土力学课程设计

1、2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计课程设计任务书工程概况：某五层教学楼，现浇框架结构，底层柱网平面如图所示。2地质资料 :自上而下：第一层：素填土，厚2.5m ， 17.8kN/m 3 ；第二层：砂砾石，厚7.0m ， 18.7kN/m 3 。上部荷载：轴处3.1外柱： B 轴，基础承受上部荷载 M=64kN.m ，F=3540kN；D 轴，基础承受上部荷载 M=109kN.m ，F=2871kN；3.2内柱： C 轴，基础承受荷载上部荷载 M=138kN.m， F=3355kN。设计要求：4.1设计柱下钢筋混凝土独立基础、两柱联合基础；4.2绘制基

2、础平面布置图 (1:100)、配筋图 (1:30)，并编写施工说明；设计步骤：5.1根据持力层承载力特征值f k350kPa 确定持力层修正后的承载力特征值；5.2按持力层承载力特征值确定基底尺寸；5.3基础结构设计；5.4必要时验算地基沉降量；5.5绘制施工图。设计要求6.1设计计算过程条理清楚，内容完整；6.2设计步骤合理，设计图纸清晰；6.3计算书要求用 A4 纸打印，字体统一（题目为三号黑体，标题用小四黑体，正文为小四宋体）。6.4手绘施工图，图纸一律用铅笔按比例绘制，要求线条清楚，绘图正确。7进度和考核集中设计一周，按百分制记分。参考文献8.1代国忠主编，土力学与基础工程机械工业出版

3、社8.2中华人民共和国国家标准，建筑地基基础设计规范（GB50007 2002）北京：中国建筑工业出版社，2002第1页共13页2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计课程设计计算书1、确定基础埋深： 根据任务书所提供的地质资料可知，第一层素填土不可作为持力层，故施工时全部挖掉；由第二层砂砾石作为持力层，得：d2.5m 。2、持力层承载力特征值修正由埋深 d2.5m ，假设 b 3m，查表 7-9得： d4.4f afakd m (d 0.5) 3504.4 17.8(2.5 0.5)506.64kPa3、柱下钢筋混凝土独立基础设计3.1 确定基底尺寸：由

4、架柱梁定位平面可知：柱截面600 mm600mm ，3540Fk2622.22kN1.35AFk2622.225.74m2fa20d506.64 202.5偏心距：M64e0.0018mF3540由于偏心荷载不大，基础底面积初步增大10%，于是A1.15.746.314m2取： l3.2m ， b 2m3m（不需修正特征值）持力层强度验算：FkGk2622.22202.5 3.22满足pkA3.22459.72k P a fapk maxpk6e475.35kPa 1.2 f a607.97kPa满足pk min1444.09kPa 0l3.2 确定基础高度3.2.1 现基础选用 C30 混凝

5、土，一级 HPB235 钢筋，查得：f t1.43 N mm2 ， f y210 N mm2设 100mm 厚 C15 混凝土垫层， as40mm取基础高度 h700mm， h0660mm；分两级，下阶 h1400mm第2页共13页2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑 2 班土力学与地基基础课程设计l11ac16001900mm取 l11800mml320022b11 bbc120006001300mm取 b11200mm22基础平面图与剖面图如下图：基础平面图与剖面图单位： m3.2.2 地基净反力F3540pnm a x pn m i npn553.13k P a pn2A3.

6、2 2基底净反力分布pnmax pmaxG1.35 md1.35 pk maxA1.35 475.3520 2.5 574.22 k P a第3页共13页2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计pnminpminG1.35 pk min 1.35 mdA1.35 444.09202.5532.02k P apnIpn minlacpn maxpn min2l3.20.6532.02574.22532.02557.08k P apn I I I pn minll1 pn maxpn min2l532.023.21.8 574.22532.02 564.99k

