柱下独立基础课程设计模板
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《基础工程》课程设计任务书(一)上部结构资料某框架结构柱网图如下,柱截面为400*400mm 2,F1=724kN ,F2=1424kN ,F3=2024kN 。
(二)地质资料经探测,地层岩性及土的物理力学性质如下表。
地下水埋深为5m ,无腐蚀性。
层号土名状态密实度 厚度 密度 含水量 孔隙比 I P I L 压缩系数 标贯击数 压缩模量 mg/cm 3 % Mpa -1 N 63.5 MPa 1 人工填土 可塑 稍密 2 2.022 粉土 可塑 中密3 2.02 21 0.6 7 0.21 0.21 12 8 3 粉质粘土 软塑 中密 5 2.01 23.9 0.75 12 0.82 0.35 6.6 5.64 粉土 可塑 中密 2 2.02 25 0.66 11.4 5粉土可塑密实未揭开2.02250.6120.4F1 F2F2F1F2F3F3F2 F1F2F2 F1钢筋混凝土柱下独立基础1、选择持力层设基础埋深d=2.5m ,这时地基持力层为粉土2、计算地基承载力特征值,并修正根据标贯击数N=12查表得:kPa f ak 156)140180(10151012140=-⨯--+=因为埋深d=2m>0.5m ,故还需对ak f 进行修正设基础底面宽度不大于3m 。
查表得修正系数ηb =0.5,ηd =2.0 则修正后的地基承载力特征值为f a =f ak + ηd γm (d-0.5)=156+2×20.2×(2.5-0.5)=236.8kPa3、计算基础所需底面尺寸基础埋深d=2m ,分析该框架结构柱网布置图可知,柱子受三种不同荷载,把受荷载为724KN 的基础作第一类基础,受荷载为1424KN 的基础为第二类基础,受荷载为2024KN 的基础为第三类基础 (1)、第一类基础,其轴心荷载F1=724KN ,则有:m d f F b G a 69.15.2208.23674.072411=⨯-⨯=-≥γ取1b =1.7m ,因b <3m ,不必进行承载力宽度修正(2)、第二类基础,其轴心荷载为F2=1424KN ,则有:m d f F b G a 38.25.2208.23674.0142422=⨯-⨯=-≥γ取2b =2.4m ,因b <3m ,不必进行承载力宽度修正(3)、第三类基础,其轴心荷载为2024KN ,则有:m d f F b G a 83.25.2208.23674.0202433=⨯-⨯=-≥γ取3b =2.9m ,因b<3m ,不必进行承载力宽度修正4、验算软弱层强度和沉降量(1)持力层承载力验算1)第一类基础kPa f a 8.236=基底处总竖向力:KN G F k k 26.6805.2207.174.07242=⨯⨯+⨯=+基基底平均压力:kPa f kPa A G F P a k k k 8.23638.2357.126.6802=<==+=(可以) 2)、第二类基础kPa f a 8.236=基底处总竖向力:KN G F k k 76.13415.2204.274.014242=⨯⨯+⨯=+基基底平均压力:kPa f kPa A G F P a k k k 8.23694.2324.276.13412=<==+=(可以) 3)、第三类基础kPa f a 8.236=基底处总竖向力:KN G F k k 26.19185.2209.274.020242=⨯⨯+⨯=+基基底平均压力:kPa f kPa A G F P a k k k 8.23609.2289.226.19182=<==+=(可以) (2)软弱下卧层承载力验算1)第一类基础由43.16.5/8/21==s s E E 50.047.17.1/5.2/>==b z 查表得︒=47.21θ393.0tan =θ,下卧层顶面处的附加应力:kPa z b z l P lb cd k 78.39)393.05.227.1()5.22.2038.235(7.1)tan 2)(tan 2()(22z =⨯⨯+⨯-⨯=++-=θθσσ 下卧层顶面处的自重应力:kPa cz 1015.22.205.22.20=⨯+⨯=σ 下卧层承载力特征值:m KN zd czm /2.20=+=σγkPa f az 06.240)5.05(2.204.18.112=-⨯⨯+=验算:az z cz f kPa <=+=+78.14010178.39σσ(可以) 经验算,基础底面尺寸及埋深满足要求2)第二类基础由43.16.5/8/21==s s E E 50.004.14.2/5.2/>==b z 查表得︒=04.21θ385.0tan =θ,下卧层顶面处的附加应力:kPa z b z l P lb cd k 18.56)385.05.224.2()5.22.2094.232(4.2)tan 2)(tan 2()(22z =⨯⨯+⨯-⨯=++-=θθσσ 下卧层顶面处的自重应力:kPa cz 1015.22.205.22.20=⨯+⨯=σ 下卧层承载力特征值:m KN zd czm /2.20=+=σγkPa f az 06.240)5.05(2.204.18.112=-⨯⨯+=验算:az z cz f kPa <=+=+18.15710118.56σσ(可以) 经验算,基础底面尺寸及埋深满足要求 