浅基础设计指导书
《土力学与地基基础》课程设计
第一部分墙下条形基础课程设计
一、墙下条形基础课程设计任务书
(一)设计题目
某教学楼采用毛石条形基础,教学楼建筑平面如图1所示,试设计该基础。
图1 建筑平面图
(二)设计资料
⑴工程地质条件如图2所示。
图2工程地质剖面图
⑵室外设计地面-0.6m,室外设计地面标高同天然地面标高。
⑶由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙∑F1K=558.57kN,山墙∑F2K=168.61kN,内横墙∑F3K=162.68kN,内纵墙∑F4K=1533.15kN。
⑷基础采用M5水泥砂浆砌毛石,标准冻深为1.2m。
(三)设计内容
⑴荷载计算(包括选计算单元、确定其宽度)。
⑵确定基础埋置深度。
⑶确定地基承载力特征值。
⑷确定基础的宽度和剖面尺寸。
⑸软弱下卧层强度验算。
⑹绘制施工图(平面图、详图)。
(四)设计要求
⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
⑵制图要求所有图线、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。
二、墙下条形基础课程设计指导书
(一)荷载计算
1.选定计算单元对有门窗洞口的墙体,取洞口间墙体为计算单元;对无门窗洞口的墙体,则可取1m 为计算单元(在计算书上应表示出来)。
2.荷载计算计算每个计算单元上的竖向力值(已知竖向力值除以计算单元宽度)。
(二)确定基础埋置深度d
GB50007-2002规定d min=Z d-h max或经验确定d min=Z0+(100~200)mm。
式中Z d——设计冻深,Z d= Z0·ψzs·ψzw·ψze;
Z0——标准冻深;
ψzs——土的类别对冻深的影响系数,按规范中表5.1.7-1;
ψzw——土的冻胀性对冻深的影响系数,按规范中表5.1.7-2;
ψze——环境对冻深的影响系数,按规范中表5.1.7-3;
(三)确定地基承载力特征值fa
式中f a——修正后的地基承载力特征值(kPa);
f ak——地基承载力特征值(已知)(kPa);
ηb、ηb——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数(已知);
γ——基础底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度(kN/m3);
γm——基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度(kN/m3);
b——基础底面宽度(m),当小于3m按3m取值,大于6m按6m取值;
d——基础埋置深度(m)。
(四)确定基础的宽度、高度
b≥
H0≥
式中F k——相应于荷载效应标准组合时,上部结构传至基础顶面的竖向力值(kN)。当为柱下独立基础时,轴向力算至基础顶面,当为墙下条形基础时,取1m长度内的轴向力(kN/m)算至室内地面标高处;
——基础及基础上的土重的平均重度,取=20 kN/m3;当有地下水时,取γ'=20-9.8=10.2 kN/m3;
——计算基础自重及基础上的土自重G K时的平均高度(m)。
b2——基础台阶宽度(m);
H0——基础高度(m)。
(五)软弱下卧层强度验算
如果在地基土持力层以下的压缩层范围内存在软弱下卧层,则需按下式验算下卧层顶面的地基强度,即
≤
式中 p z——相应于荷载效应标准组合时,软弱下卧层顶面处的附加应力值
(kP a);
p cz——软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值(kP a);
f az——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值(kP a)。
(六)绘制施工图(2号图纸一张)
合理确定绘图比例(平面图1:100、详图1:20~1:30)、图幅布置;符合《建筑制图标准》。
三、参考文献
1.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002). 北京:中国建筑工业出版社,2002
2.孙维东主编. 土力学与地基基础. 北京:机械工业出版社,2003
3.中华人民共和国国家标准. 砌体结构设计规范(GB50003-2001). 北京:中国建筑工业出版社,2002
4.沈克仁主编. 地基与基础. 中国建筑工业出版社,1993
四、设计实例
1.设计题目某四层教学楼,平面布置图如图4-1所示。梁L-1截面尺寸为
200mm×500mm,伸入墙内240 mm,梁间距为3.3 m,外墙及山墙的厚度为370 mm,双面粉刷,本教学楼的基础采用毛石条形基础,标准冻深为 1.2m。由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙∑F1K=558.57kN,山墙∑F2K=168.61kN,内横墙∑F3K=162.68kN,内纵墙∑F4K=1533.15kN。
2.工程地质情况该地区地形平坦,经地质勘察工程地质情况如图4-2所示,
地下水位在天然地表下8.5m,水质良好,无侵蚀性。
3.基础设计
⑴荷载计算
1)选定计算单元取房屋中有代表性的一段作为计算单元。如图3所示。
外纵墙:取两窗中心间的墙体。
内纵墙:取①—②轴线之间两门中心间的墙体。
山墙、横墙:分别取1 m宽墙体。
图3 墙的计算单元
2)荷载计算