7、 P a23.23.2.3抗冲切验算h700mm 800mm ，取hp1.03.2.3.1 柱边抗冲切验算验算冲切破坏锥体是否全部落于基础底面积内：b2000mm bc2h01600 26601920mmlacbbc2Alh01bh0122223.20.620.620.6620.661.278m22222bmbch016006601260mm验算： Flpn maxAl574.22 1.278 733.85kN0.7f t hpbm h010.71.431.01260660 832.43kN得： Fl 0.7 fthpbmh013.2.3.2 变阶处抗冲切验算验算冲切破坏锥体是否全部落于基础底

8、面积内：b 2000mm b12h021200 2 360 1920mmll1bb12Alh02bh022222是满足是第4页共13页2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计3.21.821.220.3620.360.678m22222bm b1h0212003601560mm验算： Flpn maxAl574.22 0.678 389.32kN0.7 f thpbm h020.71.431.01560360 562.16kN得： Fl 0.7 fthpbmh013.3 计算弯矩并配筋3.3.1 纵向（ l 方向）配筋M IpnmaxpnI lac2bc2

9、b48574.22557.083.20.6 20.622732.89kNm48M IIIpn maxpnIIIll12b12b48574.22564.993.21.8 2 1.222241.90kNm48AsIM I732.8910620.9 f yh010.9 3004112.74mm660AsIIIM III241.901062488.68mm20.9 f yh020.9300 360选择较大值进行配筋：As4112.74mm2实配： 17 18120As4 3 2.56mm23.3.2 横向（ b 方向）配筋M IIpn maxpn minbbc2ac2l48553.1320.6 20.

10、623.2316.21kNm24满足满足第5页共13页2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计M IVpn maxpn min bb12 l12l48553.1321.2 21.823.2120.95kNm24AsIIM II316.21 1061774.44mm20.9 f y h010.9 300660AsIVM IV120.951061244.36mm20.9 f yh020.9300360选择较大值进行配筋： As 1774.44mm2实配： 16 12200As1824mm2满足3.3.3 插筋与箍筋配置如基础配筋图所示钢筋混凝土独立基础配筋图3

11、.4 地基沉降量验算基础底面压力： pFkGk2622.222.5459.72kPaA3.2202基底附加压力： p0pd459.7217.82.5415.22kPa沉降计算深度： zb 2.50.4 ln b2 2.50.4ln 2 4.45m 取 4.5m计算成果表（ sp0ziizi 1 i 1）如下：Esi沉降量计算成果表第6页共13页2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计zl/b2z/bazi izi i zi 1 i 1Esisssi/mi/mm/mm/mm/Mpa/mm01.6040.251.000004.51.64.540.11910.4

12、7642.14382.14381559.3459.34最终沉降量由 Es15Mpa 、 p0415.22Kpa fak350Kpa查表得： s0.4得最终沉降量： sss59.34 0.423.74mm安全4、柱下钢筋混凝土双柱联合基础设计4.1 确定基底尺寸（对称）：由架柱梁定位平面可知：l12700mm ,l01 2 l11350mm 1800mm , 取 l0 1300mm23得： ll12l05300mmFkF1F2335528714611.85kN1.351.35M kM1M 2F1F2 l1109138 (3355 2871) 2.7900.4KN m22eM900.4mF3355

13、0.1452871bFk4611.85ml ( f a20d )5.3(506.64201.912.5)因偏心扩大，取 b2.6m 3m （不需修正特征值）持力层强度验算：pkFk Gk4611.85 202.5 5.32.6满足A5.32.6384.68k P a fapk maxpk16e447.83kPa 1.2 f a607.97kPa满足pk minl321.59kPa 04.2 按静定梁计算内力第7页共13页2010-2011年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计沿纵向净反力（线荷载） ： bpnF1F23355 2871l5.31174 .72 KN / m在

14、 V0处有最大负弯矩，距基础左端距离xxF1F1l33555.32.86mF233552871M max1bpn x2F1xl 0121174.722.8623355( 2.861.3)429.23KNm2在柱中心线处有最大正弯矩：M max1bpnl 0211174.72 1.32992.64 KN m22基底荷载简化分布图4.3 确定基础高度（因F1 F2 ，故各验算以柱一安全为整体安全）4.3.1 现基础选用 C30 混凝土，二级 HRB335 钢筋，查得：f t1.43 N mm2 ， f y300 N mm2设 100mm 厚 C15 混凝土垫层， as40mm取基础高度 h 700

