课程设计说明书
课程名称：基础工程课程设计
设计题目：柱下独立基础设计
专业：道桥班级：道桥1001
学生姓名: 豹哥学号: 1000000000 指导教师:周老师
湖南工业大学科技学院教务部制
2012年 12 月 9 日
目录
1 引言 (2)
1．1 基础课程设计目的 ....................................................................................................... 2 1．2 基础课程设计基本要求 .. (2)
1.2.1 说明书（计算书）的要求 ................................................................................. 3 1.2.2 基础施工图纸的要求 .. (3)
2、柱下独立基础设计 (3)
2．1 设计资料 ....................................................................................................................... 3 2. 2独立基础设计 (4)
2.2.
3.求地基承载力特征值
a f (4)
2.2.4.初步选择基底尺寸 (5)
2.2.5.验算持力层地基承载力 ....................................................................................... 5 2.2.6.计算基底净反力 ................................................................................................... 6 2.2.7.基础高度(采用阶梯形基础) ............................................................................... 6 2.2.8.变阶处抗冲切验算 ............................................................................................... 7 2.2.9.配筋计算 ............................................................................................................... 8 2.2.11.确定B 、A 两轴柱子基础底面尺寸 ................................................................... 9 2.2.12.B 、A 两轴持力层地基承载力验算 .................................................................. 10 2.2.13. 设计图纸 (10)
3. 主要参考文献 ........................................................................................................................... 12 附录 (13)
钢筋表..................................................................................................................................... 13 课程设计任务书 ..................................................................................................................... 14 致谢词 .. (20)
1 引言
“土力学与地基基础”课程是土木工程专业及相关专业的主干课程，也是重要的专业课程。“土力学与地基基础课程设计”是“土力学与地基基础”
课程的实践教学环节，着手提高学生的综合应用能力，主要为了巩固与运用基础概念与基础知识、掌握方法以及培养各种能力等诸多方面。
作为建筑类院校专业课的一种实践教学环节，课程设计师教学计划中德一个有机组成部分；是培养学生综合运用所学各门课程的基本理论、基本知识和基本技能，以分析解决实际工程问题能力的重要步骤；是学生巩固并灵活运用所学专业知识的一种比较好的手段；也是锻炼学生理论联系实际能力和提高学生工程设计能力的必经之路。
1．1 基础课程设计目的
1.巩固与运用理论教学的基本概念和基础知识
2.培养学生使用各种规范及查阅手册和资料能力
3.培养学生概念设计的能力
4.熟悉设计步骤与相关的设计内容
5.学会设计计算方法
6培养学生图子表达能力
7.培养学生语言表达能力
8.培养学生分析和解决工程实际问题的能力
1．2 基础课程设计基本要求
每人根据所在的班级组号和序号从而确定题号（另见课程设计计划表），然后采用相应设计资料，保质保量按时完成组号和题号中指定轴线的基础设计。对于另外两个轴线的基础，只要求根据所给荷载确定基础底面尺寸，以便画出基础平面布置施工图。要求分析过程详细（例如下卧层承载力和沉降变形是否需要验算和计算，也要说明分析过程，参照基础工程课程设计指南），计算步骤完整；设计说明书的编写应具有条理性，层次分明格式要规范；图纸整洁清晰，布局合理，符合建筑结构制图标准。
1.2.1 说明书（计算书）的要求
【封面-目录-设计计算内容-参考文献-附录（包括任务书和钢筋选用表等设计依据资料）致谢-封底——用A4纸打印装订】 ①确定地基持力层的基础埋置深度
②确定基础底面尺寸,验算地基承载力（包括下卧层的验算） ③地基变形验算（如不需要验算，也要说明分析过程） ④对基础进行抗冲切承载力验算,确定基础高度 ⑤对基础进行正截面受弯承载力验算,确定基础底板配筋 （长向和短向的台阶及柱边截面都要有计算过程） 1.2.2 基础施工图纸的要求
依据国家制图标准《房屋建筑制图标准》（GB/T50001-2001）和《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001），采用铅笔手绘（用A1图幅），设计内容满足规范的要求，图面布置合理，表达正确，文字规范，线条清楚，达到施工图的要求。 ①基础平面布置图，比例1:100 ②独立基础大样图，比例1:10~1:20 ③设计说明
注意：凡不符合《房屋建筑制图标准》（GB/T50001-2001）和《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001），图纸表达不清、不正确、结构构造关系混乱和计算书文字不规范者，一律返工重画。
2、柱下独立基础设计
2．1 设计资料
3号题C 轴柱底荷载：
① 柱底荷载效应标准组合值：KN F k 1312=，m KN M k ?=242，KN V k 57=； ② 柱底荷载效应基本组合值：KN F 7061=，m KN M ?=315，KN V 74=。
持力层选用○4号细砂层，承载力特征值240=ak f kPa ，框架柱截面尺寸为500×500 mm ，
室外地坪标高同自然地面，室内外高差400mm 。
2. 2独立基础设计
2.2.1选择基础材料：
C25混凝土，HPB235钢筋，预估基础高度0.8m 。
2.2.2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0.3m,含部分建筑垃圾；
第二层土：粉质粘土，厚1.5n, 软塑，潮湿，承载力特征值ak f = 170kPa
第三层土：粘土，厚1.2m, 可塑，稍湿，承载力特征值ak f =200kPa
第四层土：细砂，厚3m,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1.8m 。
取基础底面高时最好取至持力层下0.5m ，本设计取第四层土为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为m 3.50.51.25.13.0=+++。由此得基础剖面示意图如下：
基础剖面示意图
图1基础剖面示意图
2.2.