外纵墙:取两窗中心线间的距离3.3 m为计算单元宽度
则
山墙:取1 m为计算单元宽度
则
内横墙:取1 m为计算单元宽度
则
内纵墙:取两门中心线间的距离8.26m为计算单元宽度
则
⑵确定基础的埋置深度d
d=Z0+200 =(1200 +200)mm=1400 mm
⑶确定地基承载特征值f a
假设b<3m,因d=1.4m>0.5m故只需对地基承载力特征值进行深度修正
⑷确定基础的宽度、高度
1)基础宽度
外纵墙:b1≥
山墙:b2≥
内横墙:b3≥
内纵墙:b4≥
故取b=1.2m<3m ,符合假设条件。
2)基础高度
基础采用毛石,M5水泥砂浆砌筑。
内横墙和内纵墙基础采用三层毛石,则每层台阶的宽度为
(符合构造要求)
查GB50007-2002允许台阶宽高比[b2/H0=1/1.5],则每层台阶的高度为
H0≥
综合构造要求,取H0=0. 4m。
最上一层台阶顶面距室外设计地坪为
(1. 4-0. 4×3)m = 0.2m>0.1m
故符合构造要求。(如图4所示)
外纵墙和山墙基础仍采用三层毛石,每层台阶高0. 4m ,则每层台阶的允许宽度为b≤
又因单侧三层台阶的总宽度为(1.2-0.37)m /2=0.415 m故取三层台阶的宽度分别为0.115 m、0.15 m、0.15 m,均小于0.2m(符合构造要求)
最上一层台阶顶面距室外设计地坪为
(1.4-0.4×3)m = 0.2m>0.1m符合构造要求。(如图5所示)
图4 内墙基础详图图5 外墙基础详图⑸软弱下卧层强度验算
1)基底处附加压力
取内纵墙的竖向压力计算
2)下卧层顶面处附加压力
因Z/b=4.1/1.2=3.4>0.5,E s1/E s2=10/2=5
故由GB50007-2002中表5.2.7查得θ=25°则
3)下卧层顶面处自重压力
4)下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值
5)验算下卧层的强度
<=177.1kN/m2
符合要求。
第二部分柱下钢筋混凝土独立基础设计
一、柱下钢筋混凝土独立基础设计任务书
(一)设计题目
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4-7所示,试设计该基础。
(二)设计资料
⑴工程地质条件
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,土的天然重度为18 kN/m3,地基承载力特征值f ak=230kN/m2,地下水位在-7.5m处,无侵蚀性,标准冻深为1.0m(根据地区而定)。
⑵给定参数
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680kN,弯矩值为80kN·m,水平荷载为10kN。
⑶材料选用
混凝土:采用C20(可以调整)(f t=1.1N/mm2)
钢筋:采用HPB235(可以调整)(f y=210 N/mm2)
(三)设计内容
⑴确定基础埋置深度
⑵确定地基承载力特征值
⑶确定基础的底面尺寸
⑷确定基础的高度
⑸基础底板配筋计算
⑹绘制施工图(平面图、详图)
(四)设计要求
⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
⑵制图要求所有图线、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。
⑶设计时间三天。
二、柱下钢筋混凝土独立基础课程设计指导书
(一)确定基础埋置深度d同前所述
(二)确定地基承载特征值f a 同前所述
(三)确定基础的底面面积
A≥
式中各符号意义同前所述
(四)持力层强度验算
≤1.2f a
≤f a
式中p k——相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力值(kPa);
p kmax——相应于荷载效应标准组合时,基础底面边缘的最大压力值(kPa);
p kmin——相应于荷载效应标准组合时,基础底面边缘的最小压力值(kPa);
F k——相应于荷载效应标准组合时,上部结构传至基础顶面的竖向力值kN);
G k——基础自重和基础上的土重(kN);
A——基础底面面积(m2);
e0——偏心距(m);
f a——修正后的地基承载力特征值(kPa);
l——矩形基础的长度(m)。
(五)确定基础的高度
F l≤0.7
式中F l——相应于荷载效应基本组合时作用在A l上的地基土净反力设计值(kN);
βhp——受冲切承载力截面高度影响系数,当h不大于800mm时,βhp取1.0;当大于等于2000mm时,βhp取0.9,其间按线性内插法取用;
f t——混凝土轴心抗拉强度设计值(kPa);
a m——冲切破坏锥体最不利一侧计算长度(m);
h0——基础冲切破坏锥体的有效高度(m)。
(六)底板配筋计算
;
;
式中A sI、A sII——分别为平行于l、b方向的受力钢筋面积(m2);
M I、M II——分别为任意截面I-I 、II-II处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值(kN·m);
l、b——分别为基础底面的长边和短边(m);
f y——钢筋抗拉强度设计值(N/mm2);
p jmax、p jmin——相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地基净反力设计值(kPa);
p jI、p jII——任意截面I-I 、II-II处相应于荷载效应基本组合时的基础底面地基净反力设计值(kPa);
