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1、基础工程独立基础课程设计 基础工程课程设计 课程名称：基础工程 设计题目：柱下独立基础课程设计 院系：土木工程学院 专业：道路、桥梁、隧道工程年级：2022级 姓名：李涛 学号：149 指导教师：李文广 徐州工程学院土木工程学院 2022 年12 月15 日 目录 1、柱下独立基础设计资料 2、柱下独立基础设计 基础设计材料 基础埋置深度选择 地基承载力特征值 基础底面尺寸的确定 验算持力层地基承载力 基底净反力的计算 基础高度的确定 抗剪验算 抗冲切验算 地基沉降计算 配筋计算 3 软弱下卧层承载力验算 4规范法计算沉降量 5地基稳定性验算 5 参考文献 6设计说明 附录基础施工图 一、基础
2、设计资料 2号题 B 轴柱底荷载： 柱底荷载效应标准组合值：KN F k 1615=，m KN M k ?=125，KN V k 60=； 柱底荷载效应基本组合值：KN F 2099.5=，m KN M ?=162.5，KN V 78=。 持力层选用4号粘土层，承载力特征值240=ak f kPa ，框架柱截面尺寸为500500 mm ，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：C25混凝土，HPB235钢筋，预估基础高度m 。 2.基础埋深选择：根据任务书要求和工程地质资料， 第一层土：杂填土，厚m ,含部分建筑垃圾； 第二层土：粉质粘土，厚m ,
3、 软塑，潮湿，承载力特征值ak f = 130kPa 第三层土：粘土，厚m , 可塑，稍湿，承载力特征值ak f = 180kPa 第四层土：全风化砂质泥岩，厚m ,承载力特征值 ak f = 240kPa 地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表下m 。 取基础底面高时最好取至持力层下m ，本设计取第三层土为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为m 3.75.15.02.15.0=+。由此得基础剖面示意图如下： =1339KN k =284KN =94KN k k 基础剖面示意图 3.求地基承载力特征值 a f 根据粘土62.0=e ，78.0=L I ，查表得 2=b ，3=d 基底以上土的
4、加权平均重度 3/15.033.7 0.5 215.04.92.0)1020(1205.018m KN r m =?+?+?-+?+?= 持力层承载力特征值 a f （先不考虑对基础宽度修正） )5.03.7(15.033240)5.0(-?+=-+=d f f m d ak a a KP 384.29= （上式d 按室外地面算起） 4.初步选择基底尺寸 取柱底荷载标准值：KN F k 6151=，m KN M k ?=125，KN V k 60= 计算基础和回填土重k G 时的基础埋深()m d 3.9250.453.73.72 1 =+= 基础底面积：20926.420 725.1102.
5、229.384615 1m d f F A G a k =?-?-=?-= 由于偏心不大，基础底面积按20增大，即： 20911.5926.42.12.1m A A =?= 初步选定基础底面面积2 623m b l A =?=?=，且m m b 3.2k P ，满足 基底最大压力： ? ? ?+?+=? ?+= 308.061699.398161561max l e A G F P k k k k )15.461(2.137.389a a a KP f KP =，满足 8.变阶处抗冲切验算 m b a t 11=，m a 5.11=，mm h 3505040001=-= m b m h a a
6、 t b 27.135.021201=，满足 9.配筋计算 选用的HPB235 级钢筋，2 /210mm N f y = （1）基础长边方向 ?-?截面（柱边） 柱边净反力：()min ,max ,min ,2n n c n n P P l a l P P -+ = ()029.27579.4243 25 .03029.275-?+ =a KP 47.312= 悬臂部分净反力平均值： ()()a n n KP P P 63.36847.31279.4242 121,max ,=+?=+ 弯矩： ()()c c I n n b b a l P P M +-? ? ?+= 222412 ,max
7、, )5.022()5.03(63.36824 1 2+?-?= m KN ?=99.431 260,55.3047750 2109.01099.4319.0mm h f M A y I s =?= - 截面（变阶处） ()min ,max ,1 min ,2n n n n P P l a l P P -+ = ()029.27579.4243 25 .13029.275-?+ = a KP 35.387= ()()12 1,max ,22241b b a l P P M n n +-? ? ? ?+= )122()5.13(235.38779.4242412+?-?+?= m KN ?=35
