基础工程独立基础课程设计

1、基础工程课程设计课程名称：基础工程设计题目：柱下独立基础课程设计院系： 土木工程学院专业： 道路、桥梁、隧道工程年级： 2009 级姓名：涛学号指导教师：文广工程学院土木工程学院2011 年 12 月 15 日目录1、柱下独立基础设计资料2、柱下独立基础设计2.1 基础设计材料2.2 基础埋置深度选择2.3 地基承载力特征值2.4 基础底面尺寸的确定2.5 验算持力层地基承载力2.6 基底净反力的计算2.7 基础高度的确定2.7.1 抗剪验算2.7.2 抗冲切验算2.8 地基沉降计算2.9 配筋计算3 软弱下卧层承载力验算4规法计算沉降量5 地基稳定性验算5 参考文献6 设计说明附录 基础施工

2、图一、基础设计资料2 号题 B 轴柱底荷载： 柱底荷载效应标准组合值： Fk 1615KN ， M k 125KN m，Vk 60KN ； 柱底荷载效应基本组合值： F 2099.5KN ， M 162.5KN m ， V 78KN 。 持力层选用 4 号粘土层，承载力特征值 fak 240kPa，框架柱截面尺寸为 500500 mm，室 外地坪标高同自然地面，室外高差450mm。二、独立基础设计1. 选择基础材料： C25混凝土， HPB235钢筋，预估基础高度 0.8 m 。2. 基础埋深选择：根据任务书要求和工程地质资料，第一层土：杂填土，厚 0.5 m , 含部分建筑垃圾； 第二层土：

3、粉质粘土，厚 1.2 m, 软塑，潮湿，承载力特征值 fak = 130kPa 第三层土：粘土，厚 1.5 m, 可塑，稍湿，承载力特征值 fak = 180kPa 第四层土：全风化砂质泥岩，厚 2.7 m, 承载力特征值 fak = 240kPa 地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表下 1.5 m 。取基础底面高时最好取至持力层下0.5 m ，本设计取第三层土为持力层， 所以考虑取室外地坪到基础底面为 0.5 1.2 0.5 1.5 3.7m 。由此得基础剖面示意图如下：基础剖面示意图3. 求地基承载力特征值根据粘土 e 0.62， IL 0.78 ，查表得 b 2， d 3 基底以上土的

4、加权平均重度18 0.5 20 1 (20 10) 0.2 9.4 0.5 21 0.5 3 rm15.03KN / m3m 3.7持力层承载力特征值 f a (先不考虑对基础宽度修正)afakd m (d 0.5) 240 315.03(3.7 0.5)384.29KPa(上式 d 按室外地面算起)4. 初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：Fk 1615KN ，Mk125KN m， Vk60KN计算基础和回填土重Gk 时的基础埋深d123.7 3.7 0.453.925m基础底面积： A0Fka G d1615384.29 2.2 10 1.725 204.926m2由于偏心不大，基础底面积按

5、 20增大，即：A 1.2A0 1.2 4.926 5.911m2初步选定基础底面面积 A l b 3 2 6m 2 5.911 ，且 b 2.m 3m不需要再对 fa进行修正。5. 验算持力层地基承载力 回填土和基础重：Gk G d A (2.2 10 1.725 20) 5.911398.99KN偏心距： ekMk12560 0.80.08m l 0.5m ， Pk6min 0 ，满足Fk Gk1615398.99基底最大压力：Pk maxF k Gk1 6ek1615 398.99 1 60.08Al613389.37KPa 1.2fa ( 461.15KPa ) 所以，最后确定基础底面

6、面积长 3m ，宽 2m 。6. 计算基底净反力取柱底荷载效应基本组合设计值： F 2099.5KN ，M 162.5KN m ，V 78KN 。净偏心距M 162.5 78 0.82099.50.107m基础边缘处的最大和最小净反力n,maxn,min6en,0 )l)2099.5 (1 6 0.107)3 2 3424.79kPa275.03kPa7. 基础高度 （ 采用阶梯形基础 ）柱边基础截面抗冲切验算（见下图）冲切验算简图a）柱下冲切；（b）变阶处冲切l 3m， b 2m ， at分两个台阶，每阶高度均为bc 0.5m ， ac 0.5m 。初步选定基础高度 h 800mm ，400

7、 mm的。 h0 800 (40 10) 750mm (有垫层)。ab at2h00.52 0.75 2m b 2m ，取 ab 2matamab50020001250mm22因偏心受压，pn 取pn,max424.79KPa冲切力：2F P lacbbcFlPn,maxh0 bh0l n,max 222230.5220.5424.790.7520.752222424.79KN抗冲切力：0.7 hp ft amh00.71.01.271031.25 0.75833.44KN 424.79KN ，满足372.75KN8. 变阶处抗冲切验算atb11m ，a1 1.5m ， h01400 50 3

8、50mmabat2h011 2 0.35 1.7m b 2m ，取 ab 1.7matab1 1.7am1.35m222冲切力： FlPn,max 2la1h01bbb1h01222= 424.7931.50.3522210.352222抗冲切力：30.7 hp ft amh01 0.7 1.0 1.27 103 1.35 0.359. 配筋计算选用的 HPB235 级钢筋， fy420.65KN 372.75KN ，满足210N /mm21）基础长边方向? -? 截面（柱边）柱边净反力：Pn,Pnminac Pn,maxn,max2lPn,min275.0293 0.523424.79 27