a z、
b z——分别为平行于基础长边和短边的柱边长(m);
(七)绘制施工图(2号图纸一张)
合理确定绘图比例(平面图1:100、详图1:20~1:30)、图幅布置;符合《建筑制图标准》。
三、参考文献
1.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002). 北京:中国建筑工业出版社,2002
2.孙维东主编. 土力学与地基基础. 北京:机械工业出版社,2003
3.中华人民共和国国家标准. 砌体结构设计规范(GB50003-2001). 北京:中国建筑工业出版社,2002
4.沈克仁主编. 地基与基础. 中国建筑工业出版社,1993
四、设计实例
1.设计题目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7所示,在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合,由上部结构传来的轴心荷载为680kN,弯矩值为80kN·m,水平荷载为10kN。柱永久荷载效应起控制作用,柱截面尺寸为350mm×500mm,试设计该基础。
图7 柱网布置图
2.工程地质情况
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(ηb=0、ηd=1.0),土的天然重度为18 kN/m3,f ak =230kN/m2,地下水位在-7.5m处,无侵蚀性,标准冻深为1.0m(根据地区而定)。
3.基础设计
⑴确定基础的埋置深度d
d=Z0+200 =(1000 +200)mm=1200 mm
根据GB50007-2002规定,将该独立基础设计成阶梯形,取基础高度为650 mm,基础分二级,室内外高差300mm,如图8所示。
图8 基础高度和底板配筋示意图
⑵确定地基承载特征值f a
假设b<3m,因d=1.2m>0.5m故只需对地基承载力特征值进行深度修正,
⑶确定基础的底面面积
A≥
考虑偏心荷载影响,基础底面积初步扩大12%,于是
取矩形基础长短边之比l/b=1.5,即l=1.5b
取b=1.6 m则l=1.5b=2.4 m
A= l×b=2.4×1.6 m=3.84 m2
⑷持力层强度验算
作用在基底形心的竖向力值、力矩值分别为
<
符合要求。
<1.2f a=1.2×242.6kN/m2=291.12kN/m2
<f a=242.6kN/m2
故持力层强度满足要求。
⑸基础高度验算
现选用混凝土强度等级C20,HPB235钢筋,查得混凝土f t=1.1N/mm2=1100 kN/m2,钢筋f y=210 N/mm2。地基净反力
由图4-8可知,h=650mm,h0=610mm;下阶h1=350mm,h01=310mm;a z1=1200mm,b z1=800mm。1)柱边截面
b z+2 h0=(0.35+2×0.61)m=1.57m<b=1.6m
>F1=171.2kN 符合要求。
2)阶处截面
b z1+2 h01=(0.8+2×0.31)m=1.42m<b=1.6m
>F1=143.53kN 符合要求。
⑹基础底板配筋计算
1)计算基础的长边方向,I-I截面
柱边地基净反力
III-III截面:
比较A sI和A SIII,应按A sI配筋,在平行于l方向 1.6m宽度范围内配12φ12@140(A s=1356mm2>1319.28mm2)。
2)计算基础的短边方向,II-II截面
Ⅳ-Ⅳ截面
比较A sII和A SIV,应按A sII配筋,但面积仍较小,故在平行于b方向2.4m宽度范围内按构造配12φ10@200(A s=942mm2>715.5mm2)。
独立基础设计计算书
目录 1 基本条件的确定 (2) 2 确定基础埋深 (2) 2.1设计冻深 (2) 2.2选择基础埋深 (2) 3 确定基础类型及材料 (2) 4 确定基础底面尺寸 (2) 4.1确定B柱基底尺寸 (2) 4.2确定C柱基底尺寸 (3) 5 软弱下卧层验算 (3) 5.1 B柱软弱下卧层验算 (3) 5.2 C柱软弱下卧层验算 (4) 6 计算柱基础沉降 (4) 6.1计算B柱基础沉降 (4) 6.2计算C柱基础沉降 (6) 7 按允许沉降量调整基底尺寸 (7) 8 基础高度验算 (8) 8.1 B柱基础高度验算 (9) 8.2 C柱基础高度验算 (10) 9 配筋计算 (12) 9.1 B柱配筋计算 (12) 9.2 C柱配筋计算 (14)
1 基本条件确定 人工填土不能作为持力层,选用亚粘土作为持力层。 2 确定基础埋深 2.1设计冻深 ???Z =Z zw zs o d ψψze ψ=2.01.000.950.90???1.71=m 2.2选择基础埋深 根据设计任务书中给出的数据,人工填土d 1.5m =,因持力层应选在亚粘土层处,故取0m .2d = 3 确定基础类型及材料 基础类型为:柱下独立基础 基础材料:混凝土采用C25,钢筋采用HPB235。 4 确定基础底面尺寸 根据亚粘土e=0.95,l I 0.65=,查表得0, 1.0b d ηη==。因d=2.0m 。 基础底面以上土的加权平均重度: 1[18.0 1.519.0(2.0 1.5)]/2.018.25o γ=?+?-=3/m KN 地基承载力特征值a f (先不考虑对基础宽度进行修正): 11(0.5)150 1.018.25(2.00.5)177.38a a d m f f d ηγ=+?-=+??