = 655.00 沖切力為kN: Fl = 529.63 抗沖切力為kN: Ft = 547.71 基礎(chǔ)高度的工程取值一般為50mm的倍數(shù)，從上述計(jì)算結(jié)果看基礎(chǔ)高度適合于取H0=700mm（注：由于該值同前述假定的0.6m不符，導(dǎo)致相對(duì)于基礎(chǔ)底部的計(jì)算彎矩偏小，由此導(dǎo)致基礎(chǔ)底面尺寸計(jì)算偏小；若該值較前述假定值偏差過大，則應(yīng)重新計(jì)算基礎(chǔ)底部尺寸），考慮到經(jīng)濟(jì)性同時(shí)施工上的方便，基礎(chǔ)適合于做兩階，每階高度為350mm；在進(jìn)行平面尺寸分配時(shí)，工程中一般采用按階數(shù)平分的辦法，這樣做一般下層臺(tái)階不需要進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算；在保證上層臺(tái)階抗沖切承載力要求同時(shí)也能保證下層臺(tái)階抗沖切承載力要求時(shí)可以將上層臺(tái)階平面尺寸減小而使混凝土量減小，從而達(dá)到節(jié)省的目的。 臺(tái)階平面尺寸計(jì)算的MATLAB程序如下： % base_wide_solve.m clear format bank;format compact disp('滿足抗沖切要求的柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)上層臺(tái)階最小平面尺寸求解程序')F=input('基本組合下的柱腳軸力kN:');M=input('相對(duì)于基礎(chǔ)底面中心的基本組合下的彎矩kN*m:');b=input('偏心方向基礎(chǔ)底面尺寸m:');l=input('非偏心方向基礎(chǔ)底面尺寸m:');hc=input('偏心方向柱截面尺寸m:');bc=input('非偏心方向柱截面尺寸m:');ft=input('混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm^2:');h=input('基礎(chǔ)高度_注：按兩階計(jì)算 m:');c00=input('保護(hù)層厚度mm:');pj=F/(b*l)+6*M/(l*b^2);n1=(l-bc)/(b-hc);h1=h/2;h10=h1-(c00+5)/1000;c2=n1^2*pj;c1=1.4*n1*ft*1000*h10-(n1*l-n1*bc-2*n1*h10-l)*pj;c0=((0.5*l-0.5*bc-h10)^2-(0.5*b-0.5*hc-h10)*l)*pj+0.7*(bc+h10)*h10*ft*1000;p=[c2,c1,c0];c=roots(p);if(c(1)>0)b2=c(1);else b2=c(2);end b2=round(b2*100+0.5)*10;disp('滿足抗沖切要求的基礎(chǔ)最上層臺(tái)階長(zhǎng)向尺寸為mm：'),b2 l2=round(n1*b2/10+0.5)*10;disp('滿足抗沖切要求的基礎(chǔ)最上層臺(tái)階短向尺寸為mm：'),l2 Al=((b-hc-2*b2/1000)/2-h10)*l-((l-bc-2*l2/1000)/2-h10)^2;Fl=pj*Al;Ft=0.7*ft*(bc+2*l2/1000+h10)*h10*(1e+3);disp('沖切力為kN:'),Fl disp('抗沖切力為kN:'),Ft b3=(b-hc-2*b2/1000)/2*1000;l3=(l-bc-2*l2/1000)/2*1000;hc=1000*hc;bc=1000*bc;disp('滿足抗沖切要求的混凝土最省的基礎(chǔ)長(zhǎng)向尺寸依次為mm:');b3,b2,hc,b2,b3 disp('滿足抗沖切要求的混凝土最省的基礎(chǔ)短向尺寸依次為mm:');l3,l2,bc,l2,l3 b2=-3.5:0.01:0.6;y=c2*b2.^2+c1*b2+c0;plot(b2,y,'-r',b2,0,'--b') 程序運(yùn)算結(jié)果如下： 滿足抗沖切要求的柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)上層臺(tái)階最小平面尺寸求解程序 基本組合下的柱腳軸力kN:2728.1 相對(duì)于基礎(chǔ)底面中心的基本組合下的彎矩kN*m:264.14 偏心方向基礎(chǔ)底面尺寸m:3.05 非偏心方向基礎(chǔ)底面尺寸m:3.05 偏心方向柱截面尺寸m:0.5 非偏心方向柱截面尺寸m:0.4 混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm^2:1.27 基礎(chǔ)高度_注：按兩階計(jì)算 m:0.35 保護(hù)層厚度mm:40 滿足抗沖切要求的基礎(chǔ)最上層臺(tái)階長(zhǎng)向尺寸為mm： b2 = 870.00 滿足抗沖切要求的基礎(chǔ)最上層臺(tái)階短向尺寸為mm： l2 = 910.00 沖切力為kN: Fl = 264.47 抗沖切力為kN: Ft = 271.59 滿足抗沖切要求的混凝土最省的基礎(chǔ)長(zhǎng)向尺寸依次為mm: b3 = 405.00 b2 = 870.00 hc = 500.00 b2 = 870.00 b3 = 405.00 滿足抗沖切要求的混凝土最省的基礎(chǔ)短向尺寸依次為mm: l3 = 415.00 l2 = 910.00 bc = 400.00 l2 = 910.00 l3 = 415.00 （3）抗沖切驗(yàn)算 從前述可知，在保證上層臺(tái)階抗沖切承載力要求同時(shí)通過控制尺寸大小也能保證下層臺(tái)階抗沖切承載力要求，故只進(jìn)行上層臺(tái)階抗沖切驗(yàn)算。 H0=700mm PjmaxNcMc?Vc?H02728.1200.6?105.9?0.70?????293.34?58.10?351.44kPa1AW9.30?3.05?3.0526NcMc?Vc?H0???293.34?58.10?235.24kPa AW2.95?1.71?0.62?1.44m2 2Pjmin則h0=700?40?5?655mm Al?Fl?PjAl?351.44?1.44?506.07kN at?400mm,ab?400?655?2?1710mm ,am?800mm,?hp?1.0,ft?1.27N/mm2 at?ab400?1710??1055mmh0?655mm＜220.7?hpftamh0?0.7?1.0?1.27?1055?655?614.32?103N ?614.32kN?Fl?502.83kpa 從上述結(jié)果可以看出抗沖切承載力大于沖切力，故H0=700mm時(shí)滿足抗沖切要求。從前述程序運(yùn)算結(jié)果可知，臺(tái)階按照兩階處理。上層臺(tái)階長(zhǎng)向尺寸為 b2 =870.00mm,短向尺寸為l2 = 910.00mm。 （注：由于電算高度為655mm，人工計(jì)算時(shí)按50mm的倍數(shù)取為700mm，由此導(dǎo)致抗沖切承載力比沖切力大了很多。） （4）配筋計(jì)算 計(jì)算基礎(chǔ)偏心方向上，柱邊緣所受最大反力： P?Pjmin?351.44?235.24?1.775?302.86kPa 3.053.05a1?1275mm , l?3050mm , a??400mm , b?3050mm , b??500mm ?(0.5?1.275)?235.24?MⅠ?12a1?2l?a???Pjmax?Pj???Pjmax?Pj?l 12Pjmax?Pjmin按規(guī)范公式計(jì)算： ?? 1?1.2752??2?3.05?0.40???351.44?302.86???351.44?302.86??3.05? 1 2?493.89kN·m 1?l?a??2?2b?b???Pjmax?Pjmin? MⅡ?481?3.05?0.40?2??2?3.05?0.50???351.44?235.24? ?48 ?566.49kN·m ?按黃太華老師的簡(jiǎn)易公式計(jì)算如下： 13b?hcF(b?hc)?M 128b133.05?0.5?2728.1??3.05?0.5????200.6?105.9?0.7???613.63kN· ?m 1283.05MⅠ? MⅡ?11F(l?bc)??2728.1??3.05?0.4??602.46kN·m 1212從上述計(jì)算比較可以看出，MⅡ602.46MⅠ613.63??10%簡(jiǎn)易公式計(jì)算結(jié)果比規(guī)范,??12%''MⅡ566.49MⅠ493.89公式結(jié)果大10%左右，但計(jì)算簡(jiǎn)便。計(jì)算時(shí)兩種公式可根據(jù)需要選擇。 