3)第三类基础由43.16.5/8/21==s s E E 50.086.09.2/5.2/>==b z 查表得︒=86.20θ381.0t a n =θ,下卧层顶面处的附加应力: kPa z b z l P lb cd k 69.64)381.05.229.2()5.22.2009.228(9.2)tan 2)(tan 2()(22z =⨯⨯+⨯-⨯=++-=θθσσ 下卧层顶面处的自重应力:kPa cz 1015.22.205.22.20=⨯+⨯=σ 下卧层承载力特征值:m KN zd czm /2.20=+=σγkPa f az 06.240)5.05(2.204.18.112=-⨯⨯+=验算:az z cz f kPa <=+=+69.16510169.64σσ(可以)经验算,基础底面尺寸及埋深满足要求(3)、验算沉降量分析柱网布置图可得,只须验算四个基础的沉降量即可,分别设为a 、b 、c 、d ,如下图所示:ab cdehfg1)、计算基础a 的沉降kN mm l E r a aa/0544.088.07.184.011202=⨯⨯-=-=ωμδkN mm r E ab /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδkN mm r E ad/00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδ mmF F F s ad ab aa a 25.55142400557.0142400557.07240544.0221=⨯+⨯+⨯=⋅+⋅+⋅=δδδ 2)、计算基础b 的沉降kN mm l E r b bb /0385.088.04.284.011202=⨯⨯-=-=ωμδkN mm r E ba /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδkN mm r E bc /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδkN mm r E be /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδmmF F F F s be bc ab bb b 06.78142400557.020*******.072400557.014240385.02312=⨯+⨯+⨯+⨯=⋅+⋅+⋅+⋅=δδδδ 3)、计算基础c 的沉降kN mm l E r c cc /0319.088.09.284.011202=⨯⨯-=-=ωμδkN mm r E cb /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδkN mm r E ch /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδkN mm r E cf /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδkN mm r E cd /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδmmF F F F F s cd cf ch cb cc c 55.99142400557.0142400557.020*******.0142400557.020240319.022323=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=δδδδδ 4)、计算基础d 的沉降kN mm l E r b dd/0385.088.04.284.011202=⨯⨯-=-=ωμδkN mm r E dg/00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδ kN mm r E dc /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδkN mm r E da /00557.06814.34.011202=⨯⨯-=-=πμδmmF F F F s da dc dg dd d 23.7472400557.020*******.072400557.014240385.01312=⨯+⨯+⨯+⨯=⋅+⋅+⋅+⋅=δδδδ 5)、a 、b 两基础的沉降差mm s s a b ab 81.2225.5506.78=-=-=∆根据框架结构相邻柱基沉降差允许值可知:[∆]=mm l 12002.0=。
柱下独立基础课程设计一、设计资料1、地形拟建建筑场地平整2、工程地质条件自上而下土层依次如下:①号土层:染填土,层厚约0.5m,含部分建筑垃圾=130KPa。
②号土层:粉质黏土,层厚1.2m软塑,潮湿,承载力特征值fak=180KPa。
③号土层:黏土,层厚1.5m,可塑,稍湿,承载力特征值fak④号土层:细砂,层厚2.7m,中密,承载力特征值f=240KPa。
ak=300KPa。
⑤号土层:强风化砂纸泥岩,厚度为揭露,承载力特征值fak3、岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如表所示。
4、水文地质条件(1)拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。