15、mm ， h01660mm；分两级，下阶 h1 400mm, h02660mm第8页共13页2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计双柱联合基础平面图与剖面图单位： m4.3.2 抗冲切验算F1 F233552871pn5.3451.82k P a，A2.6h700mm 800mm ，取hp1.04.3.2.1 柱边抗冲切验算（以F1 为主）Alac2h01bc2h010.620.66 0.6 2 0.663.686m2bm12acbc4h0122 60046605040mmFtF1pn Al3355451.823.6861689.61KN0.7ft hp

16、bm1h010.71.43 1.050406603329.73kN验算得： Ft0.7 ft hpbm1h01满足4.3.2.2 变阶处抗冲切验算All12h01b12h011.620.36 1.62 0.365.38m2bm12l1b14h0222 160043607840mmFtF1pn Al3355451.825.38924.21KN0.7 f t hpbm1h010.7 1.43 1.0 78403602536.93kN验算得： Ft 0.7 f t hpbm1h01满足4.3.3 抗剪切强度验算第9页共13页2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设

17、计4.3.3.1 柱边抗剪切强度验算V F1bpn l0ach01233551174.72 1.30.30.66700.13KN得： V0.7 ft bh01 0.7 1.43 2600660 1717.72KN满足4.3.3.2 柱边抗剪切强度验算V F1bpn l0l1h02233551174.72 1.30.80.36465.19KN得： V0.7 ft bh020.71.43 2600360 936.94KN满足4.4 配筋计算4.4.1基底纵向钢筋M max992.641062As0.93005570.37mm0.9 f yh01660实配： 18 20 150As5 6 5.65m

18、m2满足4.4.2基顶纵向钢筋M max429.431062As0.93002409.82mm0.9 f yh01660实配： 13 16 200As2 6 1.34mm2满足4.4.3 基底横向钢筋（以F1 侧取等效梁为准配置）A1 b ac1.5h012.6 0.6 1.50.664.134m2F13355pn1811.56k P aA14.134pn1b2bcac 1.5h01M 122811.562.60.620.61.50.66645.19KNm22M 1645.191062As0.93006603620.60mm0.9 f yh01第10页共13页2010-2011 年下学期200

19、8 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计实配： 15 18110As3817.5mm2 （在基底通长布置）满足4.4.4 基顶横向钢筋按构造配筋22 10 200满足钢筋混凝土双柱联合基础配筋图4.5 地基沉降量验算基础底面压力： pFkGk4611.852.5384.68kPaA5.3202.6基底附加压力： p0pd384.6817.82.5340.18kPa沉降计算深度： zb 2.50.4ln b2.6 2.50.4ln 2.65.5m计算成果表sp0zi izi 1i1Esizl/b2z/baziizi i zi 1 i 1Esisssi/mi/mm/mm/mm/Mpa/mm02

20、.0040.251.000005.52.04.2340.13130.52522.88862.88861565.5165.51最终沉降量由 Es15Mpa 、 p0340.18Kpafak 350Kpa查表得：s0.4得最终沉降量： sss65.51 0.426.20mm安全5、柱间地梁设计5.1 外墙地梁设计l9.3m 设混凝土保护层as35mm第11页共13页2010-2011 年下学期2008 级房屋建筑2 班土力学与地基基础课程设计荷载设计值 q1.35 3.90.60.3 7.50.30.62516.10KN / m弯矩 M1 ql 2116.19.32174.1KNm88受力筋AsM174.110621 1 4mm10.9 f y h0 0.9 3 0 0 5 6 5实配： 4 20As1256mm2箍筋102 0 0满足5.2 内墙地梁设计l9.3m 设混凝土保护层as35mm荷载设计值 q1.35 3.90.60.2 7.50.30.62512.76KN / m弯矩 M1 ql 2112.769.32138KNm88受力筋AsM138106904.33mm20.9 f y h0 0.9 300 565实配： 3 20As9 4 mm12箍筋102 0 0满足6、绘制施工图（附）包