取用HRB300級(jí)鋼筋，fy?270N/mm2 MⅠ493.89?106ASⅠ???3.15?103 mm2 0.9fyh0Ⅰ0.9?270?(655?10)AsⅡMⅡ566.49?106???3.56?103mm2（反力較大方向上的鋼筋布置于另一方向鋼筋0.9fyh0Ⅱ0.9?270?655的下部，盡可能增大截面有效高度以提高抵抗彎矩，從而到達(dá)節(jié)約鋼筋的目的） AsⅠ每延米配筋為3150/3.05?1032.79mm2/m 配φ14@140 , 實(shí)際為1100mm2/m AsⅡ每延米配筋為3560/3.05?1167.21mm2/m 配φ14@130,實(shí)際為1184mm2/m 注：現(xiàn)澆柱的基礎(chǔ)，其插筋的數(shù)量、直徑以及鋼筋種類與柱內(nèi)縱向受力鋼筋一致。為保證柱插筋的準(zhǔn)確就位，在基礎(chǔ)高度范圍內(nèi)至少設(shè)置2根箍筋；因本例中基礎(chǔ)高度較大，為了防止鋼筋在自重下發(fā)生彎曲，須在基礎(chǔ)高度范圍內(nèi)再增加一道箍筋。插筋應(yīng)按照上部結(jié)構(gòu)圖紙施工，伸入基礎(chǔ)頂面的尺寸應(yīng)同時(shí)保證搭 接位置位于受力較小處和施工方便。 （注：由于本樣例豎向力的偏心較小，基礎(chǔ)的長(zhǎng)寬比取為1，但柱截面為400×500mm，由此導(dǎo)致）MI?MII。 二、樁基礎(chǔ)部分 某二級(jí)建筑樁基,柱截面尺寸為400mm×500mm,作用在基礎(chǔ)頂面的以永久荷載為主的基本組合內(nèi)力值.1 kN、M?228.6 kN·為:N?2728m（注：與前述值不一致，課程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)一致）、V?105.9kN。 cc作用在基礎(chǔ)頂面的標(biāo)準(zhǔn)組合內(nèi)力值為：Nkm、Vkc?84.72kN。擬采用?2182.48kN、Mk?182.88kN·cccφ350的鋼筋混凝土灌注樁，承臺(tái)及樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25，配筋為HRB335級(jí)鋼筋。地基參數(shù)如下： ①人工填土，厚1.0米，在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮該土層的正摩阻力和負(fù)摩阻力。②軟塑填土，厚4.5米，樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsk?45kPa。 ③硬塑粉質(zhì)粘土，厚2.5米, 樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsk?80kPa。 ④中密礫砂，層厚滿足持力層要求且無軟弱夾層，樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsk?100kPa，樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk?3000kPa。 試進(jìn)行上述基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)時(shí)不考慮群樁效應(yīng)） 222 解：ft?1.27N/mm，fc?11.9N/mm，fy?300N/mm（1）樁身承載力計(jì)算 從上述地基參數(shù)可以看出，可以選擇砂礫層作為樁的持力層，按入砂礫層2米計(jì)算： Quk?qqkAp??p?qsikli ?0.35? ?3000????????0.35??45?4.5?80?2.5?100?2??875kN 2??Q取Ra=uk?437 kN，（注：實(shí)際施工時(shí)若無相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，須先作試樁并經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證滿足上述要求2后方可進(jìn)行大規(guī)模工程樁的施工。） 樁身承載力驗(yàn)算： 2?350?3?cApfc?0.60??????11.9?687?10N ?2??687kN?1.35Ra?1.35?437?590kN 故單樁承載力由側(cè)阻力及樁端阻力控制。（2）承臺(tái)下樁數(shù)的確定 從前述地基情況可以看出,基本上不存在承臺(tái)與地基的相互作用,故Fk?Nk?Gk。 c2Nkc2182.48 樁數(shù)估算 n???5.1 Ra437 樁數(shù)取整數(shù)6根，埋深按規(guī)范《GB5007-2011》，宜大于24m/18=1.33m，取為1.40m。 取樁距：S=3d=3?350?1050mm 承臺(tái)長(zhǎng)邊尺寸為：350?2?(3?350)?350?2800mm 承臺(tái)短邊尺寸為：350?3?350?350?1750mm Gk?20?2.8?1.75?1.4?137.2kN cm Mk?Mk?Vkc?H0?182.88?84.72?0.6?233.71kN·cFk?Nk?Gk?2182.48?137.2?2319.68kN 樁在標(biāo)準(zhǔn)組合下的反力驗(yàn)算: Fk2319.68??386.61kN ?1.2Ra?1.2?437?524.4kN ?386.61?Nkmin?Nk??386.61?Mk?xmax 2?xi233.71?1.05?386.61?55.64?330.97kN?0 24?1.05從上述驗(yàn)算可知,當(dāng)樁數(shù)為6時(shí)樁的承載力能滿足柱腳內(nèi)力要求。 （3）基本組合下反力驗(yàn)算 承臺(tái)下設(shè)計(jì)100mm厚C15混凝土墊層，取承臺(tái)厚度H0?600mm，樁入承臺(tái)50mm。由于承臺(tái)鋼筋必然在樁頂之上，保護(hù)層厚度必然不會(huì)小于50mm，對(duì)于有墊層的承臺(tái)鋼筋最小保護(hù)層厚度為40mm，故本承臺(tái)保護(hù)層厚度取為50mm。h0?600?50?20/2?540mm Nc?1.35Gk2728.1?1.35?137.2N???485.56kN n6Mc?VcH0xi Nmax?N?2?xi???485.56? Nmin?228.6?105.9?0.6??1.05?485.56?67.2?555.12kN ?M?N??VcH0xi 2?xi?228.6?105.9?0.6??1.05?485.56?69.56?416kN ?485.56?4?1.052c?4?1.052 （4）承臺(tái)受沖切驗(yàn)算 電算確定承臺(tái)厚度 將圓樁等效為方樁的邊長(zhǎng)為：0.8×350mm=280mm a0x?1050?500/2?280/2?660mm，a0y?1050/2?400/2?280/2?185mm 按整體沖切要求，可用程序求解承臺(tái)厚度，具體的MATLAB程序如下： %cap_thinkness.m %滿足柱對(duì)承臺(tái)整體沖切承載力要求的承臺(tái)最小厚度直接求解程序 clear format bank,format compact disp('滿足柱對(duì)承臺(tái)整體沖切承載力要求的承臺(tái)最小厚度直接求解程序')bc=input('輸入柱截面寬度mm：');hc=input('輸入柱截面高度mm：');a0x=input('輸入承臺(tái)x方向沖跨mm：');a0y=input('輸入承臺(tái)y方向沖跨mm：');Fl=input('輸入荷載效應(yīng)基本組合下作用于沖切破壞錐體上的沖切力kN:');Fl=1000*Fl;Bhp=input('輸入承臺(tái)受沖切承載力截面高度影響系數(shù)：');ft=input('輸入承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm2:');d=input('輸入承臺(tái)鋼筋直徑mm：');c3=0.2*((bc+a0y)+(hc+a0x));c2=a0y*(bc+a0y)+a0x*(hc+a0x)-Fl/(42*Bhp*ft);c1=-Fl*(a0x+a0y)/(8.4*Bhp*ft);c0=-Fl*a0x*a0y/(1.68*Bhp*ft);p=[c3,c2,c1,c0];c=roots(p);for k=1:3 if(isreal(c(k))&(real(c(k))>0))h0=c(k);h0=round(h0+0.5);end end if(a0x>h0)&(a0y 程序運(yùn)算結(jié)果如下： 滿足柱對(duì)承臺(tái)整體沖切承載力要求的承臺(tái)最小厚度直接求解程序 輸入柱截面寬度mm：400 輸入柱截面高度mm：500 輸入承臺(tái)x方向沖跨mm：660 輸入承臺(tái)y方向沖跨mm：185 輸入荷載效應(yīng)基本組合下作用于沖切破壞錐體上的沖切力kN:2728.1 輸入承臺(tái)受沖切承載力截面高度影響系數(shù)：1 輸入承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm2:1.27 輸入承臺(tái)鋼筋直徑mm：20 承臺(tái)最小厚度h為:596mm 承臺(tái)x向沖跨比_應(yīng)在0.25到1.0之間_為: 1.00 承臺(tái)y向沖跨比_應(yīng)在0.25到1.0之間_為: 0.35 承臺(tái)抗沖切承載力為:2731kN 承臺(tái)沖切力為:2728kN 按上述計(jì)算結(jié)果取承臺(tái)厚度為600mm，為了保證角樁沖切承載力的要求，承臺(tái)不設(shè)計(jì)成錐形；又由于承臺(tái)下樁數(shù)較少，承臺(tái)也不設(shè)計(jì)成階梯型而做成等厚度承臺(tái)。 