地基基础课程设计指导书+任务书2

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1、土力学与地基基础课程设计任务书题目：柱下钢筋混凝土独立基础1.1 设计资料1、地形：拟建建筑场地平整2、工程地质资料：自上而下依次为： 杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾； 粉质粘土：厚1.0m,软塑，潮湿，承载力特征值f =150kPaak 粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值f =210kPa ；ak 全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值f =250kPaak 强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值f =300 kPaak 中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值f =800kPaak岩土物理力学参数表表1地 层 代 号天然地基土土名重度Y孔隙比C凝聚力内摩擦 角压缩系 数也

2、压缩模 量ES抗压强度fk rk承载力 特征值kN/m3kPa度MPa-1MPaMPakPa1杂填土182粉质粘土200.6520250.2010.01503粘土19.40.5825200.228.22104全风化砂 质泥岩2130300.82505强风化砂 质泥岩2235303.03006中风化砂 质泥岩2440304.08003、水文资料为： 地下水对混凝土无侵蚀性。地下水位深度：位于地表下1.5m。4、上部结构资料：上部结构为多层全现浇框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置见下图：上部结构作用在柱底的荷载标准值见表2：柱底荷载标准值表2题号FIZMIZVIZA轴

3、B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴19001400100013010521050604521012142510521441152155055503102415501104158125220555055411031608115617213522553556051165168312081861452305958656122717581260200155235606270712891833131221416524064667581351190813642281752456870809141319831416242185250717485101475205814682561952557578901115

4、3721331520270205260788295121599220815722842152658286100131661228316242982252708590105141723235816763122352758994110151785243317283262452809298115上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合设计值见表3：柱底荷载标准值表3题号FKMKVKA轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴11170182013001691372736578592131618531368187150280657265313312015143520516328672657241433209115

5、032241762936972785151421881570242189299777585615952286163826020230678819171675238317062782153128486988175624811773296228319889110491836257818413152413259397111101917267619083332543329710211711199827731976351267338102107124122078287120443692803451061121301321592968211138729335111111713714223930662179

6、406306358115123143152320316322464243193641201281505、材料：混凝土等级C25C30,钢筋1、11级。1.2 设计要求： 每班分为3个组。第1组共15人，基础持力层选用土层，设计A轴柱下独立基础；第2组共15人，基础持力层选用土层，设计B轴柱下独立基础；第3组共15人，基础持力层选用土层，设计C轴柱下独立基础； 每人根据所在组号和题号，完成各自要求的轴线基础设计。对另外两根轴线的基础，只 要求根据所给荷载确定基础底面尺寸。1.3 设计内容1、设计柱下独立基础 包括确定基础埋深、基础底面尺寸，对基础进行结构的内力分析、强度计算，确定基础高度、进行配

7、筋计算，并满足构造设计要求，编写设计计算书。2、绘制基础施工图包括基础平面布置图、基础大样图，并提出必要的技术说明。1.4 地基基础设计成果1 地基基础设计计算书（1）设计计算书封面 封面上应写明设计题目、学生姓名、专业、年级、指导教师姓名、完成日期（2）目录及正文格式（格式另见附属文件）。2 设计图纸设计要求：绘制比例为1：100或1：200A3 图纸打印稿课程设计指导书地基基础设计是土木工程结构设计的重要组成部分，必须根据上部结构条件（建筑物的 用途和安全等级、建筑布置、上部结构类型等）和工程地质条件（建筑场地、地基岩土和气 候条件等），结合考虑其他方面的要求（工期、施工条件、造价和节约资

8、源等，）合理选择地 基基础方案，因地制宜，精心设计，以确保建筑物和构筑物的安全和正常使用。基础设计可 按下列步骤进行：（ 1 ） 选择基础的材料、类型，进行基础平面布置；。（ 2 ） 选择地基持力层；（ 3 ） 地基承载力验算，确定基础底面尺寸；（ 4 ） 地基变形验算；（ 5 ） 基础结构设计；（ 6 ） 基础施工图绘制，并提出必要的技术说明。1.1 柱下独立基础设计1、地基承载力特征值的确定：确定地基承载力特征值的方法有以下儿种：（1）按载荷试验确定（2）按野外鉴别结果确定（3）按物理力学指标确定。（4）按原位测试结果确定（5）根据地基土的抗剪强度指标，按理论公式确定（6）应用地区建筑经验

9、，采取工程地质类比法确定2、地基承载力特征值的修正当基础宽度大于 3m 或埋置深度大于 0.5m 时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：aakbd m式中：修正后的地基承载力特征值 KPa；f = f +n Y(b - 3) +n Y (d - 0.5)ak地基承载力特征值KPa；基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查教材表4丫 基底以下土的重度，地下水位以下取浮重度厂(kN/m3)；基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度(kN / m 3)；b基础底面宽度(m)；当宽度小于3m按3m取值，大于6m按6m取值;d 基础埋置深度