(2)地下水位深度:位于地表下1.5m。
5、上部结构材料拟建建筑物为多层全现浇框架结构,框架柱截面尺寸为500mm×500mm。
室外地坪标高同自然地面,室内外高差450mm。
柱网布置如图所示。
6、上部结构作用上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如表所示,上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值如表所示。
表柱底荷载效应基本组合值7、材料混凝土强度等级为C25~C30,钢筋采用HPB235、HRB335级。
二、基础埋置深度,基础底面尺寸的确定1、确定基础的埋置深度基础的最小埋深d min =Z d -h max ,Z d =Z 0ΨZs ΨZw ΨZe 。
查表2-11,表2-12及表2-13得d min =Z d -h max <0。
故基础的埋置深度不受地基冻结条件所控制而有其他因素确定。
基础埋深不易浅于0.5m ,因为表土一般都松软,易受雨水及外界影响,不宜作为基础的持力层。
另外,基础顶面应低于设计地面100mm 以上,避免基础外露,遭受外界的破坏。
持力层为③层。
2、确定基础底面的尺寸根据粘土e=,l I =,查表2-15,深度修正系数ηd =、ηb =,按式(2-35),预计基础宽度不大于,可以不做宽度修正,取基础埋深为2m 。
基底以上土的加权平均重度为: r m =[18×+20×1+()×+ ×]/2= KN/m 3修正后地基承载力特征值为 F a =f ak +ηd r m =180+××()= 计算基础和回填土重K G 时的基础埋置深度为d=(2+/2=2.225m按中心荷载初估基础底面积 A 轴: 2119.62.22520.72201090m dr f F A a =⨯-=-=-考虑偏心荷载作用,将基底面积扩大倍,即:A=×A 1=8.047m 2,采用3m ×3m 基础基础及回填土重KN dA r G .54003325.2220=⨯⨯⨯==-基础的总垂直荷载F+G=1090+=基底的总力矩M=190+62×=总荷载的偏心5.0622.01490.5327.95=<==ae按式(2-41)计算基底边缘最大应力:2max 33695.327335.1490⨯⨯+⨯=++=W M A G F p =+=m 2<=m 2基地平均应力 p= KN/m 2< KN/m 2满足地基承载力要求。
独立柱基础课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解独立柱基础的定义、分类及构造特点。
2. 学生能掌握独立柱基础的设计原理及计算方法。
3. 学生能了解独立柱基础在实际工程中的应用。
技能目标:1. 学生能运用所学的理论知识,完成独立柱基础的设计计算。
2. 学生能通过实际案例分析,提高解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对建筑基础工程的兴趣,增强对土木工程专业的认同感。
2. 学生树立安全意识,认识到独立柱基础在工程中的重要性。
3. 学生培养合作精神,通过小组讨论、实践,提高沟通与协作能力。
课程性质:本课程为土木工程专业核心课程,旨在帮助学生掌握独立柱基础的设计原理和方法,培养学生的实际操作能力。
学生特点:学生已具备一定的土木工程基础知识和力学基础,具备一定的自学能力和动手能力。
教学要求:结合课程性质和学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
通过本课程的学习,使学生能够达到上述课程目标,并为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 独立柱基础的定义、分类及构造特点- 教材章节:第二章第二节- 内容:介绍独立柱基础的概念、分类(如扩展基础、柱下条形基础等),分析各类基础的构造特点及适用范围。
2. 独立柱基础的设计原理及计算方法- 教材章节:第二章第三节- 内容:讲解独立柱基础设计的基本原理,包括荷载传递、地基承载力等,并介绍相应的计算方法。
3. 独立柱基础设计计算实例分析- 教材章节:第二章第四节- 内容:通过实际案例分析,使学生了解独立柱基础设计计算的步骤和方法,提高解决实际问题的能力。
4. 独立柱基础施工技术及质量控制- 教材章节:第二章第五节- 内容:介绍独立柱基础的施工技术要求,分析常见质量问题及预防措施。
5. 独立柱基础工程案例分析- 教材章节:第二章第六节- 内容:选取具有代表性的独立柱基础工程案例,分析其设计、施工及质量控制等方面的经验教训。
课程设计说明书1.设计资料1.1工程地质条件哈尔滨某车间,位于松花江浸滩与一级阶地的过渡地带。
建筑场地地质情况复杂,地质由杂填土、亚黏土、淤泥质亚黏土及细粉砂组成如表1.1。
注:地下水位于粉、细砂层底1.2上部结构资料拟建建筑物为五层两跨钢筋混凝土框架结构,由三排柱组成,柱截面尺寸为400×600mm。
室外地坪标高同自然地面。
柱网布置如图1.1所示。
图1.1 柱网平面图1.3上部结构作用上部结构作用于柱底面荷载效应如表1.2所示。