-=a KP 4.1 确定B 柱基底尺寸 202400 17.47.177.3820 2.0 K a G F A m f d γ≥ ==--?由于偏心力矩不大,基础底面面积按 20%增大,即A=1.20A =20.962m 。一般l/b=1.2~2.0,初步选择基础底面尺寸: 25.4 3.921.06m 3.9A l b b m =?=?==,虽然>m 3,但b η=0不需要对a f 进行修正。 4.1.1持力层承载力验算 基础和回填土重:20 2.021.06842.4G G dA KN γ==??= 偏心距:2100.0652400842.4k e m = =+ 一、计算题 图示浅埋基础的底面尺寸为6.5m×7m,作用在基础上的荷载如图中所示(其中竖向力 ]=240kPa[。试检算地为主要荷载,水平力为附加荷载)。持力层为砂粘土,其容许承载力基承载力、偏心距、倾覆稳定性是否满足要求。 K≥1.5(提示:要求倾覆安全系数)0 [本题15分] 参考答案: 解: )(1 代入后,解得: ,满足要求 ),2满足要求( ), 满足要求(3 3kN,对应的偏心距e=0.3m×10。持力层的=5.0二、图示浅埋基础,已知主要荷载的合力为N容许承载力为420kPa,现已确定其中一边的长度为4.0m (1)试计算为满足承载力的要求,另一边所需的最小尺寸。 (2)确定相应的基底最大、最小压应力。 [本题12分] 参考答案: 解:由题,应有 )2(N=6×1m×3m,已知作用在基础上的主要荷载为:竖向力图示浅埋基础的底面尺寸为6三、32M。试计算:kNm。此外,持力层的容许承载力0kN,弯矩×=1.510 1)基底最大及最小压应力各为多少?能否满足承载力要求?( e的要求?(2)其偏心距是否满足ρ≤N不变,在保持基底不与土层脱离的前提下,基础可承受的最大弯矩是多少?此时3)若(基底的最大及最小压应力各为多少? [本题12分] 参考答案: )解:(1 )(2 )3( ba,四周襟边尺寸相同,埋=某旱地桥墩的矩形基础,基底平面尺寸为7.4m=7.5m,四、hN=6105kN2m=,在主力加附加力的组合下,简化到基底中心,竖向荷载置深度,水平荷载HM=3770.67kN.m。试根据图示荷载及地质资料进行下列项目的检算:,弯矩=273.9kN(1)检算持力层及下卧层的承载力; (2)检算基础本身强度; )检算基底偏心距,基础滑动和倾覆稳定性。3 (. 飞天桥扩大基础计算 一、设计资料 1、上部构造:17m 装配式预应力钢筋砼空心板梁,计算跨径16.96m 。行车道10.5m ,人行道2m 。上部构造(梁与桥面铺装)恒重所产生的支座反力:3527kN; 2、支座:活动支座采用摆动支座,摩擦系数0.05; 3、设计荷载:公路-Ⅰ级,人群荷载4.5kN/m 2; 4、桥墩形式:采用双柱式加悬挑盖梁墩帽(见图); 5、设计基准风压:0.6 kN/m 2; 6、其他:本桥跨越的河为季节性河流,不通航,不考虑漂浮物;地基土质:第一层:粉质粘土,3/2.19m kN sat =γ,8.0=L I ,8.00=e ,kpa f a 1800=;第二层:中密中砂,62.00=e ,3/20m kN sat =γ,kpa f a 3000=;第三层:粉质粘土, 3/5.19m kN sat =γ,9.0=L I ,8.00=e ,kpa f a 1600=。 (最大冲刷线) (设计洪水位)(最低水位) 148146150 (河床及一般冲刷线)139 143.5 144粉质粘土 中密中砂 软塑粉质粘土 地质水文情况210303015 37 8080 10 10 420 180 180 1060 顺桥向(单位:) 横桥向(单位:) 桥墩构造图145 图10-14 桥墩构造图 图10-15 地质水文情况 二、确定基础埋置深度 从地质条件看,表层土在最大冲刷线以下只有0.5m ,而且是软塑状粉质粘土,地基容许承载力kpa f ao 180][=,故选用第二层土(中密中砂)作为持力层,kpa f ao 350][=,初步拟定基础底面在最大冲刷线以下1.8 m 处,标高为142.2m ,基础埋深2.8m 。 长沙学院课程设计任务书 题目基础工程课程设计 系(部) 土木系 专业(班级) 09级:建筑3班 姓名 学号 指导教师欧名贤、林涛、 起止日期2012年6月4-2012年6月8日 基础工程课程设计任务书 一、设计资料 1 场地工程地质条件 1.1 工程概况: xx 学院委托xx 建设集团在滨江路兴建教学大楼,其中6号楼高20层 采用框剪结构,建有地下室一层。其工程地质条件和水文地质条件祥见如下报告,确定了相关工程地质参数,在此基础上按规范进行工程地质条件详细评估,再进行基础设计。 1.2 勘察工作概况 通地对场地的踏勘,确定了孔位,并制定本次的施工纲要,完成如下工作量: (1)施工钻孔135个,累计进尺2791.90m ; (2)采取土样47件,其中原状土样31件,扰动土样16件,由xx 市建筑设计院土工实验室测定; (3)原位测试孔24个,计原位测试130次(标准贯入,重型п); (4)对135个钻孔进行了简易地下水测定,并在ZK6号孔采取一个全孔水样,由XX 地勘局赣西北中心实验室进行水质简易分析; (5)协助XX 防震减灾工程研究所做了4个钻孔的土层剪切波速测试,累计孔深度达100米; (6)对施工钻孔进行了平面位置及空口标高测定,以建设方提供的规划布置图为依据。 1.3 场地工程地质条件 1.3.1 场地地形、地貌特征 场地位于长江南岸,xx 市滨江大道南侧,庾亮北路西侧,场地内地形高差不大于,小于4.5m ,属长江中下游冲积二级阶地。