3.求地基承载力特征值a f
根据细砂62.0=e ，查表2.6得 2.0=b η， 3.0=d η 基底以上土的加权平均重度
3/14.9113.5
0.5
)1021(2.1)1019.4(.51203.018m 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）
)5.03.5(14.913.0240)5.0(-??+=-+=d f f m d ak a γη a KP 374.19=
（上式d 按室外地面算起）
2.2.4.初步选择基底尺寸
取柱底荷载标准值：KN F k 1312=，m KN M k ?=242，KN V k 57= 计算基础和回填土重k G 时的基础埋深()m d 3.73.93.52
1=+=
基础底面积：20 4.1420
2107.1374.191312
m d f F A G a k =?-?-=?-=
γ
由于偏心不大，基础底面积按20％增大，即：
20 4.974.142.12.1m A A =?==
初步选定基础底面面积2
5.121.63.2m b l A =?=?=，且m m b 31.6<=不需要再对
a f 进行修正。
2.2.5.验算持力层地基承载力
回填土和基础重：
5.12)202.0107.1(??+?=??=A d G G k γ
KN 291.84= 偏心距： m l
m G F M e k k k k 0.4176
0.18291.8413128.057242=<=+?+=+=
，
0min >k P ，满足。
基底最大压力： ??
?
???+?+=??? ??++=
2.318.0615.12291.84312161max l e A G F P k k k k
)449.03(2.1313.68a a a KP f KP =<=
所以，最后确定基础底面面积长m 2.3，宽m 1.6。
2.2.6.计算基底净反力
取柱底荷载效应基本组合设计值：KN F 1995=，m KN M ?=425，KN V 142=。 净偏心距 m N M e n 0.22706
18.0743150,=?+==
基础边缘处的最大和最小净反力
)2
.32
2.061(1.62.31706)611(0,max ,min
,?±??=±=
l e lb F n n n p
a a kP kP 470.65276.51=
2.2.7.基础高度(采用阶梯形基础)
柱边基础截面抗冲切验算（见图2）
C
（a ）
（b ）
图2 冲切验算简图（a ）柱下冲切；（b ）变阶处冲切
m l 2.3=，m b 1.6=，m b a c t 5.0==，m a c 5.0=。初步选定基础高度mm h 800=，分两个台阶，每阶高度均为
400mm 的。
mm h 750)1040(8000=+-=（有垫层）。
m b m h a a t b 1.6275.025.020=<=?+=+=，取m a b 1.6=
mm a a a b t m 05012
1600
5002=+=+=
因偏心受压，n p 取KPa p n 470.65max ,=
冲切力：
b h a l P F
c n l ??
? ??--=0max ,22
1.675.025.023.2470.65???? ??--?=
KN 451.842=
抗冲切力：
75.005.11027.10.17.07.030?????=h a f m t hp β
KN KN 451.824700.09>=，满足
2.2.8.变阶处抗冲切验算
m b a t 0.11==，m a 1.81=，mm h 3505040001=-=
m b m h a a t b 1.71.735.020.1201=<=?+=+=，取m a b 1.7=
m a a a b t m 53.12
1.7
1.02=+=+=
冲切力：b h a l P F n l ??