柱 标准组合 准永久组合 基本组合 A 柱N (kN ) 2050 1845 2768 M (kN ·m )305275412注:1、弯矩作用于跨度方向2、无深基础施工机具2.基础底面积确定2.1选择基础埋深深度人工填土不能作为持力层,选择亚粘土作为持力层设计冻深,由书公式(7.3)有:0d zs zw ze z z ψψψ=查书表7.4a ,7.4b ,7.5得:zs ψ =1.00,zw ψ =0.95,ze ψ =0.90。
2 1.000.950.90 1.71d z m =⨯⨯⨯=根据设计资料给出数据,人工填土厚 1.5m ,持力层选在亚粘土层处,故取d=2.0m 。
2.2基础类型及材料基础采用柱下独立基础,基础材料选用C25混凝土,及HPB235钢筋。
2.3地基承载力特征值根据亚粘土e=0.95,I L =0.65,查书表7.10得:b d 0 1.0ηη==, 。
基础以上的加权平均重度为:[]318.0 1.519(2 1.5)/2.018.25/m m kN γ=⨯+⨯-=地基承载力特征值a f (先不考虑对基础宽度修正):(0.5)150 1.018.25(2.00.5)177.38kPa a ak d m f f d ηγ=+-=+⨯⨯-=2.4柱基底尺寸由书公式(7.16),基础底面积0A 满足:20205014.92177.3820 2.0k a G F A m f d γ≥==--⨯由于偏心力矩不大,基础底面积按20%增大,即:20A 1.217.90A m ==一般1.22.0lb= ,初步选择基础尺寸:2b=6.0 3.0=18.00m A l =⨯由于3b m =,故不需要对a f 进行修正。
. .基础工程课程设计(1) 柱下独立基础设计教育资料word. .姓名:学号:班级:指导教师:设计条件:1、某框架结构建筑物设计安全等级为乙级,柱网尺寸为6.5m×6.5m,柱截面尺寸为400mm×400mm。
经过上部结构验算,作用于基础顶面的荷载效应准永久组合及标准组合分别为F=2520kN;F=2800kN,M=80kN.m(逆时针),H=50kN(←),荷载效应基本组合由永久荷载控kkk制。
2、天然土层分布?3=17kN/m,填土,~0.8m①0;?3=18kN/m2.0m,粉质粘土,②0.8~,I=0.82,Es=3.3MPa,f=185kPa;akL?3=19kN/m8%),,粉土(粘粒含量为③2.0~6.0m, Es=5.5MPa,f=300kPa;ak地下水位在地面下6.0m处。
?eI3 =280kPa; Es=6.0MPa=0.81,6.0④~10.0m,粘土,,=19kN/m=0.83,f,?E3=1.5MPa。
饱和容重=17.4kN/m ⑤10.0~12.0m为淤泥质粘土,压缩模量,,aksat L0f=146kPa ak ssat?e I3 =430kPaf。
Es=30MPa⑥12.0m以下为密实粘性土,=20kN/m=0.65,=0.5,,,aksat L0要求:设计该柱下基础(提示:按照讲述的基础设计步骤进行,注意需要验算地基变形!)教育资料word. .一.选择基础类型及材料选择柱下独立基础,基础采用C20混凝土,HPB235级钢筋,预估基础高度0.95m。
二.选择持力层(确定基础埋深)选择③号土层为持力层,基础进入持力层0.5m。
基础埋深为2+0.5=2.5m。
三.确定地基承载力特征值,查表2-15得, 。
c基底以上土的加权平均重度为:持力层承载力特征值为:四.确定基础底面尺寸取柱底荷载标准值:F=2800kN,M=80kN.m,H=50kN。
基础工程课程设计柱下独立基础精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】柱下独立基础课程设计姓名:班级:学号:指导老师:罗晓辉目录一、设计任务书......................................................二、不考虑地基处理和角边柱影响中柱的沉降验算........................三、地基处理后边柱J-1基础设计......................................四、地基处理后边柱J-2的设计........................................五、地基处理后角柱J-3的设计........................................六、地基处理后中柱J-4的设计........................................七、地基处理后中柱J-5的设计........................................八、基础结构布置平面图..............................................一、设计任务书采用柱下独立基础方案。
材料采用C25,基底设置C15、厚度100mm 的混凝土垫层;配筋采用Ⅱ级普通圆钢筋。
承受轴心荷载的基础底板一般采用正方形,若偏心荷载则采用矩形底板,其长宽比采用1.2。
设计计算内容:(1)在不考虑地基处理和角、边柱的影响时,中柱按地基承载力确定的基础底面积是否满足沉降要求?(2)若通过地基处理(地基处理深度从基础底面以下5.5m 内),使得地基承载力设计值达到160kPa ,进行如下设计计算:1)根据地基强度确定中柱、角与边柱的(角与边柱需考虑100kN·m 的力矩荷载。