场地东侧靠近庾亮北路原为与长江接通的水沟,即原四码头所在地,南侧,西侧地形均较低,现已填平。南东侧有S 人防工程,从ZK58号深孔资料、临近的22层高的其士大酒店岩土工程勘查及区域地质资料知:该场地无全新活动断裂、地裂缝,覆盖厚度50-70米,基岩为第三系泥岩。除人防工程及其影响因素外,无其它不良地质现象。 1.3.2 场地内各岩土层的分布及物理力学性质 通过钻探揭露知,场地内共有十四层岩土层,分别为(1)填土(3ml Q )、(2)粉质粘土(4al Q )、(3)粉质粘土(3al Q )、(4)圆砾(3al Q )、(5)粘土(2al Q )、(6)细砂(1al Q )、(7)圆砾(1al Q )、(8)粘土(1al Q )、(9)砾砂(1al Q )、(10)粉粘土(1al Q )、(11)粉质粘土(1al Q )、(12)强风化泥岩(E )、(13)中风化泥岩(E )、(14)微风化泥岩(E ),现自上而下分别叙述如下: 基础计算书 C 轴交3轴DJ P 01计算 一、计算修正后的地基承载力特征值 选择第一层粉土为持力层,地基承载力特征值fak=120 kPa ,ηd=2.0,rm=17.7kN/m 3, d=1.05m ,初步确定埋深d=1.5m ,室内外高差0.45m 。 根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 式5.2.4 计算 修正后的抗震地基承载力特征值 = 139(kPa); 二、初步选择基底尺寸 A ≧Fk fa ?γG A ≧ 949139?20×1.5 =8.7㎡ 取独立基础基础地面a=b=3000mm 。采用坡型独立基础,初选基础高度600mm ,第一阶h 1=350mm ,第二阶h 2=250mm 。 三、作用在基础顶部荷载标准值 结构重要性系数: γo=1.0 基础混凝土等级:C30 ft_b=1.43N/mm 2 fc_b=14.3N/mm 2 柱混凝土等级: C30 ft_c=1.43N/mm 2 fc_c=14.3N/mm 2 钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm 2 矩形柱宽 bc=500mm 矩形柱高 hc=500mm 纵筋合力点至近边距离: as=40mm 最小配筋率: ρmin=0.150% Fgk=949.000kN Fqk=0.000kN Mgxk=14.000kN*m Mqxk=0.000kN*m Mgyk=25.000kN*m Mqyk=0.000kN*m Vgxk=45.000kN Vqxk=0.000kN Vgyk=17.000kN Vqyk=0.000kN 永久荷载分项系数rg=1.20 可变荷载分项系数rq=1.40 Fk=Fgk+Fqk=949.000+(0.000)=949.000kN Mxk=Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2+Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2 =14.000+949.000*(1.500-1.500)/2+(0.000)+0.000*(1.500-1.500)/2 =14.000kN*m Myk=Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2+Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2 =25.000+949.000*(1.500-1.500)/2+(0.000)+0.000*(1.500-1.500)/2 =25.000kN*m Vxk=Vgxk+Vqxk=45.000+(0.000)=45.000kN Vyk=Vgyk+Vqyk=17.000+(0.000)=17.000kN F1=rg*Fgk+rq*Fqk=1.20*(949.000)+1.40*(0.000)=1138.800kN Mx1=rg*(Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2)+rq*(Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2) =1.20*(14.000+949.000*(1.500-1.500)/2)+1.40*(0.000+0.000*(1.500-1.500)/2) =16.800kN*m My1=rg*(Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2)+rq*(Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2) ++=f a f ak b ()-b 3d m ( )-d 0.5 第一章工程概要 1.1 工程概况 工程概况,附上基坑周边环境平面图 1.2场区工程地质条件 附上典型的地质剖面图 1.3 水文地质条件 1.4 主要设计内容 分析评价了场地的岩土工程条件。 根据场地的工程地质条件、水文地质条件,充分考虑到周边地层条件,选择技术上可行,经济上合理,并且具有整体性好、水平位移小,同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施,通过分析论证选择合适的基坑支护方案。 对基坑支护结构进行了具体设计计算,其中包括土压力计算、钻孔灌注桩的设计计算及锚杆的设计计算、稳定性验算(根据具体选择的支护方式,按照规范的要求进行设计,计算,和验算)。