a．柱對(duì)承臺(tái)沖切驗(yàn)算 φ350化成0.8?350?280mm邊長(zhǎng)的方樁。 a280ox?1050?2?5002?660mm a1750280400oy?2?350?2?2?185mm 因?yàn)閍280ox?1050?2?5002?660mm?h0?540mm 在計(jì)算?ox時(shí)?。篴ox?h0?540mm ??aox0h?.54ox54?1.00 00.?0.840.84ox????0.70 ox?0.21.00?0.20?a0.185oy?oyh?540?0.34??0.2，1.0? 00.?0.840.84oy???34?0.2?1.56 oy?0.20.F?l??Nc?1.35Gk??0??2728.1?1.35?137.2??0?2913.36kN 2?ox?bc?aoy???oy?hc?aox???hpfth0 ?2?0.7??400?185??1.56??500?540???1.0?1.27?540 ?3100.08?103N?3100.08kN>Fl?2913.36kN 柱對(duì)承臺(tái)的沖切滿足規(guī)范要求。b．角樁對(duì)承臺(tái)的沖切 c1?c2?350?2802?490mm a1x?a0x?660mm 因?yàn)閍1x?660mm?h0?540mm 在計(jì)算?1x時(shí)?。篴1x?h0?540mm ?1x1x?ah?0.54.54?1 00a1y?a0y?185mm，?1y??0y?0.34 ?0.560.561x??0.2?1?0.2?0.47 1x??0.560.561y????1.04 1y?0.20.34?0.2?????c?a1y?????ca1x??1x?22??1y??1?2????????hpfth0 ? ?185?540??????0.47??490??1.04?490??????1.0?1.27?540 2?2??????786.91?103N?Nmax?555.12kN 樁對(duì)承臺(tái)的沖切滿足規(guī)范要求。 （5）承臺(tái)受剪切承載力驗(yàn)算 ax?a0x?660mm,?x?ax0.66??1.2??0.3，3? h00.54?x?1.751.75??0.795 ?x?1.01.2?1.0?hs????1.098?1，取?hs?1 ?h????550???0??hs?xftb0h0?1.0?0.795?1.27?1750?540?1707.24?103N ?1707.24kN?2Nmax?2?555.12?1110.24kN 故x方向承臺(tái)抗剪滿足規(guī)范要求。 對(duì)于y方向的抗剪，由于y方向剪跨比較x方向剪跨比小很多導(dǎo)致抗剪能力的增強(qiáng)，另外y向的單樁抗剪截面積（2800/3=933mm>1750/2=875mm）大，再加上y向單樁平均受力小于x向單樁平均受力，故y向抗剪不必驗(yàn)算，自然滿足規(guī)范要求。（6）承臺(tái)受彎承載力計(jì)算 m My??Niyi?2?555.12??1.050?0.250??888.19kN·（7）配筋設(shè)計(jì) 考慮到樁入承臺(tái)尺寸的不整齊，配筋計(jì)算有效高度應(yīng)適當(dāng)減小10～20mm。m Mx??Niyi?3?485.56??0.525?0.200??473.42kN·?800?14?800?14Mx473.42?106Asx???3308.32mm2 0.9fyhox0.9?300?530每延米配筋為Asx/2.80?3308.32/2.80?1181.54mm2/m 配Ф14@130,實(shí)際為1184mm2/m Asy?My0.9fyh0y888.19?106??6091.84mm2(同前例，在彎矩較大方向上的鋼筋布置于下部，有0.9?300?540利于增加有效高度，達(dá)到節(jié)約鋼筋的目的） 每延米配筋為Asy/1.75?6091.84/1.75?3481.05mm2/m 配Ф25@140,實(shí)際為3506mm2/m 青海大學(xué)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 課 程： 《基礎(chǔ)工程》 課程設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 題 目： 獨(dú)立基礎(chǔ)和雙柱聯(lián)合基礎(chǔ) 指 導(dǎo) 教 師： 張 吾 渝 專 業(yè) 年 級(jí)： 2010級(jí)土木工程專業(yè) （建筑方向）建筑（1）班 所在學(xué)院和系： 土木工程學(xué)院 設(shè) 計(jì) 者： 童 守 珍 學(xué) 號(hào)： 1000506007 日 期： 2013年5月 青海大學(xué)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì) 前 言 《基礎(chǔ)工程》是《土力學(xué)》的后繼課程，本課程是一本獨(dú)立的課程,但是又于《土力學(xué)》教材的內(nèi)容密切結(jié)合。我國(guó)改革開放以來，大規(guī)模的現(xiàn)代化建設(shè)的需要以及國(guó)際上的科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，基礎(chǔ)工程領(lǐng)域內(nèi)取得了許多新的成就，在設(shè)計(jì)與施工領(lǐng)域涌現(xiàn)了許多新成熟的成果和觀點(diǎn)。本次課程設(shè)計(jì)，就是基于這樣的基礎(chǔ)，在老師以及同學(xué)幫助下，我學(xué)會(huì)了獨(dú)立基礎(chǔ)和雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，這隊(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)有很大的幫助。 本設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)工程課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)和提高學(xué)生的基本技能，啟發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)工作情況的認(rèn)識(shí)和鞏固所學(xué)的理論知識(shí)具有重要作用。 本設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)層次，獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及其荷載配筋計(jì)算、雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及荷載配筋計(jì)算，最后是地梁的設(shè)計(jì)。 由于編者水平，本設(shè)計(jì)中還存在很多錯(cuò)誤和不足，敬請(qǐng)廣大老師和讀者批評(píng)指正。 編 者 2013年5月 青海大學(xué)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì) 目 錄 一、《土力學(xué)基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………… 1 1.工程概況……………………………………………………………… 1 2.地質(zhì)資料……………………………………………………………… 1 3.上部荷載……………………………………………………………… 1 4.設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………… 1 5.設(shè)計(jì)步驟……………………………………………………………… 1 二.