力矩作用方向根据右手螺旋法则确定,且指向柱网平面惯性轴)柱下基础底面尺寸;2)基础配筋、冲切验算;3)完成有关计算部分的计算简图、基础配筋图等。
基础工程课程设计(柱下独立基础)基础工程课程设计(1)柱下独立基础设计姓氏:学校编号:班级级别:讲师:设计条件:1框架结构建筑设计安全等级为乙级,柱网尺寸为6.5m×6.5m,柱截面尺寸为400 mm× 400 mm检查上部结构后,作用在基础顶面上的荷载效应的准永久组合和标准组合分别为f = 2520 kn。
Fk=2800kN,Mk=80kN.m(逆时针),Hk=50kN(←),载荷效应的基本组合由永久载荷控制。
2,天然土层分布①0 ~ 0.8m,填土,?= 17kN/m3;②0.8 ~ 2.0m,粉质粘土,?=18kN/m3,IL = 0.82,Es = 3.3兆帕,FAK = 185千帕;③2.0 ~ 6.0m,含泥量8%,?=19kN/m3,Es = 5.5兆帕,FAK = 300千帕;地下水位低于地面6.0米。
④6.0 ~ 10.0米,粘土,?3sat=19kN/m,0=0.83,L=0.81,EIEs = 6.0兆帕,FAK = 280千帕;⑤10.0 ~ 12.0 m为饱和容重的淤泥质粘土?Sat=17.4kN/m3,FAK =146千帕,压缩模量Es = 1.5兆帕⑥12.0米以下的密实粘性土。
sat=20kN/m3,e0=0.65,IL=0.5,Es=30MPa,fak=430kPa要求:设计柱下基础(提示:按照所述基础设计步骤,注意检查基础变形!)1。
选择基础类型和材料选择柱下的独立基础。
基础采用C20混凝土和HPB235级钢筋,估计基础高度为0.95米2。
选择持力层(确定基础埋深)选择3号土层作为持力层,基础进入持力层0.5m基础埋深为2+0.5 = 2.5m3。
确定地基承载力特征值c,参考表2-15。
地基以上土的加权平均重量为持力层承载力特征值为4。
确定基础底部尺寸取柱底荷载标准值:Fk=2800kN,Mk=80kN.m,Hk=50kN基础底部面积为。
由于偏心率小,基础底面面积扩大了20%,即最初选择基础底面面积,不需要修正。
基础工程课程设计(1) 柱下独立基础设计姓名:学号:班级:指导教师:设计条件:1、某框架结构建筑物设计安全等级为乙级,柱网尺寸为6.5m ×6.5m ,柱截面尺寸为400mm ×400mm 。
经过上部结构验算,作用于基础顶面的荷载效应准永久组合及标准组合分别为F=2520kN ;F k =2800kN ,M k =80kN.m(逆时针),H k =50kN(←),荷载效应基本组合由永久荷载控制。
2、天然土层分布①0~0.8m ,填土,γ=17kN/m 3;②0.8~2.0m ,粉质粘土,γ=18kN/m 3,I L =0.82,Es=3.3MPa ,f ak =185kPa ;③2.0~6.0m ,粉土(粘粒含量为8%),γ=19kN/m 3, Es=5.5MPa ,f ak =300kPa ; 地下水位在地面下6.0m 处。
④6.0~10.0m ,粘土,γsat =19kN/m 3,0e =0.83,L I =0.81, Es=6.0MPa ,f ak =280kPa ; ⑤10.0~12.0m 为淤泥质粘土,饱和容重sat γ=17.4kN/m 3, f ak =146kPa ,压缩模量s E =1.5MPa 。
⑥12.0m 以下为密实粘性土,γsat =20kN/m 3,0e =0.65,L I =0.5, Es=30MPa ,f ak =430kPa 。
要求:设计该柱下基础(提示:按照讲述的基础设计步骤进行,注意需要验算地基变形!)一.选择基础类型及材料选择柱下独立基础,基础采用C20混凝土,HPB235级钢筋,预估基础高度0.95m。
二.选择持力层(确定基础埋深)选择③号土层为持力层,基础进入持力层0.5m。
基础埋深为2+0.5=2.5m。
三.确定地基承载力特征值f a’ρc=8%,查表2-15得,ηb=0.5,ηd=2.0。
基底以上土的加权平均重度为:γm=17×0.8+18×1.2+19×0.52.5=17.88kN/m3持力层承载力特征值为:f a’=f ak+ηd γm(d−0.5)=300+2×17.88×(2.5−0.5)=371.52kPa四.确定基础底面尺寸取柱底荷载标准值:F k=2800kN,M k=80kN.m,H k=50kN。
柱下钢筋混凝土独立基础_课程设计一、研究背景混凝土独立基础是一种在柱下结合钢筋混凝土技术与传统基础技术相结合的新型技术,它通过在柱下安装层叠合金管构成钢筋混凝土基础,保证柱下基础具有紧凑、质量稳定以及不容易损坏等优点,早已被广泛应用于地面建筑和铁路重要建筑工程中,且混凝土独立基础的应用日渐增多,其中的柱架耐风、结构安全等功能也逐步完善。
由于混凝土独立基础有自己的特性,其选材、施工过程、检测手段等均有特殊的要求,研究其合理的设计、施工与维护,能有效减少质量缺陷、保证柱架安全稳固,是近年来广大专业人士所关注并努力推进的目标。
二、研究目的结合当前施工实践及相关设计理论,深入探讨柱下混凝土独立基础的材料选择、仿真分析、施工方案、检测方式等方面,以提高施工效率、提升施工质量,实现柱架、结构安全及长久使用。
三、研究内容(1)材料及结构设计。
研究材料的选择,能够考虑基础的结构和材料的力学性能,以及混凝土和钢筋之间的相容性。