当不能满足稳定性要求的时候,需要重新设计计算或者做必要的处理,直至达到稳定性的安全要求。 选择经济、实效、合理的基坑降水与止水方案。 基坑支护工程的施工组织设计与工程监测设计。 1.5 设计依据 (1)甲方提供资料,岩土工程勘察报告(列出详细的清单) (2)现行规范、标准、图集等(按照规定的格式列出详细的清单,必须是现行规范) 第二章基坑支护方案设计 2.1 设计原则(摘自规范) 2.1.1 基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计 2.1.2 基坑支护结构极限状态可分为下列两类: a. 承载能力极限状态:对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏; b.正常使用极限状态:对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。 2.1.3 基坑支护结构设计应根据表3选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。 表2.1 基坑侧壁安全等级及重要性系数 安全等级破坏后果 1.10 一级支护结构破坏,土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地 下结构施工影响很严重 1.00 二级支护结构破坏,土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地 下结构施工影响一般 0.90 三级支护结构破坏,土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地 下结构施工影响不严重 注:有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行决定 2.1.4 支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响,对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁,应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。 2.1.5 当场地内有地下水时,应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础型式等因素,确定地下水控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时,应对基坑采取保护措施。 2.1.6 根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求,基坑支护应按下列规定进行计算和验算: 河南理工大学 基础工程课程设计计算书 课题名称:“埋置式桥台刚性扩大基础设计”学生学号: 2 专业班级:道桥1204 学生姓名:连帅龙 指导教师:任连伟 课题时间:2015-7-1 至2015-7-10 埋置式桥台刚性扩大基础设计计算书 1.设计资料及基本数据 某桥上部结构采用钢筋混凝土剪支T 形梁,标准跨径上20.00m ,计算跨径L=19.60m ,摆动支座,桥面宽度为净7m+2×1.0m ,双车道,按《公路桥涵地基基础设计规范》(JTG D63—2007)进行设计计算。 1) 设计荷载为公路Ⅱ级。人群荷载为23kN m 。 材料:台帽、耳墙及截面a —a (设计洪水位)以上混凝土强度等级为C20,3125kN m γ=,台身(自截面a-a 以下) ,3223kN m γ=基础用C15的素混凝土浇筑,3324kN m γ=。台后及溜坡填土417γ=2kN m ,填土的内摩擦角35??=,粘聚力C=0。 水文、地质资料:设计洪水位高程离基底的距离为6.5m (在a-a 截面处),地基土的物理、力学指标见表1.1 表1.1 各土层物理力学指标 2桥台与基础构造及拟定的尺寸 桥台与基础构造及拟定的尺寸如图1.1所示,基础分两层,每层厚度为0.5m , 襟边和台阶等宽,取0.4m 。基础用C15的混凝土浇筑,混凝土的刚性角 max 40α=?。基础的扩散角为: 1 max 0.8 tan 38.66401.0 αα-==?<=? 满足要求。 图1.1桥台及基础构造和拟定的尺寸(高程单位m) 3荷载计算及组合 (1)上部构造恒载反力及桥台台身、基础自重和基础上土重计算,其值列于表1.2。 表1.2 恒载计算表 桩基础设计 一、设计任务 某厂房桩基础设计 二、设计资料 该厂房上部结构荷载设计值为轴力N=7460KN,弯矩M=840KN?M,柱截面尺寸为600mm×800mm。建筑场地位于城郊,土层分布情况及各土层的物理、力学指标如表1所示。地下水位离地表0.5m,从各测点的静力触探结果看场地土具有不均匀性,东部区域的P S平均值要高于西部,局部地区有明浜,埋深将近2m。 1、地基各土层的分布及物理力学性质指标,见表1; 表1 各土层的物理、力学指标 2、桩侧及桩端极限摩阻力标准值,见表2: 表2 桩侧、桩端极限摩阻力的标准值 注:由于桩尖进入持力层深度较浅,考虑到持力层有一定起伏,表中第⑥层土仅计桩端阻力。 三、设计内容 1.桩基持力层、桩型、承台埋深选择; 2.确定单桩承载力; 3.桩身结构设计和计算; 4.确定桩数和承台尺寸; 5.承台设计计算; 6.绘制单桩及承台配筋图。 四、设计要求 要求完成全部的设计内容,完成设计计算报告书一份,报告插图及设计图纸应手工绘制完成。 