地基课程设计.docx
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地基课程设计
表1一、各岩土层物理、力学及设计参数
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
杂填土
0.8
17.1
②
粉质粘土
6.0
0.83
0.50
20
31
6.0
167
18.5
③
淤泥质粘土
3.0
0.85
1.0
15
18
2.0
80
18.1
④
粘土
4.0
0.70
0.4
25
25
5.5
190
18.7
⑤
粉质粘土
5.0
0.55
0.25
28
25
5.5
200
19.3
⑥
粘土
10.0
0.60
-0.15
28
28
6.5
250
19.0
⑦
强风化粉砂岩
1.5
580
22.1
⑧
强风化粉砂岩
4.0
1000
地下水埋深为-1.5m。
二、柱网平面图(通用)
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
A轴:
Fk=1090KNMk=190KN*MVk=62KN
B轴:
Fk=1730KNMk=150KN*MVk=66KN
C轴:
Fk=1312KNMk=242KN*MVk=57KN
四、设计计算要求(通用)
(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(用硫酸纸,绘图笔绘图),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。
五、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;
六、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,然后综合在一起成为整幢建筑完整的基础设计;
(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。
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1.5m,先进行地基承载力深度修正,查表得
ηd=1.6,fak=167kpa
γm=(17.1*0.8+18.5*0.7)/1.5=17.75kN/m3
fa=fak+ηdγm(d-0.5)=167+1.6*17.75*1=195.4KPa
计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为:
d=(1.5+1.95)/2=1.73m
A轴:
J-1类:
先设基础的高度为0.7m
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=1.1Fk/(fa-γGd)=1.2*1090/(195.4-20*1.73)=7.28m2
取基底长短边之比为n=l/b=2此时算得b=1.9m,则l=nb=3.8m
b<3m,不需要进行宽度修正。
持力层承载力验算
验算荷载偏心矩
基底处的总竖向力:
Fk+Gk=1090+1.9*3.8*1.73*20=1339.8KN
基底处的总力矩:
Mk=190+62*0.7=233.4KN.m
偏心矩:
e=Mk/Fk+Gk=233.4/1339.8=0.174 Pk=(Fk+Gk)/A=1339.8/(1.9*3.8)=185.6KPa 验算基底最大压力Pkmax Pkmax=Pk(1+6*e/l)=185.6*(1+6*0.178/3.8)=226.6.8KPa<1.2fa=234.5KPa(可以) 软弱下卧层承载力验算 =3z/b=5.3/1.9>0.5b查表得θ=23ºtanθ=0.424 下卧层顶面处的附加应力: σm=lb(Pk-σcd)/[(l+2ztanθ)(b+2ztanθ)]=3.8*1.9*(185.6-0.8*17.1-1.13*18.5)/[(3.8+2*5.3*0.424)(1.9+2*5.3*0.424)]=21.06KPa 下卧层顶面处的自重应力: σcz=17.1*0.8+18.5*1.03+5.3*(18.5-10)=75.94KPa 下卧层承载力特征值: γm=σcz/(d+z)=75.94/6.8=11.2KN/m3 faz=80+1.0*11.2*(6.8-0.5)=150.56KPa 验算: σcz+σm=75.94+21.06=97<150.56KPa(可以) 经验算,基础地面尺寸及埋深满足要求 计算基底净反力设计值 Pj=F/bl=1090*1.35/(1.9*3.8)=203.8KPa 净偏心矩 e0=M/F=Mk*1.35/(Fk*1.35)=233.4/1090=0.21 基底最大和最小净反力设计值 Pjmax=Pj(1+6*e0/3.8)=203.8*(1+6*0.21/3.8)=274.6KPa