同时通过分析,判断所选钢筋混凝土,其结构承载力是否足够,避免出现材料承载力受损所导致的破坏性后果。
(2)施工过程及质量检测。
重点关注混凝土独立基础的施工工艺,搭建模拟柱架的施工,通过实测和仿真计算,进行质量检测;重点监督、检查混凝土层叠合金管的安装情况,以及钢柱的安装情况,以保证其普遍的质量稳定。
(3)使用寿命和维护研究。
研究其抗力水平、承载能力,以及风压、抗震、隔震等情况,进行及时考察评估,确保混凝土独立基础在不同阶段的使用寿命和维护状况。
四、研究结果及展望通过在柱下结合钢筋混凝土技术与传统基础技术相结合的新型技术,可以有效保证柱架的安全稳固,并取得更好的使用效果,以及借助施工过程中特殊质量检测技术,有效提高柱架各项功能和安全性,可以达到更高质量效益。
未来,还可以着重研究节能环保技术用于柱下混凝土独立基础设计,以保证节约能源,减少对自然环境的影响,实现可持续发展。
院系: 土木工程学院 专业: 土木工程 姓名: 蔡俊辉 学号: 班级: 土木 实习性质: 实习地点: 贵州理工学院指导教师:成绩:1设计资料1)上部结构资料:上部结构为多层全现浇框架结构,框架柱截面尺寸为500×500 mm ,室外地坪标高同自然地面,室内外高差450mm 。
柱网布置见图1(柱子布置无偏心)。
图1 柱网平面图(2)上部结构作用在柱底的荷载(作用在室外地面高度处,弯矩沿x 方向): A 轴荷载效应标准组合值为:800k F kN=,120k M kN m=⋅,60k V kN=;A 轴荷载效应基本组合值为:1080F kN =,162M kN m =⋅,81V kN =。
B 轴荷载效应标准组合值为:1300k F kN=,120k M kN m=⋅,60k V kN=;B 轴荷载效应基本组合值为:1755F kN =,162M kN m =⋅,81V kN =。
(3)地形:拟建建筑场地平整,土层起伏不大。
(4)工程地质资料:自上而下依次为: ①杂填土:厚约0.8m ,含部分建筑垃圾; ②粘土:厚2.5m ,可塑,稍湿,承载力特征值akf =160KN/m2;③淤泥质土:厚1.2m,承载力特征值akf=65KN/m2;④全风化砂质泥岩:厚2.7m,承载力特征值akf=240KN/m2;⑤强风化砂质泥岩:厚3.0m,承载力特征值akf=300KN/m2;⑥中风化砂质泥岩:厚4.0m,承载力特征值akf=620KN/m2;地下水对混凝土无侵蚀性。
地下水位深度:位于地表下1.5m。
(6)材料:混凝土等级C25~C30,钢筋HRB335、HRB400级。
2.确定基础埋置深度地下水位于地表下1.5m且对混凝土结构无侵蚀性。
而由于荷载值较大,故初步选定②号土层为持力层。
取基础底面在持力层顶面,所以考虑取室外地坪到基础底面距离为0.8m。
3.确定地基承载力特征值②号土层承载力特征值2160/akf KN m=;②号土0.850.58LI e=小于,,则查表可得,b d=0.3=1.6ηη,。
基础工程课程设计作者姓名许亚楠学号1117班级09土木1班学科专业基础工程指导教师田管凤所在院系建筑工程系提交日期柱下独立基础课程设计一、地形拟建建筑场地平整二、建筑场地资料地基基础设计品级为乙级。
拟建场地位于市区内,地势平坦。
建筑场地位于非地震区,不考虑地震影响。
建筑场地地下水为潜水,地下水位距地表。
据已有资料分析,该场地地下水对混凝土无侵蚀性。
建筑地基的土层散布情况及各土层物理、力学指标见附表13、岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如表所示。
注:地下水位距地表。
图1 柱网平面图4、水文地质条件 (1) 拟建场区地下水对混凝土结构无侵蚀性。
(2)地下水位深度:位于地表下。
五、上部结构材料拟建建筑物为多层全现浇框架结构,框架柱截面尺寸为500mm ×500mm 。
室外地坪标高同自然地面,室内外高差450mm 。
柱网布置如图所示。
6、上部结构作用7、材料混凝土强度品级为C30,钢筋采用HRB335级。
1.肯定基础的埋置深度基础的最小埋深d min =Z d -h max ,Z d =Z 0ΨZs ΨZw ΨZe 。
查表2-11,表2-12及表2-13得d min =Z d -h max <0。
故基础的埋置深度不受地基冻结条件所控制而有其他因素肯定。
基础埋深不易浅于,因为表土一般都松软,易受雨水及外界影响,不宜作为基础的持力层。
另外,基础顶面应低于设计地面100mm 以上,避免基础外露,蒙受外界的破坏。
持力层为③层。
2.肯定基础底面的尺寸按照粘土e=,l I =,查表,深度修正系数ηd =0、ηb =1,估计基础宽度不大于,可以不做宽度修正,取基础埋深为2m 。
基底以上土的加权平均重度为: r m =[18×+19×1]/= KN/m 3修正后地基承载力特征值为 F a =f ak +ηd r m =225+×(+)=计算基础和回填土重K G 时的基础埋置深度为 d=++/2=按中心荷载初估基础底面积 C 轴: 21245.61.920.92521342m dr f F A a =⨯-=-=-考虑偏心荷载作用,将基底面积扩大倍,即:A=×A 1=, l=,b=,b<3m, 不需要在对fa 进行修正基础及回填土重KN dA r G 307.81.89.120=⨯⨯==-基础的总垂直荷载F+G=1342+=基底的总力矩M=187+96×=总荷载的偏心582.06192.01649.8316.6=<==le按式(2-41)计算基底边缘最大应力:)49.3192.061(1.88.3071342)61(max ⨯+++=++=l ek A G F p =m 2<=m 2 知足地基承载力要求。
