基础设计计算书

叶建斌10010514510级土木一班-2-基础工程课程设计设计计算书课程名称：基础工程学生姓名：叶建斌所在系：机械系专业：土木工程学号：100105145班级：10级土木一班南京理工大学紫金学院2013年06月28日一、设计题目某多层综合办公楼基础设计二、设计资料（一）、场地土的物理力学性质：表5各岩土层物理、力学及设计参数（土木1班，对应学号第1位数为4的同学）层次岩土名称厚度(m)天然孔隙比液性指数内摩擦角(度)粘聚力（kPa）压缩模量(MPa)承载力fak(kPa)重度(kN/m3)=1\*GB3①杂填土0.817.1=2\*GB3②粉质粘土5.500.830.5020316.016418.5=3\*GB3③淤泥质粘土3.00.851.015182.08018.1=4\*GB3④粉质粘土2.00.770.7324274.817018.0=5\*GB3⑤粘土4.00.700.425255.519018.2=6\*GB3⑥粉质粘土5.00.550.2528255.520018.6=7\*GB3⑦粘土10.00.60-0.1528286.525019.0=8\*GB3⑧砾砂5.0317.532019.1=9\*GB3⑨强风化泥岩1.5480=10\*GB3⑩中风化泥岩4.0700地下水埋深为-1.4m。（二）、柱网平面图：拟建建筑物为多层钢筋混凝土现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500*500mm。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置如下图所示。（三）、柱底荷载效应标准组合值：本表题号对应学号的第2位数（学号：45）题号Fk(kN)Mk(kN·m)Vk(kN)eq\o\ac(○,A)轴eq\o\ac(○,B)轴eq\o\ac(○,C)轴eq\o\ac(○,A)轴eq\o\ac(○,B)轴eq\o\ac(○,C)轴eq\o\ac(○,A)轴eq\o\ac(○,B)轴eq\o\ac(○,C)轴5121818731433235193297808374三、设计计算要求（1）综合分析设计资料和地基资料，确定基础类型；（2）确定基础埋置深度（注意同一幢楼尽量采用同一埋深）；（3）确定地基承载力特征值；（4）确定基础底面尺寸；（5）持力层及下卧层地基承载力验算；（6）确定基础高度；（7）基础底板配筋；（8）绘制施工图1号或2号图纸1~2张，合理确定绘图比例（平面图为1：100、基础详图为1：20~1：30），图幅布置合理；绘图符合《建筑制图标准》的有关规定。应包含图纸说明和工程数量表。四、基础平面图及详图绘图要求（1）基础平面图内容及绘法1）采用直接正投影法绘制，剖视位置在正负零处，应画出剖到的墙或柱及其基础底面的轮廓线（如条形基础和独立基础的底面外形）；2）基础平面应绘制与建筑图一致的平面布置和轴线，表示建筑朝向的指北针，一般画在平面图的右上角；3）标注轴线、柱尺寸关系和剖面号，标注基础底面尺寸等；4）剖到的墙或柱应画成中粗线，基础底面外形用细线，钢筋混凝土柱子涂黑；（2）基础详图内容与绘法1）注明室内地面至基础底面范围内的竖向尺寸、墙厚、垫层宽度、大放脚的尺寸和总宽度尺寸，垫层做法，外墙基础剖面还需注明室外地坪的相对标高；2）钢筋混凝土基础尚应标注钢筋直径与间距，现浇柱基础尚应标注预留插筋、搭接长度、箍筋加密等；五、注意事项（1）整个说明书应满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范和版面美观的要求，图纸应该表达正确、布局合理和尺寸齐全；（2）每位同学要独立完成自己的任务；（3）每位同学上交一份说明书和一套图纸，注明自己完成的工作，说明书可用A4纸打印装订好，图纸按要求折好。六、设计计算过程由设计资料和地基资料，地基采用柱下钢筋混凝土独立基础设计且做三种类型的基础采用C25混凝土，ft=1.27N/mm2钢筋采用采用HRB335，fy=300N/mm2垫层采用C10混凝土，厚度为100mm。