8、.190 2601,55.2877350 2109.01035.1909.0mm h f M A y s =?= 比较1,S A 和S A ,，应按1,S A 配筋，实际配14012111401615和 则钢筋根数： 211140 2800 =+= n ,2277.31266.3129121.113151.201mm mm A s =?+?=满足 （2）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：()()a n n n KP P P P 72.17200.9544.2502 121 min .max .=+?=+= 与长边方向的配筋计算方法相
9、同，可得-截面（柱边）的计算配筋值 2,02.2068mm A S =，- 截面（变阶处）的计算配筋值213.1673mm A S =。因此 按S A ,在短边方向配筋，实际配2001219。 则钢筋根数 191200 3600 =+= n ，2202.20689.2148191.113mm mm A s =?= 10.基础配筋大样图：见施工图 11.确定A 、C 两轴柱子基础底面尺寸 由任务书得：9号题A 、C 两柱子基底荷载分别为： A 轴：KN F k 1032=，m KN M k ?=164，KN V k 55=； C 轴：KN F k 1252=，m KN M k ?=221，KN
10、V k 52=； 由前面计算得持力层承载力特征值a a KP f 29.384= 计算基础和回填土重k G 时的基础埋深m d 425.2= A 轴基础底面积：20228.320 725.1102.229.3841032 m d f F A G a k =?-?-=?-= 基础底面积按20增大，即： 20778.3148.32.12.1m A A =?= 初步选定基础底面面积)778.3(4.140.38.422m m b l A =?=?=，且m b 3=， 不需要再对fa 进行修正。 C 轴基础底面积：2022 725.1102.229.3841252 m d f F A G a k =?
11、-?-=?-= 基础底面积按20增大，即： 2054.83.12.1m A A =?= 初步选定基础底面面积2 2 1.114.110.38.3m m b l A =?=?=，且m b 3=， 不需要再对a f 进行修正。 、C 两轴持力层地基承载力验算（略） 根据以上计算，可以绘制出基础平面布置图和B 轴柱子基础大样图。见基础平面布置图。 三、软弱下卧层承载力验算 (1) 软弱下卧层埋深 d= (2) 软弱下卧层顶面处土的自重应力 z =?+?+?kPa 软弱下卧层顶面处土的加权平均重度 m = 41.192 .31 .62=kN/m 查表得, 全风化砂质泥岩 2=b ，3=d (4)按深度
12、修正后软弱下卧层的承载力特征值 227.391)5.02.3(41.193240)5.0(=-?+=-+=d f f m d ak a kPa 由7.02.11/2.8/21=s s E E ，Z=，查表得地基压力扩散角=23 z c +z =+=kPa 四、规范法计算沉降量 (2). 确定沉降计算深度 根据b=查表得z=。相应于向上取z 厚度范围的土层计算沉降量为 ?满足要求,故沉降计算深度可取为。 (3). 沉降计算 如下表 kPa z l z b p p lb c k z 87.40)23tan 2.326.3)(23tan 2.328.2()2.223.16177(8.26.3)tan
13、 2)(tan 2()(o o =?+?+?-?=+-= (4). 确定沉降经验系数 s 由于k k f p kpa f =013575.0 查表可知s =1。 (5). 基础最终沉降量 五、地基稳定性验算 (1) 在按地基承载力选择和经过必要的变形验算确定底面尺寸后，地基的稳定性即得以满足。 （2）由于是受竖向荷载作用下的轴心受压的基础且偏心受压基础满足P max ，其倾斜小于允许值，故不需要再验算地基的稳定性。 六、参考资料 （1）土力学与基础工程（第2版），赵明华主编，武汉理工大学出版社，2022 （2）基础工程（第2版），周景星主编，清华大学出版社，2022。 （3）混凝土结构（上）（第2版），吴培明主编，武汉理工大学出版社，2022 （4）建筑结构荷载规范（GB50009-2022），中国建筑工业出版社，2022。 （5）建筑地基基础设计规范（GB50007 -2022），中国建筑工业出版社，2022。 （6）混凝土结构设计规范（GB50010 -2022），中国建筑工业出版社，2022。 mm s s s 6.4959148.490.1.=?=