目录一、设计资料二、独立基础设计1、选择基础材料2、选择基础埋置深度3、计算地基承载力特征值4、初步选择基底尺寸5、验算持力层的地基承载力6、计算基底净反力7、验算基础高度8、基础高度(采用阶梯形基础)9、变阶处抗冲切验算10、配筋计算11、基础配筋大详图12、确定A、B两轴柱子基础底面尺寸13、设计图纸(附图纸)三、设计技术说明及主要参考文献柱下独立基础课程设计一、设计资料3号题○B轴柱底荷载:○1柱底荷载效应标准组合值:F K=1720KN,M K=150KN·m,V K=66KN。
○2柱底荷载效应基本组合值:F=2250KN,M=195KN·m,V=86KN。
持力层选用○4号土层,承载力特征值f ak=240kPa,框架柱截面尺寸为500mm×500mm,室外地坪标高同自然地面,室内外高差450mm。
二、独立基础设计1.选择基础材料基础采用C25混凝土,HPB235级钢筋,预估基础高度0.8m。
2.选择基础埋置深度根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。
①号土层:杂填土,层厚约0.5m,含部分建筑垃圾。
②号土层:粉质粘土,层厚1.2m,软塑,潮湿,承载力特征值f ak=130kPa。
③号土层:粘土,层厚1.5m,稍湿,承载力特征值f ak=180kPa。
④号土层:细砂,层厚3.0m,中密,承载力特征值f ak=240kPa。
⑤号土层:强风化砂质泥岩,很厚,中密,承载力特征值f ak=300kPa。
拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性,地下水位深度:位于地表下1.5m。
取基础地面高时最好至持力层下0.5m,本设计取○4号土层为持力层,所以考虑取室外地坪到基础地面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m。
由此得到基础剖面示意图如下图所示。
基础剖面简图3.求地基承载力特征值f a根据细沙e=0.62,查表得b η=2.0,d η=3.0。
基地以上土的加权平均重度为7.35.0115.14.92.010-201205.018⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=)(m γ=13.683m KN 持力层承载力特征值f a (先不考虑对基础宽度修正)为ak a f f =+m γηd (d-0.5)=240+3.0×13.68×(3.7-0.5)=371.33KPa上式d 按室外地面算起。
4.初步选择基础尺寸取柱底荷载标准值:F K =1720KN ,M K =150KN ·m ,V K =66KN 。
计算基础和回填土G K 时的基础埋置深度为 d=)15.47.3(21+=3.925m 基础底面积为A 0=246.520725.1102.233.3711720m d f F G a k =⨯-⨯-=-γ 由于偏心不大,基础底面积按20%增大,即A=1.2A 0=1.2×5.46=6.56m 2初步选定基础地面面积272.64.28.2m lb A =⨯==,且b =2.4m<3m 不需要再对f a 进行修正。
5.验算持力层地基承载力基础和回填土重为KN dA G G k 32.39056.6)20725.1105.2(=⨯⨯+⨯==γ偏心距为m G F M e k k k k 096.032.21108.20232.39017208.066150==+⨯+=+=<m l 47.06= min k p >0,满足要求。
基地最大压力:kPa l e A G F P k k k k 95.387)8.2096.061(56.632.3901720)61(max =⨯++=++=<1.2f a (=445.60kPa)所以,最后确定基础底面长2.8m ,宽2.4m 。
6.计算基地净反力取柱底荷载效应基本组合值:F=2250KN ,M=195KN ·m ,V=86KN 。
净偏心距为22508.0861950⨯+==N M e n =0.12m 基础边缘处的最大和最小净反力为kPa kPa n n n l e lb F P 82.42177.2470max min )8.212.061(8.22250)61(=⨯±=±=7.基础高度(采用阶梯型基础)柱边基础截面抗冲切验算(如下图)冲切验算简图(柱下冲切)冲切验算简图(变阶处冲切)l=2.8m ,b=2.4m ,m a m b a c c t 5.0,5.0===。
初步选定基础高度h=800mm ,分两个台阶,每个台阶均为400mm 。
0h =800-(40+10)=750mm (有垫层),则m h a a t b 25.15.020=+=+=<b=2.4m取m a b 2=.因此,可得mm a a a b t m 1250220005002=+=+= 因偏心受压,n p 取max n p =421.87kPa ,所以冲切力为KNh b b b h a l P Fl c c n 12.388])75.025.024.2(4.2)75.025.028.2[(87.421])22()22[(2200max =---⨯--=-----= 抗冲切力为=07.0h a f m t hp β0.7×1×1.25×103×1.25×0.75=820.31KN>323.44KN 满足要求。