根據(jù)底層柱網(wǎng)平面圖可知柱截面尺寸………………………………… 2 三.B-9軸處柱下設(shè)計(jì)鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)……………………………… 2 3.1 初步確定基礎(chǔ)尺寸………………………………………………… 2 3.2 驗(yàn)算荷載偏心距e………………………………………………… 2 3.3 驗(yàn)算基底的最大壓力Pkmax………………………………………… 2 3.4 計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值…………………………………………… 2 3.5 基礎(chǔ)高度 ………………………………………………………… 3 3.6 配筋計(jì)算 ………………………………………………………… 3 四.鋼筋混凝土雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)………………………………………… 5 4.1 確定基底尺寸……………………………………………………… 5 4.2 計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)力……………………………………………………… 6 4.3 確定基礎(chǔ)高度…………………………………………………………6 4.4 抗沖切承載力驗(yàn)算……………………………………………………6 4.5 抗剪切強(qiáng)度的驗(yàn)算……………………………………………………7 4.6 配筋計(jì)算 ……………………………………………………………7 五.柱間地梁設(shè)計(jì)………………………………………………………………8 5.1 外墻地梁設(shè)計(jì)…………………………………………………………8 5.2 內(nèi)墻地梁設(shè)計(jì)…………………………………………………………9 六.施工圖的繪制………………………………………………………………9 七.參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………9 八.課程設(shè)計(jì)感想 ……………………………………………………………9 青海大學(xué)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)計(jì)算書任務(wù)書 一、《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 工程概況： 某中學(xué)五層教學(xué)樓，全框架結(jié)構(gòu)，底層柱網(wǎng)平面如圖所示。2 地質(zhì)資料： 自上而下：第一層：素填土，厚2.5m，γ?17.8kN/m3； 第二層：砂礫石，厚7.0m，γ?18.7kN/m3。上部荷載：⑨軸處 3.1 外柱：B軸，基礎(chǔ)承受上部荷載M?64kN?m，F(xiàn)?3240kN； D軸，基礎(chǔ)承受上部荷載M?109kN?m,F?2471kN，； 3.2 內(nèi)柱：C軸，基礎(chǔ)承受荷載上部荷載M?138kN?m，F(xiàn)?3055kN。4 設(shè)計(jì)要求： 4.1 設(shè)計(jì)柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)、兩柱聯(lián)合基礎(chǔ)； 4.2 繪制基礎(chǔ)平面布置圖、基礎(chǔ)詳圖并編寫計(jì)算說明書。5 設(shè)計(jì)步驟： 5.1 根據(jù)持力層承載力特征值fak?350kPa確定持力層承載力設(shè)計(jì)值；5.2 按持力層承載力特征值確定基底尺寸； 5.3 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5.4 必要時(shí)驗(yàn)算地基沉降量； 5.5 繪制施工圖。設(shè)計(jì)時(shí)間：2013年4月29日～5月15日。 土木工程學(xué)院10級(jí)建筑（1）班 青海大學(xué)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì) Pj?F3240??405kPa ，凈偏心距：e?M?64?0.019m，F(xiàn)3240bl2?4基底最大和最小凈反力設(shè)計(jì)值 PjmaxPjmin??Fbl(1?6el)?405?(1?6?0.0194)??416.5kPa393.5kPa 3.5 基礎(chǔ)高度 采用C235混凝土，HRB400級(jí)鋼筋，查得ft?1.57N/mm,fy?360N/mm2 3.5.1 柱邊截面 取h?700mm,as?40mm,取h0?660mm，bc?2h0?0.6?2?0.66?1.92m?b?2m，P???(l?achbb2?jmax?22?0)b?(2?c2?h0)???416.5???420.6?(2?0.62?0.66)?2?(?2?2?0.66)2?? ?865.6kN0.7?hpft(bc?h0)h0?0.7?1.0?1570?(0.6?0.66)?0.66 ?913.9kN?856.6kN(可以)基礎(chǔ)分兩階，下階h1?400mm,h01?360mm，取l1?2m,b1?1m ，3.5.2 變階處截面 b1?2h01?1?2?0.36?1.72m?b?2m，P?ll?hbb2?jmax???(2?1201)b?(2?12?h01)??沖切力：?416.5????(42?22?0.36)?2?(21?2?2?0.36)2?? ?524.9kN0.7?hpft(b1?h01)h01抗沖切力：?0.7?1.0?1570?(0.6?0.36)?0.36 ?538.1kN?524.9kN3.6 配筋計(jì)算 3.6.1 計(jì)算基礎(chǔ)長(zhǎng)邊方向的彎矩設(shè)計(jì)值，取???截面 土木工程學(xué)院10級(jí)建筑（1）班 青海大學(xué)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì) ???284.4?106?s?????1330.2mm2 0.9fyh010.9?360?660?V??V截面 ??V??1Pj(b?b1)2(2l?l1)241?405?(2?1)2?(2?4?2)24?168.75kN?m?s?V??V168.75?106???1446.7mm2 0.9fyh010.9?360?360比較?s??和?s?V,應(yīng)按?s?V配筋，現(xiàn)于4m寬度范圍內(nèi)按構(gòu)造配14?12@250，實(shí)配面積為?s?1582mm2 四.柱下鋼筋混凝土雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 4.1確定基地尺寸（對(duì)稱） 由架柱梁定位平面可知：l1?2700mm 1212l0?(~)l1?(~)?2700?900mm~1800mm 取l0?1300mm 3333則l?l1?2l0?2700?2?1300?5300mm ?k??1??2?(F1?F2)偏心距：e?l12.7?138?109?(3055?2471)??1035.4kN?m 22?k1035.4??0.187m F1?F23055?2471F1?F23055?2471??2.24m l(fa??Gd)5.3?(514.56?20?2.5)底面寬度為：b?因偏心擴(kuò)大，取b?2.4?3m，不需要進(jìn)行深度修正 所以基底尺寸為：b?l?2.4m?5.3m FK?GK?3055?2471?20?5.3?2.4?2.5持力層強(qiáng)度驗(yàn)算：? 5.3?2.4?484.4kPa?fa?514.56kPaPK? 土木工程學(xué)院10級(jí)建筑（1）班 青海大學(xué)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì) ?l?(ac?2h0)(bc?2h0)?(0.6?2?0.66)?(0.6?2?0.66)?3.686m2bm1?2(ac?bc)?4h0?2?(600?600)?4?660?5040mm Fl?F1?Pj?l?3055?434.4?3.686?1453.8kN 0.7ft?hpbm1h0?0.7?1.43?1.0?5040?660?3329.73kN?fl?1453.8kN 滿足4.4.2 變階處抗沖切驗(yàn)算 ?l?(l1?2h01)(b1?2h01)?(1.4?2?0.36)?(1,4?2?0.36)?4.49m2bm1?2(l1?b1)?4h01?2?