【设计】柱下钢筋混凝土独立基础的设计

课程设计一．课程设计目的通过本次的课程设计，让我们熟练掌握柱下钢筋混凝土独立基础的设计步骤、方法及具体计算过程。培养从事基础工程浅基础的设计能力。二．课程设计题目描述和要求某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，采用柱下独立基础，柱网布置如图所示，试设计该基础。柱网布置图(水平间距4500，竖向8000,3000，8000)设计主要内容——确定基础埋置深度；确定地基承载力特征值；确定基础底面尺寸；确定基础的高度；基础底板配筋计算；绘制施工图（平面布置图、详图）1、设计资料(1)地质资料该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察：持力层为粘性土，土的天然3f2重度为18kN/m，地基承载力特征值ak=230kN/m，地下水位在-7.5m处，无侵蚀性。(2)、荷载资料柱截面尺寸为350mm×500mm，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，由上部结构传来轴心荷载为N=680kN，弯矩值为M=80kN·m，水平荷载为10kN。（3）、材料选用精品学习资料可选择pdf第1页，共7页----------------------- 混凝土：采用C20（可以调整）钢筋：采用HPB235（可以调整）2、计算书要求计算书包括封面（见统一格式）、正文，要求书写工整、数字准确、图文并茂。3、制图要求：完成2张图：1张基础平面布置图，1张详图（包括基础平面图和剖面图）。建议图纸采用A3幅面，手工或CAD绘制均可，表达要清楚，施工图（图纸折叠成A4大小）要求所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。三．课程设计报告内容1）确定基础埋置深根据GB50007-2002规定，初步将该独立基础设计成阶梯形，取基础埋置深度d=1.5m，室内外高差300mm。基础高度为h=650mm，基础分二级，从下至上分350mm,250mm两个台阶；h0=610mm（40mm厚的垫层），h1=350，h01=310mm；a1=1200mm，b1=800mm。2）确定地基承载力特征值fa查表得b=0;d=1.0所以：fa=fak+b（b-3）+dm(d-0.5)22=230+0+1.0×18×1.0kN∕m=248kN∕m3)确定基础底面面积1计算基础和回填土重Gk时的基础埋深d=(1.5+1.3）m=1.35m2Fk68022A0==m=3.08mfaGd24820.135由于偏心不大，基础底面面积按20%增大，即：22A=1.2A0=1.23.08m=3.69m2初步选择基础底面面积A=lb=2.41.6=3.84m,且b=1.6m﹤3m不需要再对fa精品学习资料可选择pdf第2页，共7页----------------------- 进行修正。4)验算持力层地基承载力Mk8010.065偏心距==m=0.11m则：ekFKGK68020.384.135FKGK6e68020.384.1356.011pkmax=1=1kPa=260.2kPaAl.3844.2FKGK6e68020.384.1356.011pkmin=1=1kPa=148kPaAl.3844.2pkmaxpkmin2602.148pk==kPa=204.1kPa22其中pknax2.1fa=297.61kPa；pkmin0；pkfa满足要求。最后确定柱子基础底面长l=2.4m，宽b=1.6m。5）确定基础的高度（采用阶梯形基础）假设基础高度为h=650mm，基础分二级，从下至上分350mm,250mm两个台阶；h0=610mm（40mm厚的垫层），h1=350，h01=310mm；a1=1200mm，b1=800mm。1.计算基底净反力由给定标准值上部结构传来轴心荷载为N=680kN，弯矩值为M=80kN·m，水平荷载为10kN分别乘以分项系数得荷载设计值为N=918kN,M=108kN·m，V=13.5kN2M108135..065C20的混凝土（ft1.1Nmm）则偏心距e=m.0127n0,F918基础边缘最大和最小净反力n,maxF6e315kpan,o9186.0127p1=1n,min1632.kpalbl.3844.22．柱边基础截面抗冲切验算由假设知atbc.035m,ac5.0m,l4.2m,b,6.1h0610m;精品学习资料可选择pdf第3页，共7页----------------------- 则at2h0.0352.061m.157mb6.1m取ab.157matab.035.15722Amh0.061m.05856m222lacbbcAlh0bh0222224.25.06.1.03522.0616.1.061m.05438m2222由于是偏心受压，pn取p,nmax冲切力：FpA315.05438kN1713.kNln,maxl抗冲切力：7.0fA7.00.11100.05868kN4518.kNF满足要求hptml3．