8.变阶处抗冲切验算由于有m b a t 2.11==,m a 4.11=,mm h 3505040001=-=所以9.135.022.1201=⨯+=+=h a a t b <b=2.4m取m a b 9.1=。
因此,可得m a a a b t m 55.129.12.12=+=+=冲切力为 KNh b b b h a l P Fl n 06.329])35.022.124.2(4.2)35.024.128.2[(87.421])22()22[(220101max =---⨯--=-----= 抗冲切力为KN h a f m t hp 69.47435.155.11025.117.07.030=⨯⨯⨯⨯⨯=β>329.06KN满足要求。
9.配筋计算选用HPB235级钢筋,2210mm N fy =。
(1)基础长边方向。
对于Ⅰ-Ⅰ截面(柱边),柱边净反力为kPap p la l p p n n c n nI 36.35059.10277.247)77.24787.421(6.55.08.277.247)(2min max min =+=-⨯++=-++= 悬臂部分净反力平均值为kPa p p nI n 12.386)36.35087.421(21)(21max =+=+ 弯矩为m KN b b a l P P M c c nI n I ⋅=⨯⨯=+-+=07.4513.53.22412.386)2())(2(24122max 2601.31827502109.01007.4519.0mm h f M A y IsI =⨯⨯⨯==对于截面Ⅲ-Ⅲ(变阶处),有kPap p l a l p n n n 66.4481.1746.54.18.277.247)(2p min max 1min nIII =⨯++=-++=mKN b b a l P P M nIIIn III ⋅=⨯⨯⨯+=+-+=08.2230.64.122487.42166.448)2())(2(2412121max26018.15733502109.01008.2239.0mm h f M A y III sI =⨯⨯⨯==比较sI A 和sIII A ,应按sI A 配筋,实际配16φ16@135As=3217.6mm 2>3182.1mm 2(2)按基础短边方向。
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布计算,取kPap p p n n n 82.334)77.24787.421(21)(21min max =+=+=对于Ⅰ-Ⅰ截面(柱边)弯矩为m KN a l b b p M c c n II ⋅=+⨯-=+-=21.307)5.06.5()5.14.2(2482.334)2()(2422 2603.21677502109.01021.3079.0mm h f M A y II sII =⨯⨯⨯==对于ⅠV-ⅠV 截面(变阶处) 弯矩为m KN a l b b p M n IV ⋅=+⨯-=+-=62.140)4.16.5()2.14.2(2482.334)2()(242121 26018.21253502109.01062.1409.0mm h f M A y IV sIV =⨯⨯⨯== 比较sII A 和sIV A ,应按sII A 配筋,实际配11φ16@200As=2212.1mm 2>2167.3mm 210.基础配筋大样图基础配筋大样图如下图所示11.确定○A 、○C 轴柱子基础底面尺寸由柱下独立基础课程设计任务书得:3号题○A 、○C 两柱子基底荷载分别如下。
○A 轴:F K=1090KN ,M K=190KN ·m ,V K=62KN 。
○C 轴:F K=1:312KN ,M K=242KN ·m ,V K=57KN 。
由前面计算得持力层承载力特征值kPa f a 33.371=,计算基础和回填土重k G 时的基础埋深d=3.925m ,○A 轴基础底面积为2046.320725.1102.233.3711090m df F A G a k=⨯-⨯-=-=γ 基础底面积按20%增大,即2015.446.32.12.1m A A =⨯==初步选定基础地面面积为28.40.24.2m lb A =⨯==(大于4.15m 2),且b<3m ,不需要再对a f 进行修正。
○C 轴基础底面面积为2017.420725.1102.233.3711312m df F A G a k=⨯-⨯-=-=γ基础底面积按20%增大,即2000.517.42.12.1m A A =⨯==初步选定基础地面面积为272.52.26.2m lb A =⨯==(大于5.00m 2),且b<3m ,不需要再对a f 进行修正。
12.○A 、○C 两轴持力层地基承载力验算 A 轴,基础和回填土重为KN dA G G k 2.2718.4)20175.1102.2(=⨯⨯+⨯==γ偏心距为m G F M e k k k k 18.02.13616.2392.27110908.062190==+⨯+=+=<m l37.06=min k p >0,满足要求。