(1400?1400)?4?360?7040mm Fl?F1?Pj?l?3055?434.4?4.49?1104.5kN 0.7ft?hpbm1h01?0.7?1.43?1.0?7040?360?2536.9kN?fl?1104.5kN 4.5 抗剪切強(qiáng)度驗(yàn)算 4.5.1 柱邊抗剪切強(qiáng)度驗(yàn)算 V?F1?bPcj(l0?a2?h?3055?1042.6?(1.3?0.60)2?0.66)?698.7kN 0.7ft?hpbh0?0.7?1.43?1.0?2400?660?1585.58kN?V?698.7kN 滿足 4.5.2 變階處抗剪切強(qiáng)度驗(yàn)算 V?F11?bPj(l0?l2?h?(1.3?1.401)?3055?1042.62?0.36)?594.5kN 0.7ft?hpbh01?0.7?1.43?1.0?2400?360?864.86kN?V?594.5kN 滿足 4.6 配筋計(jì)算 4.6.1 基底縱向鋼筋 ????max880.99?106s0.9f??660?4119.8mm2 yh00.9?360 土木工程學(xué)院10級(jí)建筑（1）班 青海大學(xué)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì) 實(shí)配：2?20 ?s?628mm2 箍筋 ?8@10 05.2 內(nèi)墻地梁設(shè)計(jì)：l?6.9m，設(shè)混凝土保護(hù)層as?35mm 荷載設(shè)計(jì)值：q?1.35???3.9?0.2?7.5?0.3?0.6?25??13.97kN/m 彎矩：??11ql??13.97?6.92?83.14kN?m 88?83.14?106受力筋：?s???454.16mm2 0.9fyh00.9?360?5650實(shí)配：2?18 ?s?509mm2 箍筋 ?8@10 六.繪制施工圖（附） 包括：基礎(chǔ)平面布置圖(1:100) 基礎(chǔ)詳圖(1:20) 地梁剖面圖(1:10)七.參考文獻(xiàn) [1]華南理工大學(xué) 浙江大學(xué) 湖南大學(xué).《基礎(chǔ)工程》第二版 中國(guó)建筑出版社2011 [2]劉立新 葉燕華.《混凝土結(jié)構(gòu)原理》第2版 武漢理工大學(xué)出版社 2012 [3]重慶大學(xué) 同濟(jì)大學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué).《土木工程施工》（上冊(cè))中國(guó)建筑出版社 2012 [4]何斌 陳錦昌.《建筑制圖》第五版 高等教育出版社 2010 八.課程設(shè)計(jì)感想 課程設(shè)計(jì)任務(wù)下發(fā)后我們?cè)诶蠋煹闹v解下開始對(duì)本次設(shè)計(jì)的步驟有了初步了解，之后就是認(rèn)真反復(fù)的復(fù)習(xí)老師所講的基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)知識(shí)，另外又通過網(wǎng)絡(luò)或者書籍查閱有關(guān)規(guī)范，有條不紊的開始做設(shè)計(jì)。首先，我是報(bào)的很積極的態(tài)度對(duì)待本次設(shè)計(jì)，因?yàn)椋@樣的經(jīng)歷會(huì)對(duì)今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至工作都會(huì)有很大的幫助者。所以，我很認(rèn)真的做每一步，反反復(fù)復(fù)的修改，一點(diǎn)點(diǎn)的將其輸入到電腦里。在做設(shè)計(jì)期間，遇到很多很多問題，我發(fā)現(xiàn)我所學(xué)的知識(shí)還掌握的不牢固，經(jīng)過一段時(shí)間的努力，本人在張吾渝老師的帶領(lǐng)下，在大家的相互幫助下，順利的完成了本次的《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》的課程設(shè)計(jì)。通過此次課程設(shè)計(jì)我掌握了更多電腦運(yùn)用的方法和技巧給大四的時(shí)候做畢業(yè)設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn), 在此，首先要感謝張吾渝老師在本學(xué)期的悉心教誨，感謝她把知識(shí)無私的傳授給我們，感謝她在本次設(shè)計(jì)中提供的詳細(xì)解答，使我對(duì)此次課程設(shè)計(jì)有了更深的了解和掌握。同時(shí)，也要感謝許多同學(xué)的幫助,對(duì)于老師和同學(xué)的幫助和指導(dǎo)我表示誠(chéng)摯的謝意.童守珍 土木工程學(xué)院10級(jí)建筑（1）班 獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)資料 10號(hào)A軸柱底荷載： ①柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值： FK?1598KN,MK?365KN?m,Vk?120KN;② 柱底荷載效應(yīng)基本組合值： F?2078KN,M?455KN?m,V?156KN。持力層選用 ③ 號(hào)粘土層，承載力特征值 fak?180KPa，框架柱截面尺寸500mm?500mm，室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差450mm。 二、獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 1、選用基礎(chǔ)材料：C30混凝土，HRB335鋼筋，預(yù)計(jì)基礎(chǔ)高度0.8m。 2、基礎(chǔ)埋深選擇：根據(jù)任務(wù)書要求和工程地質(zhì)資料，第一層土：雜填土，厚0.5m，含部分建筑垃圾; 第二層土：粉質(zhì)粘土，厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值 第三層土：粘土，厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值 第四層土：全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，厚2.7m，承載力特征值 地下水對(duì)混凝土無侵蝕性，地下水位于地表下1.5m。 取基礎(chǔ)底面高時(shí)最好取至持力層下0.5m，本設(shè)計(jì)取第三層土為持力層，所以考慮 取室外地坪到基礎(chǔ)底面為0.5+1.2+0.5=2.2m。由此得基礎(chǔ)剖面示意圖如下： ffak?130KPa;?180KPa; akfak?240KPa; 3、求地基承載力特征值 fa 根據(jù)粘土e=0.58,IL?0.78,查表2.6得?b?0.3,?d?1.6 基礎(chǔ)以上土的加權(quán)平均重度 ?m?18?0.5?20?1?10?0.2?9.4?0.5?16.23KN/3 m2.2 持力層承載力特征值 fa（先不考慮對(duì)基礎(chǔ)寬度修正） fa?fak??d?(d?0.5)?180?1.6?16.23?(2.2?0.5)?224.15KPa m（上式d按室外地面算起） 4、初步選擇基礎(chǔ)尺寸 取柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Fk?1598KN,MK?365KN?m,Vk?120KN 計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重Gk時(shí)的基礎(chǔ)埋深d?(2.2?2.65)?2.425m 基礎(chǔ)底面積： 12A0?f???daGFk?15982?8.75m 224.15?0.7?10?1.725?20 由于偏心不大，基礎(chǔ)面積按20％增大，即： A?1.2?A0?1.2?8.75?10.08m2 2初步選定基礎(chǔ)底面面積A?l?b?3.8?2.8?10.64m，且b=2.1m<3m不需再對(duì)fa進(jìn)行修正。 5、驗(yàn)算持力層地基承載力 回填土和基礎(chǔ)重： Gk??G?d?A?(0.7?10?1.725?20)?10.64?441.56KN 偏心距： ek0.8k?FM?365?120??0.226m 基地最大壓力： P6ekk?Fk?GkmaxA(1?10.6456l)?1598?441.(1?6?30..8216) ?260.1KPa?1.2fa(?268.98KPa) 所以，最后確定基礎(chǔ)地面面積長(zhǎng)3.8m。寬2.8m。 6、計(jì)算基底凈反力 取柱底荷 載 效 應(yīng) 基 本 組 合設(shè) 計(jì) 值F?2078KN,M?455KN?m,V?165KN.凈偏心距 e455?156?0.n,0?MN?20788?0.28m 基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力 ： Pn,max?F1?6en,02078n,minlb(l)?