设基础埋深为1.4m,先进行地基承载力深度修正（假设b<3m），查表得：ηb=0.3、ηd=1.6、fγm=(17.1×0.8+18.5×0.6)/1.4=17.70kN/m3fa=fak+ηdγm(d-0.5)=164+1.6×17.70×(1.4-0.5)=189.5KPa计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为：d=(1.4+1.85)/2=1.625m（一）J-1独立基础A轴：Fk=1218KNMk=235KN∙MJ-1类：先设基础的高度为0.8m（1）初步确定基础地面尺寸：因为存在偏心，将基底面积初步增大20%则A=1.2Fk/(fa-γGd)=1.2×1218/(189.5-20×1.625)=9.31m2取基底长短边之比为n=L/b=2此时算得b=An=2.2m,则L=nb=4.4（2）验算荷载偏心矩e：基底处的总竖向力：Fk+Gk=1218+2.2×4.4×1.625×20=1532.6KN基底处的总力矩：Mk=235+80×0.8=299KN.m偏心矩：e=Mk/Fk+Gk=299/1532.6=0.195<L/6=0.733m（可以）（3）验算基底最大压力Pkmax、Pk：Pk=（Fk+Gk）/A=1532.6/(2.2×4.4)=158.3KPa<fa=189.5Kpa（可以）Pkmax=Pk(1+6e/L)=158.3×(1+6×0.195/4.4)=200.39KPa<1.2fa=227.4KPa(可以)所以不需要对底面尺寸调整，地面尺寸为2.2m×4.4m。（4）软弱下卧层承载力验算：=3z/b=4.9/2.2=2.23>0.5b=1.1查表得θ=23ºtanθ=0.424下卧层顶面处的附加应力：σz=Lb(Pk-σcd)/[(L+2ztanθ)(b+2ztanθ)]=4.4×2.2×(158.3-0.8×17.1-0.6×18.5)/[(4.4+2×4.9×0.424)(2.2+2×4.9×0.424)]=23.77KPa下卧层顶面处的自重应力：σcz=17.1×0.8+18.5×0.6+4.9×(18.5-10)=66.43KPa下卧层承载力特征值：γm=σcz/(d+z)=66.43/（4.9+1.4）=10.54KN/m3faz=80+1.0×10.54×(6.3-0.5)=141.13KPa验算：σcz+σz=66.43+23.77=97<141.13KPa(可以)经验算，基础地面尺寸及埋深满足要求（5）确定基础的高度：采用C25混凝土，ft=1.27N/mm2钢筋采用采用HRB335，fy=300N/mm2垫层采用C10混凝土，厚度为100mm。=1\*GB3①计算基底净反力设计值：Pj=F/bL=1218×1.35/(2.2×4.4)=169.87KPa净偏心矩e0=M/F=Mk×1.35/(Fk×1.35)=299/1218=0.245基底最大和最小净反力设计值Pjmax=Pj(1+6e0/L)=169.87×(1+6×0.245/4.4)=226.62KPaPjmin=Pj(1-6e0/L)=169.87×(1-6×0.245/4.4)=113.12KPa=2\*GB3②基础高度：取h=800mm,h0=755mm,则bc+2h0=0.5+2×0.755=2.01m<b=2.2m(满足)。因偏心受压，计算时Pj取Pjmax该式左边：Pjmax[(L/2-ac/2-h0)b-(b/2-bc/2-h0)2]=226.62×[(2.2-0.25-0.755)×2.2-(1.1-0.25-0.755)2]=593.74KN该式右边：0.7βhpft(bc+h0)h0=0.7×1×1270×（0.5+0.755）×0.755=842.35KN>593.74KN(可以)（6）配筋计算：=1\*GB3①计算基础短边方向的弯矩设计值取I-I截面：PjI=Pjmin+(L+ac)(Pjmax-Pjmin)/2L=113.12+(4.4+0.5)×(226.62-113.12)/(2×4.4)=176.32KPaMI=[(pjmax+pjI)(2b+bc)+(Pjmax-PjI)b](L-ac)/48=[(226.62+176.32)×(2×2.2+0.5)+(226.62-176.32)×2.2](4.4-0.5)2/48=660.71KN.mAsI=MI/(0.9fyh0)=660.71×1000000/(0.9×300×755)=3241.16mm2在平行于L方向2.2m宽度范围内配选用1616@140As=3216mm2。