10、(m)；当埋深小于0.5m时按0.5m取值，一般自室外地面标高算起。在 填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标 高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采 用独立基础或条形基础时应从室内地面标高算起。承载力修正系数表 4土的类别nbd淤泥和淤泥质土01.0人工填土01.0e或Il大于等于0.85的粘性土含水比 -801.2红粘土0.151.4含水比 - 0.8P 10%01.5压实系数大于0.95、粘粒含量c的粉土大面积压实填土02.0最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石粘粒含量Pc - 10%的粉土0.31.5

11、粉土粘粒含量Pc 10%的粉土0.52.0T0.31.6e或I均小于0.85的粘性土2.03.0粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)3 04 4中砂、粗砂、砾砂和碎石土注：强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值，其他状态下的岩石不修正;地基承载力特征值按建筑地基规范附录深层平板载荷试验确定时 d 取 0。3、基础底面尺寸的确定：确定基础底面尺寸时，首先应满足地基承载力要求，包括持力层土的承载力计算和弱弱 下卧层的验算；其次，对部分建（构）筑物，仍需考虑地基变形的影响，验算建（构）筑物 的变形特征值，并对基础底面尺寸作必要的调整。建筑地基基础设计规范根据“所有建筑物的地基计算均

12、应满足承载力”的基本原则，按 持力层的承载力特征值计算所需的基础底面尺寸。要求符合下式要求：pkkaP 1.2 fk maxa式中： pk 相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；k max 相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值；修正后的地基承载力特征值。1）轴心荷载作用下的基础：F + G F +Y Ad Fp = kk = g = + y d k得：f -Y daG式中：Pk相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面处的竖向力值；Y g 基础及回填土的平均重度，一般取20 kN / m 3，地下水位以下取10 kN / m 3 ； d基础平均埋深（m）；A基底面

13、积（m?）；按上式计算出A后，先选定b或1，再计算另一边长，使A二1 -b，一般取1 / b = 1.0 2.0O必须指出，在按上式计算 A 时，需要先确定修正后的地基承载力特征值 fa ，但 fa 值 又与基础底面尺寸A有关，也即上式中的A与fa都是未知数，因此，可能要通过反复试算 确定。计算时，可先对地基承载力只进行深度修正，计算fa值；然后按计算所得的A二1 - b , 考虑是否需要进行宽度修正，使得A、fa间相互协调一致。2）偏心荷载作用下的基础：偏心荷载作用下的基底压力计算公式：F + G , M F + G 6e、 p = kk + k = kk （1 + k）kmaxA W 1

14、- b1k min当偏心矩e 1/6时，基础边缘的最大压力按下式计算：2（F + G ）p =kkk max3ba式中Mk相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面处的力矩值KN）；W基础底面的抵抗矩(m?)；ee 二 M /(F + G )k 偏心矩， kk k k (m)；1力矩作用方向的矩形基础底面边长(m)；b垂直于力矩作用方向的矩形基础底面边长(m)；a 偏心荷载作用点至最大压力作用边缘的距离(m), a二(1 /2) ek。偏心荷载作用下，按下列步骤确定基础底面尺寸： 先不考虑偏心,按轴心荷载条件初步估算所需的基础底面积； 根据偏心距的大小，将基础底面积增大(1030) %，并

15、以适当比例选定基础长度和 宽度，即取基础宽度b为：| F b = (1.1 1.3)厂 f -n(f -y d)a G式中：n为基础的长宽比，n = l/b，对矩形截面，一般取n = L22.0； 由调整后的基础底面尺寸计算基底最大压力Pkmax和最小压力Pkmin，并使其满足 Pk - fa和Pkmax - f的要求。如不满足要求，或压力过小，地基承载力未能充分发挥, 应调整基础尺寸，直至最后确定合适的基础底面尺寸。通常，基底的最小压力不宜出现负值，即要求偏心距ek - 1/6，但对于低压缩性土及短 暂作用的荷载，可适当放宽至匚-1/4。4、软弱下卧层的验算：当地基压缩层范围内存在有软弱下卧

16、层时，应按下式验算软弱下卧层承载力：P + P /z cz az式中：p 软弱下卧层顶面处的附加压力设计值； pc软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值； faz软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力设计值。当上层土与下卧土层的压缩模量比值大于或等于3时，对条形基础和矩形基础，上式中的P值可按式简化计算： lb(p -y d)P =kmz (l + 2 z tan 0 )(b + 2 z tan 0)式中：b矩形基础和条形基础底边的宽度(m)；1矩形基础底边的长度(m)；y m基埋深范围内土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度(kN / m 3)z基础底面至软弱下卧层顶面的距离(m)；0 为地基压

17、力扩散角，可按表5采用；地基压力扩散角0表5E / Es1s 2z / b0.250.50362351025102030注：Es1为上层土压缩模量，Es2为下层土压缩模量；z/b .25时取9 = 0，必要时，宜由试验确定；z/b50时Q值不变。选择基础底面尺寸后，必要时还要对地基的变形或稳定性进行验算。5、地基变形验算：建筑地基基础设计规范按不同建筑物的地基变形特征，要求：建筑物的地基变形计算 值，不应大于地基变形允许值，即：s ls!式中：s地基变形计算值，为地基广义变形值，可分为沉降量、沉降差、倾斜和局部倾_ 斜等；L一一地基变形允许值，它是根据建筑物的结构特点，使用条件和地基土的类别而