(1?6?0.28)?281.64KPa3.8?2.83.8108.96KPa 7、基礎(chǔ)高度 柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗(yàn)算（見圖2） ： l?3.8m,b?2.8m,at?bc?0.5m,ac?0.5m.初步選定基礎(chǔ)高度h?800mm,分兩個(gè)臺(tái)階，每階高度均為400mm的。h0?800?(40?10)?750mm（有墊層）。 a?a?2h?0.5?2?0.75?2m bt0bat?am?ab2?500?2000?1250mm 2因偏心受壓,Pn取Pn，max?281.64KPa 沖切力： 因 b?2.8m?bc?2h0?0.5?2?0.75?2m（即：沖切在地面范圍內(nèi)） bbac?[(??)b?](??)hFPh0222222.10.53.80.5??0.75)] ?281.64[(2?2?0.75)?2.8?(22lcln,max02?664.67KN抗沖切力： 0.7?hpftamh0?0.7?1.0?1.43?103?1.25?0.75?938.44KN?664.67KN,滿足要求！ 8、變階處抗沖切驗(yàn)算 ?b?1.5m,a?2.0m,h?400?50?350mma a?a?2h?1.5?2?0.35?2.2m?b?2.8mt1101bt0取ab=2.2m am?a1.5?2.2a???1.85m t2b沖切力： Fl?l?a1?b[()b?(?1?h01)]Pn,max22h01222b2 ?281.64[(3.8?2?0.35)?2.8?2.80.5(??0.35)] 2222?408.38KN抗沖切力： 0.7?hpftamh01?0.7?1.0?1.43?103?1.85?0.35?648.15KN?408.38KN 滿足要求。 9、配筋計(jì)算 選用HRB335級(jí)鋼筋，（1） 基礎(chǔ)長(zhǎng)邊方向 1—1截面（柱邊） 柱邊凈反力： fy?300Nmm 2l?ac(p???Pn,IPnmin2lPn,min)n,max3.8?0.5?108.96?(281.64?108.96) 2?3.8?206.66KPa懸臂部分凈反力平均值： 1(1(281.64?206.66)?244.15KPa ?)?2Pn,maxpn,I彎矩： ??221??Pn,maxPn,I?(l?)(2b?)?1?244.15?(3.8?0.5)?(2?2.8?0.5)?bc24ac? MI24? 2???675.78KN?m6675.78?2M10I???3337.2mm AS,10.9f0.9?300?750yh0 III—III截面(變階處) l?a1(Pn,max?Pn,min)Pn,Ⅲ2l3.8?2.0(281.64?108.96) ?108.96?2?3.8?240.74KPa?Pn,min? ??21??Pn,maxPn,Ⅲ（?l?a1)(2b?)?b1MⅢ24??2??2?1?281.64?240.74?(3.8?2.0)?(2?2.8?1.5)242?250.35KN?m250.35?102MⅢ ???2649mmAS,Ⅲ0.9fyh010.9?300?350比較AsⅠ 和As,Ⅲ，應(yīng)AsⅠ按配筋 ，實(shí)際配 16@180 ，則鋼筋根數(shù)： 62800?40?2n??1?17,180 As?201.1?17?3418.7mm2（2）基礎(chǔ)短邊方向 因?yàn)樵摶A(chǔ)受單向偏心荷載作用，所以，在基礎(chǔ)短邊方向的基底反力可 按均布分布計(jì)算，取 11Pn?(pn,max?pn,min)?(281.64?108.85)?261.19KPa 22彎矩： II-II截面： 21?Pn,max?Pn,min??(b?bc)(2l?ac)M??24?2??21?261.19?(2.8?0.5)?(2?3.8?0.5) ?24?466.32KN?m466.32?106MI??2303mm2 AS,??0.9fyh00.9?300?750IV-IV截面(變階處)M?V1?Pn,max?Pn,min?2???b?b1)(2l?a1)（24?2?21281.64?108.96???(2.8?1.5)?(2?3.8?2)242?176.5KN?mAS,IV176.5?102MⅢ???1868mm 0.9fyh010.9?300?3506比較AS,II 和AS,IV，應(yīng)AS,II按配筋 ，實(shí)際配 22 12@180 則鋼筋根數(shù)： 3800?40?2n??1?2218010、基礎(chǔ)詳圖配筋大樣圖： 見施工圖 三、B、C兩軸計(jì)算 2?113.1?22?2488.2mmAs1、由任務(wù)書得：10號(hào)B軸柱子基底荷載為 ： B軸：Fk?2205KN,Mk?309KN?m,Vk?117KN; 試取 A'0?l?b?4?3.6?14.4m 持力層承載力特征值： f?f???(b?3)???(d?0.5)aakbdm ?180?0.3?9.4?(3.6?3)?1.6?16.23?(2.2?0.5) ?225.84KPa 基礎(chǔ)底面積： 22052 ???11.96mA0fa??G?d225.84?0.7?10?1.725?20Fk 基礎(chǔ)面積按20％增大，即： A?1.2?A0?1.2?11.96?14.35m2 2初步選定基礎(chǔ)底面面積A?l?b?4?3.6?14.4m 2、驗(yàn)算持力層地基承載力 回填土和基礎(chǔ)重： Gk??G?d?A?(0.7?10?1.725?20)?14.4?597.6KN 309?117?0.8lMk 偏心距： ek???0.145m??0.8m ?597.66Fk?Gk220P>0，滿足要求。 kmin 基地最大壓力： Al14.44.8?229.9KPa?1.2fa?1.2?224.15?268.98KPaPkmax?G6e2205?597.66?0.145F?(1?)?(1?)kkk 所以，最后確定基礎(chǔ)地面面積長(zhǎng)4m；寬3.6m。 3、計(jì)算基底凈反力 取柱底荷載效應(yīng) 基本組合設(shè)計(jì)值： F?2866KN,M?402KN?m,V?153KN.凈偏心距 ： en,0?M402?153?0.8??0.183m N2866 基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力 ： Pn,maxn,minF1?6en,028666?0.183244.56KPa ?()?(1?)?153.50KPalbl4.0?3.64.84、基礎(chǔ)高度 柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗(yàn)算（見圖3） l?4.0m,b?3.6m,at?bc?0.5m,ac?0.5m.初步選定基礎(chǔ)高度h?800mm,分兩個(gè)臺(tái)階，每階高度均為400mm的。h0?800?(40?10)?750mm（有墊層）。 a?a?2hbt0?0.5?2?0.75?2m?b?3.6m 取ab?2m at?amn?ab2?500?2000?1250mm 2P取Pn，max?244.56KPa 沖切力： 因 b?2.8m?bc?2h0?0.5?2?0.75?2m（即：沖切在地面范圍內(nèi)） Flblat?Pn,max[(??h0)b?(?bc?h0)]2222223.60.534.00.5?244.56[(??0.75)?3.6?(??0.75)]2222?723.90KN抗沖切力： 0.7?hp ftamh0?0.7?1.0?1.43?10?1.25?0.75?938.44KN?732.90KN39 滿足要求！ 5、變階處抗沖切驗(yàn)算 at?b1?1.5m,a1?2.0m,h01?400?50?350mm ab?at?2h01?1.5?2?0.35?2.2m?b?3.6m 取ab=2.2m am?a1.5?2.2a???1.85m t2b沖切力： Flbb1la1?Pn,max[(??h01)b?(??h01)]2222223.60.54.02?281.64[(??0.35)?3.6?(??0.35)]2222?452.44KN抗沖切力： 0.7?hpftamh01?0.7?1.0?1.43?10?1.85?0.35?648.15KN?452.44KN3滿足要求。 6、由任務(wù)書得：10號(hào)C 軸柱子基底荷載為 ： C軸：Fk?1727KN,Mk?428KN?m,Vk?114KN; 試取 A'0?l?b?4?3.6?14.4m 由A軸計(jì)算得持力層承載力特征值： 2f??224.15KPa a12計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重Gk時(shí)的基礎(chǔ)埋深d?