?
??--=011max ,22 = 1.635.028.122.3470.65???
?
??--? KN 263.564=
抗冲切力：
35.053.11027.10.17.07.0301?????=h a f m t hp β
KN KN 263.564420.05>=，满足
2.2.9.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 Ⅰn P P l
a l P P -++
= ()276.51470.652
.325
.02.3276.51-??++
=
a KP 388.75=
悬臂部分净反力平均值：
()()a Ⅰn n KP P P 429.70388.75470.652
121,max ,=+?=+ 弯矩： ()()c c I
n n Ⅰb b a l P P M +-???
? ?
?+=222412
,max , )5.01.62()5.02.3(429.7024
1
2+??-??=
m KN ?=482.93 26
0,3406.9750
2109.010482.939.0mm h f M A y ⅠI s =???==
Ⅲ-Ⅲ 截面（变阶处）
()min ,max ,1
min ,2n n n Ⅲn P P l
a l P P -++
=
()276.51470.652
.328
.12.3276.51-??++
=
a KP 428.18=
()()12
1,max ,22241b b a l P P M Ⅲ
n n Ⅲ+-???
? ?
?+=
).011.62()8.12.3(2428.18470.652412+??-?+?=
m KN ?=154.15
2601,2330.3350
2109.010154.159.0mm h f M A y ⅢⅢ
s =???== 比较1,S A 和ⅢS A ,，应按1,S A 配筋，实际配120@8114Φ 则钢筋根数：14120
11600
=+=
n ，223406.9356314254.5mm mm A s >=?= （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 58.37351.27665.4702
121
min .max .=+?=+=
与长边方向的配筋计算方法相同，可得Ⅱ-Ⅱ截面（柱边）的计算配筋值
2,74.613mm A ⅡS =，Ⅳ-Ⅳ 截面（变阶处）的计算配筋值264.694mm A S =。因此按ⅡS A ,在短边方向配筋， )5.7065.789(1292mm A s =?=Φ
则间距3559
00
32==
，明显不满足构造要求。则实际配筋为Φ10@200，即17Φ10 s A =1334.52mm 2.2.10.基础配筋大样图：见施工图 2.2.11.确定B 、A 两轴柱子基础底面尺寸
由任务书得：9号题B 、C 两柱子基底荷载分别为： B 轴：KN F k 1720=，m KN M k ?=150，KN V k 66=； C 轴：KN F k 1090=，m KN M k ?=190，KN V k 62=； 由前面计算得持力层承载力特征值a a KP f 374.19= 计算基础和回填土重k G 时的基础埋深m d 3.7=
B 轴基础底面积：20 5.4220
2107.1374.191720
m d f F A G a k =?-?-=?-=
γ
基础底面积按20％增大，即：
20 6.515.422.12.1m A A =?==
初步选定基础底面面积)6.51(6.82.03.422m m b l A >=?=?=，且m b 3<， 不需要再对a f 进行修正。
A 轴基础底面积：2074.320
0.2107.119.3741090
m d f F A G a k =?-?-=?-=
γ
基础底面积按20％增大，即：
2012.474.32.12.1m A A =?==
初步选定基础底面面积2
2
12.416.46.14.2m m b l A >=?=?=，且m b 3<， 不需要再对a f 进行修正。
2.2.12.B 、A 两轴持力层地基承载力验算
两轴持力层地基承载力验算此处从略，不再详述。 2.2.13. 设计图纸
根据以上计算，可以绘制出基础平面布置图和C 轴柱子基础大样图。见基础平面布置图。
图3 基础平面图
3. 主要参考文献
[1] 赵明华.土力学与基础工程.第3版.武汉：武汉理工大学出版社，2009
[2] 周景星.基础工程. 第2版.北京：清华大学出版社，2007
[3] 吴培明.混凝土结构(上).第2版.武汉：武汉理工大学出版社，2003
[4] 《建筑结构荷载规范》（GB 50009——2001）.中国建筑工业出版社，2002
[5] 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007——2002）.中国建筑工业出版社，2002
[6] 《混凝土结构设计规范》（GB 50010——2001）.中国建筑工业出版社，2002
[7] 程小川，周莉莉.土木工程专业土力学与地基基础课程设计指南. 第1版.北京：中国水利水电出版社，2009
附录钢筋表
课程设计任务书
注意：施工图纸标题栏格式：