=2\*GB3②计算基础长边方向的弯矩设计值取II-II截面：MII=Pj(b-bc)2(2L+ac)/24=169.87×(2.2-0.5)2×（2×4.4+0.5）/24=190.23KN.mAs=MII/(0.9fyh0)=190.23×1000000/(0.9×300×737)=955.98mm2在平行于b方向4.4m宽度范围内配选用选用248@190As=1207mm2。（二）J-2独立基础B轴：Fk=1873KNMk=193KN∙MJ-2类：先设基础的高度为0.9m（1）初步确定基础地面尺寸：因为存在偏心，将基底面积初步增大20%则A=1.2Fk/(fa-γGd)=1.2×1873/(189.5-20×1.625)=14.32m2取基底长短边之比为n=L/b=2此时算得b=An=2.7m,则L=nb=5.4（2）验算荷载偏心矩e：基底处的总竖向力：Fk+Gk=1873+2.7×5.4×1.625×20=2348.85KN基底处的总力矩：Mk=193+83×0.9=267.7KN.m偏心矩：e=Mk/Fk+Gk=267.7/2348.85=0.134<L/6=0.90m（可以）（3）验算基底最大压力Pkmax、Pk：Pk=（Fk+Gk）/A=2348.85/(2.7×5.4)=161.10KPa<fa=189.5Kpa（可以）Pkmax=Pk(1+6e/L)=161.103×(1+6×0.134/5.4)=185.09KPa<1.2fa=227.4KPa(可以)所以不需要对底面尺寸调整，地面尺寸为2.7m×5.4m。（4）软弱下卧层承载力验算：=3z/b=4.9/2.7=1.81>0.5b=1.35查表得θ=23ºtanθ=0.424下卧层顶面处的附加应力：σz=Lb(Pk-σcd)/[(L+2ztanθ)(b+2ztanθ)]=5.4×2.7×(161.10-0.8×17.1-0.6×18.5)/[(5.4+2×4.9×0.424)(2.7+2×4.9×0.424)]=30.34KPa下卧层顶面处的自重应力：σcz=17.1×0.8+18.5×0.6+4.9×(18.5-10)=66.43KPa下卧层承载力特征值：γm=σcz/(d+z)=66.43/（4.9+1.4）=10.54KN/m3faz=80+1.0×10.54×(6.3-0.5)=141.13KPa验算：σcz+σz=66.43+30.34=96.77Kpa<141.13KPa(可以)经验算，基础地面尺寸及埋深满足要求（5）确定基础的高度：采用C25混凝土，ft=1.27N/mm2钢筋采用采用HRB335，fy=300N/mm2垫层采用C10混凝土，厚度为100mm。=1\*GB3①计算基底净反力设计值：Pj=F/bL=1873×1.35/(2.7×5.4)=173.43KPa净偏心矩e0=M/F=Mk×1.35/(Fk×1.35)=267.7/1873=0.14基底最大和最小净反力设计值Pjmax=Pj(1+6e0/L)=173.43×(1+6×0.14/5.4)=200.41KPaPjmin=Pj(1-6e0/L)=173.43×(1-6×0.14/5.4)=146.45KPa=2\*GB3②基础高度：取h=900mm,h0=855mm,则bc+2h0=0.5+2×0.855=2.21m<b=2.7m(满足)。