(2.2?2.65)?2.425m 基礎(chǔ)底面積： 17272 ???9.46mA0fa??G?d224.15?0.7?10?1.725?20Fk 由于偏心不大，基礎(chǔ)面積按20％增大，即： A?1.2?A0?1.2?9.46?11.35m2 初步選定基礎(chǔ)底面面積A?l?b?3.8?3?11.4m，且b=3m不需再對(duì)進(jìn)行修正。 7、驗(yàn)算持力層地基承載力 回填土和基礎(chǔ)重： faGk??G?d?A?(0.7?10?1.725?20)?11.4?473.1KN 428?114?0.8lMk 偏心距： ek???0.236m??0.633m 6Fk?Gk1727?473.10 P>0，滿足要求。 kmin 基地最大壓力： Al11.43.8?264.91KPa?1.2fa?1.2?224.15?268.98KPaPkmax?G6e1727?473.106?0.236F?(1?)?(1?)kkk 所以，最后確定基礎(chǔ)地面面積長(zhǎng)3.8m；寬3.0m。 8、計(jì)算基底凈反力 取柱底荷載效應(yīng) 基本組合設(shè)計(jì)值： F?2245KN,M?557KN?m,V?149KN.凈偏心距 ： en,0?M557?149?0.8??0.301m N2245 基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力 ： Pn,maxn,minF1?6en,022456?0.301290.52KPa ?()?(1?)?103.34KPalbl3.8?3.03.89、基礎(chǔ)高度 柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗(yàn)算（見圖3） l?3.8m,b?3.0m,at?bc?0.5m,ac?0.5m.初步選定基礎(chǔ)高度h?800mm,分兩個(gè)臺(tái)階，每階高度均為。h?800?(40?10)?750mm（有墊層）0400mm的。 a?a?2hbt0?0.5?2?0.75?2m?b?3.0m 取ab?2m at?amn?ab2?500?2000?1250mm 2P取Pn，max?290.52KPa 沖切力： 因 b?3.0m?bc?2h0?0.5?2?0.75?2m（即：沖切在地面范圍內(nèi)） Flblatb?Pn,max[(??h0)b?(?c?h0)]2222223.00.53.80.5?290.52[(??0.75)?3.0?(??0.75)]2222?711.77KN抗沖切力： 0.7?hpftamh0?0.7?1.0?1.43?103?1.25?0.75?938.44KN?711.77KN滿足要求！ 10、變階處抗沖切驗(yàn)算 at?b1?1.5m,a1?2.0m,h01?400?50?350mm ab?at?2h01?1.5?2?0.35?2.2m?b?3.0m 取ab=2.2m at?am?ab2?1.5?2.2?1.85m 沖切力： Fl?Pn,max[(bl?a1?h01)b?(?b1?h01)]222222?290.52[(3.00.53.82??0.35)?3.0?(??0.35)]2222?432.87KN抗沖切力： 0.7?hpftamh01?0.7?1.0?1.43?10?1.85?0.35?648.15KN?432.87KN3 滿足要求。 根據(jù)以上計(jì)算，可以繪制出基礎(chǔ)平面布置圖和A軸柱子基礎(chǔ)大樣圖。見基礎(chǔ)平面布置圖。 08級(jí)土木工程專業(yè)1、2班基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 ————樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)資料 1、某建筑場(chǎng)地在鉆孔揭示深度內(nèi)共有6個(gè)土層，各層土的物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)見表1。土層穩(wěn)定混合水位深為地面下1.0m，地下水水質(zhì)分析結(jié)果表明，本場(chǎng)地下水無腐蝕性。 建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，已知上部框架結(jié)構(gòu)由柱子傳來的荷載（作用在柱底即承臺(tái)頂面）： Vk?3200kN,Mk?400kNm，H = 50kN； 柱的截面尺寸為：400×400mm； 承臺(tái)底面埋深：d=1.5m。 2、根據(jù)地質(zhì)資料，以第4層粉質(zhì)粘土為樁尖持力層，采用鋼筋混凝土預(yù)制樁 3、承臺(tái)設(shè)計(jì)資料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為fc?9600kPa，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為ft?1100kPa，鋼筋采用HRB335級(jí)鋼筋，鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy?300N/mm4、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(GJG94-2008) 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： 1、按照持力層埋深確定樁長(zhǎng)，按照長(zhǎng)徑比40-60確定樁截面尺寸； 2、計(jì)算單樁豎向承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值和特征值； 3、確定樁數(shù)和樁的平面布置圖； 4、群樁中基樁的受力驗(yàn)算； 5、軟弱下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算 6、承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算； 7、承臺(tái)施工圖設(shè)計(jì)：包括樁的平面布置圖，承臺(tái)配筋圖和必要的圖紙說明； 8、需要提交的報(bào)告：任務(wù)書、計(jì)算書和樁基礎(chǔ)施工圖。 注：： 1、計(jì)算書打印，按照A4頁面，上下左右頁邊距設(shè)置為2.0cm，字體采用宋小四號(hào) 2、圖紙采用3號(hào)圖幅，圖紙說明即為圖中的說明 3、任務(wù)書、計(jì)算書和樁基礎(chǔ)施工圖裝訂成一冊(cè) 4、將電子稿按班打包交上來，每人的電子稿名稱按照學(xué)號(hào)+姓名命名 計(jì)算書 第1頁 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 1、確定樁長(zhǎng)和截面面積 以第4層粉質(zhì)粘土為樁尖持力層，取樁截面尺寸為度為，樁長(zhǎng)，設(shè)樁端深入持力層深，樁徑比為48.75符合要求。 2、計(jì)算單樁豎向承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值和特征值 標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算： 特征值： 3、確定樁數(shù)和樁的平面布置圖 （1）初選樁的根數(shù) 暫取9根 （2）初選承臺(tái)尺寸 樁距承臺(tái)邊長(zhǎng) 取承臺(tái)高度為1.1m，樁頂伸入承臺(tái)50mm，鋼筋保護(hù)層厚度取70mm，則承臺(tái)有效高度 5、軟弱下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算 計(jì)算書 第2頁 擴(kuò)散角直線內(nèi)插 頂面處的附加應(yīng)力 下臥層頂面處的自重應(yīng)力 經(jīng)驗(yàn)算，基礎(chǔ)地面尺寸及基礎(chǔ)埋深滿足要求 計(jì)算書 第3頁 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì) 專業(yè):土木工程 班級(jí)：土木四班 學(xué)號(hào)：201103160430 姓名：王華瑞 獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 一、設(shè)計(jì)資料 10號(hào)題A軸柱底荷載： ① 柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值：Fk=1598KN, Mk=365KN·m, Vk=120KN;② 柱底荷載效應(yīng)基本組合值：F=2078 KN, M=455KN·m, V=156KN。