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 = =+ 1.厌氧塔的设计计算 1.1反应器结构尺寸设计计算 （1） 反应器的有效容积 设计容积负荷为)//(0.53 d m kgCOD N v = 进出水COD 浓度)/(20000L mg C = ，E=0.70 V= 3 084000 .570 .0203000m N E QC v =??= ，取为84003 m 式中Q ——设计处理流量d m /3 C 0——进出水CO D 浓度kgCOD/3 m E ——去除率 N V ——容积负荷 （2） 反应器的形状和尺寸。 工程设计反应器3座，横截面积为圆形。 1） 反应器有效高为m h 0.17=则 横截面积：)(4950 .1784002 m h V S ＝有效 == 单池面积：)(1653 4952 m n S S i == = 2) 单池从布水均匀性和经济性考虑，高、直径比在1.2：1以下较合适。 设直径m D 15=，则高182.1*152.1*===m D h ，设计中取m h 18= 单池截面积：)(6.1765 .714.3)2 ( *14.32 2 2' m h D S i =?== 设计反应器总高m H 18=，其中超高1.0m 单池总容积：)(3000)0.10.18(6.176'3 ' m H S V i i =-?=?= 单个反应器实际尺寸：m m H D 1815?=?φ 反应器总池面积：)(8.52936.1762 ' m n S S i =?=?= 反应器总容积：)(900033000'3 m n V V i =?=?= （3） 水力停留时间（HRT ）及水力负荷（r V ）v N h Q V t HRT 72243000 9000=?== )]./([24.03 6.1762430002 3h m m S Q V r =??= = 根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷)./(9.01.02 3 h m m V r -=故符合要求。 1.7.2 三相分离器构造设计计算 （1） 沉淀区设计 根据一般设计要求，水流在沉淀室内表面负荷率)./(7.02 3 ' h m m q <沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0)./(2 3 h m m 。 本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置8个集气罩，构成7个分离单元，则每池设置7个三项分离器。 三项分离器长度：)(16' m b l == 每个单元宽度：)(57.27 187 ' m l b == = 沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即2882m 沉淀区表面负荷率：)./(0.20.1)./(39.0288 58.1142 323h m m h m m S Q i -<== （2） 回流缝设计 设上下三角形集气罩斜面水平夹角α为55°，取m h 4.13= )(98.055 tan 4.1tan . 31m h b === α )(04.198.020.32 12m b b b =?-=-= 式中：b —单元三项分离器宽度，m ； 1b —下三角形集气罩底的宽度，m ； 2b —相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之 一），m ； 3h —下三角形集气罩的垂直高度，m ； 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 目录 一、基本设计资料 (1) 二、设计内容： (1) （一）中墩及基础尺寸拟定 (1) 1.墩帽尺寸拟定 (1) 2.墩身尺寸确定 (2) 3基础尺寸确定.................................. - 4 - （二）墩帽局部受压验算. (4) 1.上部构造自重 (4) 2.墩身自重计算 (4) 3.浮力计算 (5) 4.活载计算 (5) 5.水平荷载计算 (7) 6.墩帽局部受压验算 (8) （三）墩身底截面验算 (9) 1.正截面强度验算 (9) 2.基底应力验算 (10) 3.稳定性验算.................................. - 10 - 4.沉降量验算.................................. - 10 - 5.墩顶水平位移验算............................ - 10 - 混凝土实体中墩与扩大基础设计 一、基本设计资料 1.设计荷载标准：公路II级 2.上部结构： 上部结构采用装配式后张法预应力混凝土简支T梁。跨径40m，计算跨径38.80m，梁长39.96m，梁高230cm，支座尺寸25cm×35cm×4.9cm（支座为板式橡胶支座，尺寸为顺×横×高），主梁间距160cm，桥面净宽为7+2×0.75m，一孔上部结构荷载为5070kN。 3.水文资料： 设计水位182.7m 河床标高177.65m; 一般冲刷度 1.60m; 局部冲刷深度2.80m。 4.地质资料： 表层3米厚为软塑粘性土，其液性指数I L=0.8；孔隙比e=0.7；容重γ=18.0kN/m3，以下为砾砂，中密γ=19.7kN/m3。 