18、 确定的，其值请参见建筑地基基础设计规范(GB500072002)中的表5.3.4。对于因建筑地基不均匀、荷载差异大及体形复杂等因素引起的地基变形，在砌体承重结 构中应由局部倾斜控制；在框架结构和单层排架结构中应由相邻柱基的沉降差控制；在多层、 高层建筑和高耸结构中应由倾斜值控制。一般建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已基本完成，对于 低压缩性粘性土可认为已完成最终沉陷量的50一80 % ，对于中压缩粘性土可认为已完 成 20一 50 % ，对于高压缩粘性土可认为已完成5一 20。根据预估的沉降量，可预 留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序等。6、基础高度的

19、确定：基础高度由柱边抗冲切破坏的要求确定，设计时先假设一个基础高度 h ，然后再验算 抗冲切能力。中心荷载作用下：图2-2中心受压柱基础底板厚罠的确宦* Rt:fIZKMF 0.7 B fa hlhp t m 0a = (a + a )/2mtbF 二 p Aln l式中B hp 受冲切承载力截面高度影响系数，当h 1200 mm 时，卩hp取0.9；其间按线性内插法取用；ft 混凝土轴心抗拉强度设计值；h0 基础冲切破坏锥体的有效高度；冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；at 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当 计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽；当 计算基础变阶处的受冲切承载力时

20、，取上阶宽；ab 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底 面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基 础底面以内(图 2-2b ) ，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶 宽加两倍该处的基础有效高度。当冲切破坏锥体的底面在1方向落在基础底面以外，即 a + 2ho b 时（图 2-2c ） , ab = b ；Pn 扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反 力；A1 冲切验算时取用的部分基底面积（图22 b、c中的阴影面积）；Fi相应于荷载效应基本组合时作用在Ai上的地基土净反力设计值。偏心荷载作用

21、下：与中心荷载作用下基础底板厚度计算基本相同，只需将公式F1= PnAi中的Pn用基础边缘处最大地基土单位面积净反力Pn,max代替即可;式中静偏心距，月。7、基础底板配筋： 由于单独基础底板在地基净反力作用下，在两个方向均发生弯曲，所以两个方向都要配受力钢筋。钢筋面积按两个方向的最大弯矩分别计算。（1） 中心荷载作用下: 图 2-3a)中各种情况的最大弯矩计算公式：辺=巻 -叫）2（肚+乞）柱边（I-I截面）：24b)柱边（II-II截面）:c)M迈=窪。一码尸（2& +如 阶梯高度变化处（IIIIII截面）：24d)阶梯高度变化处（IV-IV截面）:根据以上所算截面弯矩及对应的基础有效高度

22、ho，按混凝土结构设计规范（GB500102002）正截面受弯构件承载力计算公式，可以求出每边所需钢筋面积，或按下 式简化计算：As0.9f hy 0（2）偏心荷载作用下：11TOCImTE 3F里丄JV T團2-4倩心足压柱甚础底板犀廃计算图2-5俱心受压柱棊础蒸板記箭计算AieKlA）即可（图 2-4、5）。偏心受压基础底板配筋计算时，只需将中心受压计算公式中的pn换成偏心受压时柱边（或变阶面处）基底设计反力“（或从m）与的平均值1.2 现浇柱下独立基础构造要求：1、基础边缘高度：锥形基础边缘高度一般不小于200mm,阶梯形基础每个台阶高度一般 为 300500 mm。2、基底垫层：垫层厚

23、度不宜小于70mm,垫层混凝土强度等级应为C10；常做100mm厚 C10素混凝土垫层，每边各伸出基础100mm。3、钢筋：底板受力钢筋直径不小于10m m,间距不大于200m m,也不宜小于100m m；当基 础的边长大于或等于2.5m时，底板受力钢筋长度可减短10%，并宜均匀交错布置。4、底板钢筋的保护层：当有垫层时不小于40mm,无垫层时不小于70mm。JgJ- I甲JIOT：oa*&s图2-6扩廩群础构址輯一般嬰求0 9直-同），上卫三 _ L 1 当时餌0时5、混凝土：混凝土强度等级不应低于C20。锥形基础和阶梯形基础在满足上述构造要求时，可按图2-7 要求。OXSOOH：Sfr时三柠殆入卜伸虬:7图2T现浇钢筋栓柱基础剖面尺寸6、基础插筋：现浇柱基础中应留出插筋，插筋在柱内的纵向钢筋连接以优先采用焊接或机 械连接的接头，插筋在基础内应符合下列要求：（1）插筋的数量、直径、以及钢筋种类应与柱内的纵向受力钢筋相同。 （2）插筋锚入基础的长度等应满足有关规范要求。（3）基础中插筋至少需分别在基础顶面下 100mm 和插筋下端设置箍筋，且间距不大于 800m m,基础中箍筋直径与柱中同。图2-8现浇钢筋混凝土柱与基础连接坊工锻1.2. 设计参考资料（1）土力学与地基基础课本（2）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）