Pjmin=Pj(1-6*e0/3.8)=203.8*(1-6*0.21/3.8)=133KPa 基础高度: 在柱边截面 h=700mm,h0=655mm,则 bc+2h0=0.5+2*0.655=1.81m 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]=274.6*[(1.9-0.25-0.655)*1.9-(0.95-0.25-0.655)2]=518.6KN 该式右边 0.7βhpft(bc+h0)h0=0.7*1*1270*1.155*0.655=672.6>518.6KN(可以) 配筋计算 计算基础长边方向的弯矩设计值,取I-I截面 PjI=Pjmin+(l+ac)(Pjmax-Pjmin)/2l=133+(3.8+0.5)*(274.6-133)/(2*3.8)=213.1KPa MI=[(pjmax+pjI)(2b+bc)+(Pjmax-PjI)b](l-ac)/48=[(274.6+213.1)*(3.8+0.5)+(274.6-213.1)*1.9](3.8-0.5)2/48=502.3KN.m AsI=MI/(0.9*fyh0)=502.3*1000000/(0.9*300*655)=2840mm2 在平行于l方向1.9m宽度范围内配选用1516@130As=3017mm2 计算基础短边方向的弯矩。 取II-II截面 MII=Pj(b-bc)2(2l+ac)/24=203.8*(1.9-0.5)2*8.1/24=134.8mm2 As=MII/(0.9*fyh0)=134.8*1000000/(0.9*300*643)=776mm2 在平行于b方向3.8m宽度范围内配选用选用208@190As=1006mm2 B轴: J-2类: 先设基础的高度为0.8m 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=1.1Fk/(fa-γGd)=1.1*1730/(195.4-20*1.73)=12.9m2 取基底长短边之比为n=l/b=2此时算得b=2.5m,则l=nb=5m b<3m,不需要进行宽度修正。 持力层承载力验算 验算荷载偏心矩 基底处的总竖向力: Fk+Gk=1730+2.5*5*1.73*20=2162.5KN 基底处的总力矩: Mk=150+66*0.8=202.8KN.m 偏心矩: e=Mk/Fk+Gk=202.8/2162.5=0.094 Pk=(Fk+Gk)/A=2162.5/(2.5*5)=173.0KPa 验算基底最大压力Pkmax Pkmax=Pk(1+6*e/l)=173.0*(1+6*0.094/5)=192.5KPa<1.2fa=234.5KPa(可以) 软弱下卧层承载力验算 =3z/b=5.3/2.5>0.5b查表得θ=23ºtanθ=0.424 下卧层顶面处的附加应力: σm=lb(Pk-σcd)/[(l+2ztanθ)(b+2ztanθ)]=5*2.5*(173.0-0.8*17.1-0.93*18.5)/[(5+2*5.3*0.424)(2.5+2*5.3*0.424)]=27.1KPa 下卧层顶面处的自重应力: σcz=17.1*0.8+18.5*0.93+5.3*(18.5-10)=75.9KPa 下卧层承载力特征值: γm=σcz/(d+z)=75.9/6.8=11.2KN/m3 faz=80+1.0*11.2*(6.8-0.5)=150.56KPa 验算: σcz+σm=75.9+37.1=103<150.56KPa(可以) 经验算,基础地面尺寸及埋深满足要求 计算基底净反力设计值 Pj=F/bl=1730*1.35/(2.5*5)=186.84KPa 净偏心矩 e0=M/F=Mk*1.35/(Fk*1.35)=202.8/1730=0.12 基底最大和最小净反力设计值 Pjmax=Pj(1+6*e0/5)=186.84*(1+6*0.12/5)=213.74KPa Pjmin=Pj(1-6*e0/5)=186.84*(1-6*0.12/5)=160KPa 基础高度: 在柱边截面 h=800mm,h0=755mm,则 bc+2h0=0.5+2*0.755=2.01m 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]=213.74*[(2.5-0.25-0.755)*2.5-(1.2-0.25-0.755)2]=790.7KN 该式右边 0.7βhpft(bc+h0)h0=0.7*1*1270*1.455*0.955=842.3>790.7KN(可以) 配筋计算 计算基础长边方向的弯矩设计值,取I-I截面 PjI=Pjmin+(l+ac)(Pjmax-Pjmin)/2l=160.0+(5+0.5)*(213.74-160.0)/(2*5)=183.4KPa MI=[(pjmax+pjI)(2b+bc)+(Pjmax-PjI)b](l-ac)/48=[(213.74+183.4)*(5+0.5)+(213.74-183.4)*2.5](5-0.5)2/48=953.5KN.m AsI=MI/(0.9*fyh0)=953.5*1000000/(0.9*300*755)=4677mm2 在平行于l方向2.5m宽度范围内配选用选用1918@130As=4823mm2 计算基础短边方向的弯矩。 