变阶处抗冲切验算atb18.0m,a12.1m,h01310mm,l4.2m,b6.1m同理at2h018.02.031m.142mb6.1m,所以ab.142matab8.0.14222则Amh0.031m.03441m222lacbbcAlh0bh0222224.22.16.18.022.0316.1.031m.04559m2222冲切力FpA315.04559kN1436.kNln,maxl抗冲切力7.0hpftAm7.00.11100.03441kN264.96kNFl满足要求最后确定基础高度h=650mm。精品学习资料可选择pdf第4页，共7页----------------------- 6）基础底板配筋计算2选用HRB335钢筋，fy300Nmm1.基础长边方向截面柱边lac柱边净反力pn,pn,minpn,maxpn,min2l4.25.01632.3151632.kpa254.91kpa24.2悬臂部分净反力平均值：11pnpn,maxpn,315254.91kpa284.96kpa2212M1pnlac2bbc24弯矩：12284.964.25.026.1.035kNm152.16kNm246M152.161022As,mm9239.mm9.0fyh09.0300610截面变阶处la1pn,pn,minpn,maxpn,min2l4.22.11632.3151632.kpa277.05kpa24.2悬臂部分净反力平均值：11pnpn,maxpn,315277.05kpa296.03kpa2212Mpnla12bb124弯矩：12296.034.22.126.18.0kNm71.05kNm24精品学习资料可选择pdf第5页，共7页----------------------- 6M71.051022As,mm8488.mm9.0fyh019.0300310比较AsI和ASIII，应按As配筋，在平行于l方向1.6m宽度范围内配9φ12@14022（As=1017mm>923.9mm）。2．基础短边方向因为该基础受单向偏心荷载的作用，所以，在基短边方向的基地反力可按均匀分11布计算，取pnpn,maxpn,min3151632.kpa2391.kpa22截面柱边pn22391.2Mbbc2lac6.1.03524.25.0kNm82.50kNm24246M82.501022As,mm5009.mm9.0fyh09.0300610Ⅳ-Ⅳ截面(变阶处)pn22391.2Mvbb12la16.18.024.22.1kNm38.256kNm24246Mv38.2561022As,vmm4571.mm9.0fyh019.0300310比较AsII和ASIV，应按AsII配筋，但面积仍较小，所以在平行于b方向2.4m宽度2范围内按构造配Φ10@180（即13Φ10，As10205.mm）7）绘制施工图（平面布置图、详图）见附录四．总结通过本次的的课程设计让我们更加熟练的掌握了浅基础设计的要点，过程以及方法。是锻炼我们将课本上的理论知识转化为现实中的实物的一个非常有效的方法，培养了我们作为一个人土木人应该具有的细心、严谨等品质，为我们以后的就业打下了基础，是一次很不错的设计。另外在课程设计中也遇到了很多课本上遇不到的问题，课本上给的题目往往是“理想状况下”的，而实际操作起来却不同，例如在设计基础底板的配筋的时候，长边方向可以精品学习资料可选择pdf第6页，共7页----------------------- 按计算配筋而短边方向虽然也有计算配筋，但是由于计算配筋比构造配筋小，所以我最后还得以构造配筋，这种情况在课文例题中是很难遇到的，可是实际模型中就有，我们需要特别注意。另一个需要注意的问题就是，设计值和标准值如何取用的问题，在计算基础埋置深度，地基承载力特征值，地基基础底面尺寸时我们都必须采用荷载的标准值，而在进行基础高度和基础底板配筋的时候我们就应该采用荷载的设计值。荷载的设计值等于标准值乘以一个分项系数。这次课程设计还有一个收获就是让我更加熟练掌握了word的使用方法，通过这学期前两次的实习，让我对word有了一定的了解。而通过这次的设计让我对word中的公式编辑器有了初步的认识，用公式编辑器效率高了不少。对CAD制图也重新复习了一下，虽说当时学了，可是刚刚接触的时候还是很陌生，最后请了同学帮我重新讲解了一下才有了点眉目，电脑这个技术还真是孰能生巧。总体来说这是一次很不错的课程设计。五．参考文献1.赵明华主编，《土力学与基础工程》，武汉：武汉理工出版社，2010年。2.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）.北京：中国建筑工业出版社，20113.丁梧秀主编.土力学与地基基础.郑州：郑州大学出版社，2006精品学习资料可选择pdf第7页，共7页-----------------------