9、5.029312.47KPa悬臂部分净反力平均值：12 Pn,max Pn,424.79312.47 368.63KPa弯矩： M1Pn, maxPn,I224l ac2b bcAs,I- 截面Pn,1368.63 (324431.99KN m0.5)2(2 2 0.5)M431.991060.9fyh0变阶处）PlPnmin0.92107503047.55mm2a12lPn,maxPn, min1.53275.02923424.79 275.029387.35KPaM1 Pn,maxPn, l2l242a1 2 2b b124 2190.35KN mM1 424.79 387.35 (3 1

10、.5)2 (2 2 1)As,190.35 1062877.55mm20.9f yh01 0.9 210 350比较 AS,1和 AS, ，应按 AS,1 配筋，实际配 15 16140和11 12 140 则钢筋根数：2800 2 2n 1 21, As 201.1 15 113.1 12 3129.6mm2 3126.77mm2 满足 140 s2）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11布计算，取： PnPn.max Pn.min250.44 95.00 172.72KPan 2 n.max n.min 2 a与长边方向的 配筋 计算方 法

11、相同，可得 - 截 面（ 柱边） 的计算 配筋 值22AS, 2068.02mm2 ， - 截面（变阶处）的计算配筋值AS 1673.13mm2 。因此按 AS, 在短边方向配筋，实际配 19 12 200 。则钢筋根数 n 3600 1 19 ，As 113.1 19 2148.9mm2 2068.02mm2 200 s10. 基础配筋大样图：见施工图11. 确定 A、C两轴柱子基础底面尺寸由任务书得： 9 号题 A、C两柱子基底荷载分别为：A轴： Fk 1032KN ， M k 164KN m，Vk 55KN ； C轴： Fk 1252KN ，Mk 221KN m，Vk 52KN ； 由前

12、面计算得持力层承载力特征值f a 384.29KPa计算基础和回填土重 Gk 时的基础埋深 d 2.425mA 轴基础底面积： A0faG d 384.292.2 101.72520即：3.14823.778m2Alb 4.8 3.014.4m2( 3.778mFk1252faG d 384.292.2 101.72520即：8.542 m1032初步选定基础底面面积不需要再对 fa 进行修正。基础底面积按 20增大，基础底面积按 20增大，m2C 轴基础底面积： A0A 1.2A0 1.3A 1.2A0 1.23.148m222 ) ，且 b 3m ，初步选定基础底面面积 A lb 3.83

13、.0 11.4m2 11.1m2 ，且 b3m，不需要再对 fa 进行修正。12. A、C两轴持力层地基承载力验算(略) 根据以上计算，可以绘制出基础平面布置图和 B 轴柱子基础大样图。见基础平面布置图。三、软弱下卧层承载力验算(1) 软弱下卧层埋深 d=3.2m(2)软弱下卧层顶面处土的自重应力z =18 0.5+20 1.2+19.4 1.5=62.1 kPa(3)软弱下卧层顶面处土的加权平均重度62.1m = 19.41kN/mm 3.2查表得 , 全风化砂质泥岩b2 ， d 3(4) 按深度修正后软弱下卧层的承载力特征值fa fak d m(d 0.5) 240 3 19.41 (3.

14、2 0.5) 391.227 kPa由Es1/Es2 8.2/11.2 0.7 ， Z=3.20.5b ，查表得 地基压力扩散角 =23lb(pk pc)3.6 2.8 (177 16.23 2.2)(b 2ztan )(l 2ztan ) (2.8 2 3.2 tan 23o )(3.6 2 3.2tan 23 o )cz+ z =40.87+62.1=102.97 kPa fa =391.227 kPa 满足(1).p四、规法计算沉降量 基底压力177(kPa)基底附加压力p0 p d 177 18 0.5 20 1.0 10 0.2 9.4 0.5159kPa0.159MPaF G 13

15、39 20 3.6 2.8 2.2 A 3.6 2.8(2). 确定沉降计算深度根据 b=2.8m 查表得 z=0.6m 。相应于向上取 z 厚度围的土层计算沉降量为0.27772mm0.025 41.59148mm=1.039787mm,满足要求 , 故沉降计算深度可取为 6.4m。 (3). 沉降计算 如下表EsAiAip0 (zi i zi 1 i 1)p0 (zi i zi 1 i 1)/Esi 点号Zi(m) L/bz/bizzi i zi 1i 1 Esisisi002.0040.25=1.0010.500.340.2491=0.9964498.20498.28.29.6623.2

16、02.340.1848=0.73922365.441867.2411.625.6035.2634.002.940.16495=0.65982639.20273.76182.4237.6844.803.440.1508=0.60322895.36256.16182.2639.9455.6440.1362=0.54483050.88155.52181.3737641.3137666.44.840.1204=0.48163082.2431.44180.2777241.59148(4). 确定沉降经验系数 sEsi由于0.7459f8k.2 113856k7p.a24 p2073.f7k6 查2表56

17、可.1知6 1s5=51.。52 31.44498.21867.24273.76256.16155.5231.448.211.6 18 18 1818由于 0.75f k 135kpa p0 fk 查表可知 s=1。（5）. 基础最终沉降量ss.s 1.0 49.59148 49.6mm五、地基稳定性验算（1）在按地基承载力选择和经过必要的变形验算确定底面尺寸后，地基的稳定性即得以满 足。（2）由于是受竖向荷载作用下的轴心受压的基础且偏心受压基础满足Pmax1.2f ， 其倾斜小于允许值，故不需要再验算地基的稳定性。六、参考资料（1）土力学与基础工程 （第 2 版），明华主编，理工大学， 2003 （2）基础工程（第 2 版），周景星主编，清华大学， 2007。（3）混凝土结构（上） （第 2 版），吴培明主编，理工大学， 2003（ 4）建筑结构荷载规 （GB50009-