持力層選用③號(hào)粘土層，承載力特征值fak=180KPa,框架柱截面尺寸為500×500mm,室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差450mm。 二、獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 1.選擇基礎(chǔ)材料：C25混凝土，HPB235鋼筋，預(yù)估基礎(chǔ)高度0.8m。 2.埋深選擇：根據(jù)任務(wù)書要求和工程地質(zhì)資料: 第一層土：雜填土，厚0.5m，含部分建筑垃圾;第二層土：粉質(zhì)粘土，厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130 KPa； 第三層土：粘土，厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值fak=180 KPa； 第四層土：全風(fēng)化沙質(zhì)泥巖，厚2.7m，承載力特征值fak=240 KPa； 地下水對(duì)混凝土無侵蝕性，地下水位于地表下1.5m。 取基礎(chǔ)底面高時(shí)最好取至持力層下0.5m，本設(shè)計(jì)取第三層土為持力層，所以考慮取外地坪到基礎(chǔ)底面為0.5+1.2+0.5=2.2m。由此得基礎(chǔ)剖面示意圖如下： 3.求地基承載力特征值fa 根據(jù)粘土e=0.58, =0.78, 查表2.6得=0.3, =1.6 基底以上土的加權(quán)平均重度 =16.23KN/m3 持力層承載力特征值fa（先不考慮對(duì)基礎(chǔ)寬度修正）fa=fak+(d－0.5)=180+1.6×16.23×(2.2－0.5)=224.15 KPa(上式d按室外地面算起)4.初步選擇基底尺寸 取柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Fk=1598KN, Mk=365KN·m, Vk=120KN 計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重GK時(shí)的基礎(chǔ)埋深d=0.5(2.2+2.65)=2.425m 基礎(chǔ)底面積：A0= Fk/(fa－d)=1598/(224.15－0.7×10－1.725×20)=8.74m2 由于偏心不大，基礎(chǔ)底面積按20％增大，即： A=1.2A0=1.2×5.65=10.50m2 初步選定基礎(chǔ)底面面積A=l·b=4.2×2.7=11.34m2,且b=2.7m<3 m不需要再對(duì)fa進(jìn)行修正。5.驗(yàn)算持力層地基承載力 回填土和基礎(chǔ)重：=d?A=(0.7×10+1.725×20)×11.34 =470.61KN 偏心矩：===0.222m<=0.7m, >0, 滿足要求。 基底最大壓力=(1+6/l)×（1+）=240.27KPa<1.2fa=1.2×224.15=268.98KN 所以，最后確定基礎(chǔ)底面面積長(zhǎng)4.2m，寬2.7m。6.計(jì)算基底凈反力 取柱底荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值：F=2078KN, M=455KN, V=156KN。凈偏心矩：=M/N=[(455+156×0.8)/2078]=0.28m 基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力 =()=×(1±) 7.基礎(chǔ)高度（采用階梯形基礎(chǔ)）柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗(yàn)算（見圖2） l=4.2m, b=2.7m, =0.5m, =0.5m。初步選定基礎(chǔ)高度h=800mm,分兩個(gè)臺(tái)階，每階高度均為400mm的。=800－(40+10)=750mm(有墊層)=+2=0.5+2×0.75=2m =[(l／2－／2－)b－(b／2－／2－)2] =256.30×[(4.2／2－0.5／2－0.75)×2.7－(2.7／2－0.5／2－0.75)2] =729.81KN 抗沖切力： 0.7=0.7×1.0×1.27×103×1.25×0.75 =833.44KN>729.81, 滿足要求。8.變階處抗沖切驗(yàn)算 =1.45m, =2.2m, =400－50=350mm =1.45+2×0.35=2.15m =256.30×[(4.2／2－2.2／2－0.35)×2.7－(2.7／2－1.45／2－0.35)2] =430.42KN 抗沖切力： 0.7=0.7×1.0×1.27×103×1.95×0.35 =606.74KN>430.42KN，滿足要求。9.配筋計(jì)算 選用的HPB235級(jí)鋼筋，=210N/mm2(1)基礎(chǔ)長(zhǎng)邊方向 Ⅰ–Ⅰ截面（柱邊） 柱邊凈反力：+[(l+)／2l]×(－)=109.95＋ [(4.2+0.5) ／(256.30-109.95)=191.83KPa 懸臂部分凈反力平均值： 1／2（＋）=0.5×（256.30+191.83）=224.07KPa 彎矩：=1/24(l-)2(2b+)=1/24×224.07×(4.2-0.5)2×(2×2.7+0.5)=754.09KN?m 8.4] × =/0.9=754.09×/0.9×210×750=5320mm2 Ⅲ–Ⅲ截面處（變階處） +[(l+)/2l](－) =109.95＋[(4.2+2.2)／(2×4.2)]×(256.30-109.95)=221.45KPa =1/24(l-)2(2b+) =1/24×[(256.30+221.45)/2]×(4.2-2.2)2×(2×2.7+1.45)=272.717KN?m = /0.9=272.717×/0.9×210×350=4123mm2 比較和，應(yīng)按配筋，實(shí)際配22Φ18@200 則鋼筋根數(shù)：n=4200/200+1=22，=254.5×22=5599mm2(2)基礎(chǔ)短邊方向 因?yàn)樵摶A(chǔ)受單向偏心荷載作用，所以，在基礎(chǔ)短邊方向的基底反力可按均勻分布計(jì)算，取=0.5(+)=0.5×(256.30+109.95)=183.125KPa 與長(zhǎng)邊方向的配筋計(jì)算方法相同，可得Ⅱ–Ⅱ截面（柱邊）的計(jì)算配筋值=1911mm2,Ⅳ–Ⅳ截面（變階處）的計(jì)算配筋值=892mm2(以上做法均同長(zhǎng)邊方向做法，即該基礎(chǔ)為方形)。因此按 在短邊方向配筋實(shí)際配20Φ10@150。 則鋼筋根數(shù)n=2700/150+1=19，=113.1×19=12148.9mm2 10.基礎(chǔ)配筋大樣圖：見施工圖 11.確定B、C兩軸柱子基礎(chǔ)底面尺寸 由任務(wù)書得：2號(hào)題B、C兩柱子基底荷載分別為： B軸：Fk=2205KN, Mk=309KN·m, Vk=117KN C軸：Fk=1727KN, Mk=428KN·m, Vk=114KN 由前面計(jì)算得持力層承載力特征值fa=224.15KPa 計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重時(shí)的基礎(chǔ)埋深d=2.425m B軸基礎(chǔ)底面積：A0= Fk/(fa－d)=2205/(224.15－0.7×10－1.725×20)=12.07m2 基礎(chǔ)底面積按20%增大，即：A=1.2=1.2×12.07=14.49m2 初步選定基礎(chǔ)底面面積A=l·b=4.9×3=14.7 m2（>14.49m2）,且b=3 m，不需要再對(duì)fa進(jìn)行修正。 C軸基底底面積：A0= Fk/(fa－d)=1727/(224.15－0.7×10－1.725×20)=9.45m2 基礎(chǔ)底面積按20%增大，即：A=1.2=1.2×9.45=11.34m2 初步選定基礎(chǔ)底面面積A=l·b=4.2×2.7=11.35 m2（>11.34m2）,且b=2.7m<3m，不需要再對(duì)fa進(jìn)行修正。12.B、C兩軸持力層地基承載力驗(yàn)算（略） 根據(jù)以上計(jì)算，可以繪制出基礎(chǔ)平面布置圖和A軸柱子基礎(chǔ)大樣圖。第二篇：基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)
第三篇：基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)
第四篇：基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)
第五篇：基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)
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