因偏心受压，计算时Pj取Pjmax该式左边：Pjmax[(L/2-ac/2-h0)b-(b/2-bc/2-h0)2]=200.41×[(2.7-0.25-0.855)×2.7-(1.35-0.25-0.855)2]=851.04KN该式右边：0.7βhpft(bc+h0)h0=0.7×1×1270×（0.5+0.855）×0.855=1029.93KN>851.04KN(可以)（6）配筋计算：=1\*GB3①计算基础短边方向的弯矩设计值取I-I截面：PjI=Pjmin+(L+ac)(Pjmax-Pjmin)/2L=146.45+(5.4+0.5)×(200.41-146.45)/(2×5.4)=175.93KPaMI=[(pjmax+pjI)(2b+bc)+(Pjmax-PjI)b](L-ac)/48=[(200.41+175.93)×(2×2.7+0.5)+(200.41-175.9)×2.7](5.4-0.5)2/48=1143.73KN.mAsI=MI/(0.9fyh0)=1143.73×1000000/(0.9×300×855)=4954.43mm2在平行于L方向2.7m宽度范围内配选用2018@140As=5090mm2。=2\*GB3②计算基础长边方向的弯矩设计值取II-II截面：MII=Pj(b-bc)2(2L+ac)/24=173.43×(2.7-0.5)2×（2×5.4+0.5）/24=395.22KN.mAs=MII/(0.9fyh0)=395.22×1000000/(0.9×300×837)=1748.84mm2在平行于b方向5.4m宽度范围内配选用选用2710@200As=2120mm2。（三）J-3独立基础C轴：Fk=1433KNMk=297KN∙MVkJ-2类：先设基础的高度为0.9m（1）初步确定基础地面尺寸：因为存在偏心，将基底面积初步增大20%则A=1.2Fk/(fa-γGd)=1.2×1433/(189.5-20×1.625)=10.95m2取基底长短边之比为n=L/b=2此时算得b=An=2.3m,则L=nb=4.6（2）验算荷载偏心矩e：基底处的总竖向力：Fk+Gk=1433+2.3×4.6×1.625×20=1776.85KN基底处的总力矩：Mk=297+74×0.9=363.60KN.m偏心矩：e=Mk/Fk+Gk=363.60/1776.85=0.20<L/6=0.767m（可以）（3）验算基底最大压力Pkmax、Pk：Pk=（Fk+Gk）/A=1776.85/(2.3×4.6)=167.94KPa<fa=189.5Kpa（可以）Pkmax=Pk(1+6e/L)=167.94×(1+6×0.20/4.6)=211.75KPa<1.2fa=227.4KPa(可以)所以不需要对底面尺寸调整，地面尺寸为2.3m×4.6m。（4）软弱下卧层承载力验算：=3z/b=4.9/2.3=2.13>0.5b=1.15查表得θ=23ºtanθ=0.424下卧层顶面处的附加应力：σz=Lb(Pk-σcd)/[(L+2ztanθ)(b+2ztanθ)]=4.6×2.3×(167.94-0.8×17.1-0.6×18.5)/[(4.6+2×4.9×0.424)(2.3+2×4.9×0.424)]=26.80KPa下卧层顶面处的自重应力：σcz=17.1×0.8+18.5×0.6+4.9×(18.5-10)=66.43KPa下卧层承载力特征值：γm=σcz/(d+z)=66.43/（4.9+1.4）=10.54KN/m3faz=80+1.0×10.54×(6.3-0.5)=141.13KPa验算：σcz+σz=66.43+26.80=93.23Kpa<141.13KPa(可以)经验算，基础地面尺寸及埋深满足要求（5）确定基础的高度：采用C25混凝土，ft=1.27N/mm2钢筋采用采用HRB335，fy=300N/mm2垫层采用C10混凝土，厚度为100mm。=1\*GB3①计算基底净反力设计值：Pj=F/bL=1433×1.35/(2.3×4.6)=182.85KPa净偏心矩e0=M/F=Mk×1.35/(Fk×1.35)=363.60/1433=0.254基底最大和最小净反力设计值Pjmax=Pj(1+6e0/L)=182.85×(1+6×0.254/4.6)=243.43KPaPjmin=Pj(1-6e0/L)=182.85×(1-6×0.254/4.6)=122.27KPa=2\*GB3②基础高度：取h=900mm,h0=855mm