取II-II截面 MII=Pj(b-bc)2(2l+ac)/24=186.84*(2.5-0.5)2*10.5/24=327mm2 As=MII/(0.9*fyh0)=327*1000000/(0.9*300*743)=1630mm2 在平行于b方向5m宽度范围内配选用选用2510@200As=1962mm2 C轴: J-3类: 先设基础的高度为0.8m 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=1.1Fk/(fa-γGd)=1.1*1312/(195.4-20*1.73)=9.79m2 取基底长短边之比为n=l/b=2此时算得b=2.2m,则l=nb=4.4m b<3m,不需要进行宽度修正。 持力层承载力验算 验算荷载偏心矩 基底处的总竖向力: Fk+Gk=1312+2.2*4.4*1.73*20=1646.9KN 基底处的总力矩: Mk=242+57*0.8=287.6KN.m 偏心矩: e=Mk/Fk+Gk=287.6/1646.9=0.175 Pk=(Fk+Gk)/A=1646.9/(2.2*4.4)=170.1KPa 验算基底最大压力Pkmax Pkmax=Pk(1+6*e/l)=170.1*(1+6*0.175/4.4)=210.7KPa<1.2fa=234.5KPa(可以) 软弱下卧层承载力验算 =3z/b=4.3/2.1>0.5b查表得θ=23ºtanθ=0.424 下卧层顶面处的附加应力: σm=lb(Pk-σcd)/[(l+2ztanθ)(b+2ztanθ)]=4.4*2.3*(170.1-0.8*17.3-0.93*18.5)/[(4.4+2*5.3*0.424)(2.2+2*5.3*0.424)]=32.3KPa 下卧层顶面处的自重应力: σcz=17.1*0.8+18.5*0.93+5.3*(18.5-10)=75.9KPa 下卧层承载力特征值: γm=σcz/(d+z)=75.9/6.8=11.2KN/m3 faz=80+1.0*11.2*(6.8-0.5)=152.8KPa 验算: σcz+σm=68.4+27.0=95.4<152.8KPa(可以) 经验算,基础地面尺寸及埋深满足要求 计算基底净反力设计值 Pj=F/bl=1312*1.35/(2.2*4.4)=183KPa 净偏心矩 e0=M/F=Mk*1.35/(Fk*1.35)=287.6/1312=0.219 基底最大和最小净反力设计值 Pjmax=Pj(1+6*e0/4.4)=183*(1+6*0.219/4.4=237.7KPa Pjmin=Pj(1-6*e0/4.4)=183*(1-6*0.219/4.4=128.3KPa 基础高度: 在柱边截面 h=800mm,h0=755mm,则 bc+2h0=0.5+2*0.755=2.01m 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]=237.7*[(2.2-0.25-0.755)*2.2-(1.1-0.25-0.755)2]=622.8KN 该式右边 0.7βhpft(bc+h0)h0=0.7*1*1270*1.255*0.755=842.3>622.8KN(可以) 配筋计算 计算基础长边方向的弯矩设计值,取I-I截面 PjI=Pjmin+(l+ac)(Pjmax-Pjmin)/2l=128.3+(4.4+0.5)*(237.7-128.3)/(2*4.4)=189.2KPa MI=[(pjmax+pjI)(2b+bc)+(Pjmax-PjI)b](l-ac)/48=[(237.7+189.2)*(4.4+0.5)+(237.7-189.2)*2.2](4.4-0.5)2/48=696.7KN.m AsI=MI/(0.9*fyh0)=590.4*1000000/(0.9*300*755)=3418mm2 在平行于l方向2.2m宽度范围内配选用选用1816@120As=3617mm2 计算基础短边方向的弯矩。 取II-II截面 MII=Pj(b-bc)2(2l+ac)/24=183*(2.2-0.5)2*9.3/24=205mm2 As=MII/(0.9*fyh0)=205*1000000/(0.9*300*743)=1022mm2 在平行于b方向4.4m宽度范围内配选用选用228@200As=1105mm2
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