五、参考资料 (1)《高层建筑基础设计》,陈国兴主编,中国建筑工业出版社,2000. (2)《高层建筑基础分析与设计》,宰金珉、宰金璋主编,中国建筑工业出版社,1993. (3)《地基基础设计手册》,沈杰编,上海科学技术出版社,1998. (4)《桩基工程手册》,桩基工程手册编委会,中国建筑工业出版社,1995. (5)《简明建筑基础计算与设计手册》,张季容、朱向荣编著,中国建筑工业出版社,1997. (6)《桩基础设计指南》,林天健、熊厚金、王利群编著,中国建筑工业出版社,1999. (7)《高层建筑设计与施工》,何广乾、陈祥福、徐至钧主编,科学出版社,1994. (8)《桩基础设计与计算》,刘金砺,中国建筑工业出版社,1990. 锥形基础计算 项目名称_____________日期_____________ 设计者_____________校对者_____________ 一、设计依据 《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)① 《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010)② 《简明高层钢筋混凝土结构设计手册》李国胜 二、示意图 三、计算信息 构件编号: JC-1 计算类型: 验算截面尺寸 1. 几何参数 矩形柱宽bc=600mm 矩形柱高hc=1170mm 基础端部高度h1=200mm 基础根部高度h2=150mm 基础长度B1=1200mm B2=1200mm 基础宽度A1=1800mm A2=1800mm 2. 材料信息 基础混凝土等级: C30 ft_b=1.43N/mm2fc_b=14.3N/mm2 柱混凝土等级: C30 ft_c=1.43N/mm2fc_c=14.3N/mm2 钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm2 3. 计算信息 结构重要性系数: γo=1.0 基础埋深: dh=1.800m 纵筋合力点至近边距离: as=40mm 基础及其上覆土的平均容重: γ=18.000kN/m3 最小配筋率: ρmin=0.150% 4. 作用在基础顶部荷载标准值 Fgk=201.000kN Fqk=0.000kN Mgxk=234.000kN*m Mqxk=0.000kN*m Mgyk=0.000kN*m Mqyk=0.000kN*m Vgxk=59.000kN Vqxk=0.000kN Vgyk=0.000kN Vqyk=0.000kN 永久荷载分项系数rg=1.20 可变荷载分项系数rq=1.40 Fk=Fgk+Fqk=201.000+(0.000)=201.000kN Mxk=Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2+Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2 =234.000+201.000*(1.200-1.200)/2+(0.000)+0.000*(1.200-1.200)/2 =234.000kN*m Myk=Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2+Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2 =0.000+201.000*(1.800-1.800)/2+(0.000)+0.000*(1.800-1.800)/2 =0.000kN*m Vxk=Vgxk+Vqxk=59.000+(0.000)=59.000kN Vyk=Vgyk+Vqyk=0.000+(0.000)=0.000kN F1=rg*Fgk+rq*Fqk=1.20*(201.000)+1.40*(0.000)=241.200kN Mx1=rg*(Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2)+rq*(Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2) =1.20*(234.000+201.000*(1.200-1.200)/2)+1.40*(0.000+0.000*(1.200-1.200)/2) =280.800kN*m My1=rg*(Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2)+rq*(Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2) =1.20*(0.000+201.000*(1.800-1.800)/2)+1.40*(0.000+0.000*(1.800-1.800)/2) =0.000kN*m Vx1=rg*Vgxk+rq*Vqxk=1.20*(59.000)+1.40*(0.000)=70.800kN Vy1=rg*Vgyk+rq*Vqyk=1.20*(0.000)+1.40*(0.000)=0.000kN F2=1.35*Fk=1.35*201.000=271.350kN Mx2=1.35*Mxk=1.35*234.000=315.900kN*m My2=1.35*Myk=1.35*(0.000)=0.000kN*m Vx2=1.35*Vxk=1.35*59.000=79.650kN Vy2=1.35*Vyk=1.35*(0.000)=0.000kN F=max(|F1|,|F2|)=max(|241.200|,|271.350|)=271.350kN Mx=max(|Mx1|,|Mx2|)=max(|280.800|,|315.900|)=315.900kN*m My=max(|My1|,|My2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN*m Vx=max(|Vx1|,|Vx2|)=max(|70.800|,|79.650|)=79.650kN Vy=max(|Vy1|,|Vy2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN 5. 修正后的地基承载力特征值 fa=106.900kPa 四、计算参数 1. 基础总长 Bx=B1+B2=1.200+1.200= 2.400m 2. 基础总宽 By=A1+A2=1.800+1.800= 3.600m 3. 基础总高 H=h1+h2=0.200+0.150=0.350m 4. 底板配筋计算高度 ho=h1+h2-as=0.200+0.150-0.040=0.310m 5. 基础底面积 A=Bx*By=2.400*3.600=8.640m2 6. Gk=γ*Bx*By*dh=18.000*2.400*3.600*1.800=279.936kN 拌合站扩大基础计算书(改) 广宁高速路基工程第一合同段 混凝土拌合站基础计算书 一、拌和站罐基础设计概括 我标段计划投入两套HZS90拌合站,单套HZS90拌合站投入2个150t 型水泥罐(装满材料后),根据公司以往拌合站施工经验,结合现场地质条件以及基础受力验算,水泥罐采用砼扩大基础,基础顶预埋地脚钢板与水泥罐支腿满焊。 二、基本参数 1、风荷载参数:查询公路桥涵设计通用规范得知:本工程相邻地区宁国市10年一遇基本风速:s m V /3.2010=; 2、仓体自重:150t 罐体自重约15t ,装满材料后总重为150t ; 3、扩大基础置于粉质黏土上,地基承载力基本容许值[] Kpa f a 1800=,采用碎石换填进行地基压实处理后,碎石换填地基承载力基本容许值[] Kpa f a 5000=; 4、当采用两个水泥罐基础共同放置在一个扩大基础上时,扩大基础尺寸为9m ×4m ×1.5m (长×宽×高);当采用单个水泥罐基础放置在一个扩大基础上,扩大基础尺寸为4m ×4m ×1.5m (长×宽×高); 三、空仓时整体抗倾覆稳定性稳定性计算 1、受力计算模型(按最不利150吨罐体计算),空仓时受十年一遇风荷载,得计算模型如下所示: F 1 F F 3 G R 图3-1 2、风荷载计算 根据《公路桥涵设计通用规范》可知,风荷载标准值按下式计算:g V W d k 22 γ=; 查《公路桥涵设计通用规范》得各参数取值如下: 空气重力密度:01199899.0012017.00001.0==-Z e γ; 地面风速统一偏安全按离地20m 取:s m V k k V /4.31105220==; 其中:12.12=k ,38.15=k ,s m V /3.2010=; 代入各分项数据得:22 2 /60.08.924.3101199899.02m KN g V W d k =??==γ 单个水泥罐所受风力计算: ①、迎风面积:218.12.15.1m A =?= 作用力:8KN 0.18.16.01=?=F 作用高度:m H 35.181= ②、迎风面积:223.36113.3m A =?= 作用力:KN 78.213.366.02=?=F 作用高度:m H 1.122= ③、迎风面积:23125.42/5.23.3m A =?= 作用力:KN 475.2125.46.03=?=F 作用高度:m H 475.53= 2、单个水泥罐倾覆力矩计算 m KN h F M i i ?=?+?+?=?=∑91.296475.5475.21.1278.2135.1808.13 1倾 3、稳定力矩及稳定系数计算 假定筒仓绕单边两支腿轴线倾覆,稳定力矩由两部分组成,一部分是仓体自重稳定力矩1稳M ,另一部分是扩大基础自重产生的稳定力矩2稳M 。 ①、但水泥罐扩大基础分开时,稳定力矩计算如下所示: 柱下独立基础设计 设计资料 本工程地质条件: 第一层土:城市杂填土 厚 第二层土:红粘土 厚,垂直水平分布较均匀,可塑状态,中等压缩性,地基承载力特征值fak=200Kpa 第三层土:强风化灰岩 ,fak=1200 Kpa 第四层土:中风化灰岩 fak=3000 Kpa 由于结构有两层地下室,地下室层高,采用柱下独立基础,故选中风化灰岩作为持力层。对于中风化岩石,不需要要对其进行宽度和深度修正,故a f =ak f =3000 Kpa 。 材料信息: 本柱下独立基础采用C 40混凝土,HRB400级钢筋。差混凝土规范知: C45混凝土:t f =mm2 , c f = N/mm2 HRB400级钢筋:y f =360 N/mm2 计算简图 独立基础计算简图如下: 基础埋深的确定 基础埋深:d= 基顶荷载的确定 由盈建科输出信息得到柱的内力设计值: M=? N= KN V= 对应的弯矩、轴力、剪力标准值: M k =M/==? N k =N/== KN V k =V/== KN 初步估算基底面积 A 05 .120300011775.33?-=?-≥d r f F G a k =浅基础地基承载力验算部分计算题
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