二、设计内容： （一）中墩及基础尺寸拟定 1.墩帽尺寸拟定（采用20号混凝土） 顺桥向墩帽宽度：b≥f + a +2c1 + 2c2 f = 40m(跨径)－38.80m(计算跨径)＝1.20m 支座顺桥向宽度a = 0.25m 查表2-1 c1=0.1m c2=0.2m b =1.20 + 0.25 + 2×0.1 + 2×0.2=2.05m 按抗震要求：b/2 ≥ 50+L(跨径) =50+40=90cm b =2.05m 则取满足上述要求的墩帽宽度b=2.05m 横桥向墩帽宽： 矩形：B = 两侧主梁间距 + a + 2c1 + 2c2 =1.6×4+ 0.35 + 2×0.1+ 2×0.2=7.35m 圆端形：B=7.35 + b =7.35+2.05=9.4m 基础工程桩基础设计资料 ⑴上部结构资料某教学实验楼，上部结构为十层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为C30，上部结构传至柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载如下︰ 竖向力:4800 kN , 弯距:70 kN·m, 水平力:40 kN 拟采用预制桩基础，预制桩截面尺寸为 350mm * 350mm。 ⑵建筑物场地资料拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦,建筑物场地位于非地震地区，不考虑地震影响.场地地下水类型为潜水，地下水位离地表 2.1 米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基的土层分布情况及各土层物理，力学指标见下表： 表1 地基各土层物理、力学指标 基础工程桩基础设计计算 1. 选择桩端持力层 、承台埋深 ⑴.选择桩型 由资料给出，拟采用预制桩基础。 还根据资料知，建筑物拟建场地位于市区内，为避免对周围产生噪声污染和扰动地层，宜采用静压法沉桩，这样不仅可以不影响周围环境，还能较好地保证桩身质量和沉桩精度。 ⑵.确定桩的长度、埋深以及承台埋深 依据地基土的分布，第3层是粘土，压缩性较高，承载力中等，且比较厚，而第4层是粉土夹粉质粘土，不仅压缩性低，承载力也高，所以第4层是比较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m （>2d ），工程桩入土深度为h ，h=1.5+8.3+12+1=22.8m 。 由于第1层厚1.5m ，地下水位离地表2.1m ，为使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第2层土0.3m ，即承台埋深为1.8m 。 桩基的有效桩长即为22.8-1.8=21m 。 桩截面尺寸由资料已给出，取350mm ×350mm ，预制桩在工厂制作，桩分两节，每节长11m ，（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1m ，是考虑持力层可能有一定起伏及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。 桩基以及土层分布示意图如图1。 2.确定单桩竖向承载力标准值 按经验参数法确定单桩竖向极限承载力特征值公式为： uk sk pk sik i pk p Q Q Q u q l q A =+=+∑ 按照土层物理指标，查桩基规范JGJ94-2008表5.3.5-1和表5.3.5-2估算的极限桩侧，桩端阻力特征值列于下表： 结构设计计算书 一.设计概况 1.建设项目名称：星海国际花园住宅楼（B 栋） 2.建设地点：****某地 3.设计资料： 3.1.地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度0.5m 左右的杂填土，以下为1.0m 左右的淤泥质粘土，承载力的特征值为80 kN/m 2 ，再下面为较厚的 垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，其承载力的特征值为180kN/m 2 ，可作为天然地基持力层。 地下水位距地表最低为-0.8m,对建筑物基础无影响。 3.2.气象资料： 全年主导风向：偏南风 夏季主导风向：东南风 冬季主导风向：北偏西风 常年降雨量为：1283.70mm 基本风压为：0.36kN/m 2 （B 类场地） 基本雪压为：0.20kN/m 2 3.3.抗震设防要求：七度二级设防 3.4.底层室内主要地坪标高为±0.000，相当于绝对标高31.45m 。 二.结构计算书 1.结构布置方案及结构选型 1.1.结构承重方案选择 根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。 1.2.主要构件选型及尺寸初步估算 1.2.1. 主要构件选型 （１）梁﹑板﹑柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构 （２）墙体采用：粉煤灰轻质砌块 （３）墙体厚度：外墙:250mm ，内墙:200mm （４）基础采用：柱下独立基础 1.2.2. 梁﹑柱截面尺寸估算 （１） 主要承重框架: 因为梁的跨度较接近（4500mm ﹑4200mm ）,可取跨度较大者进行计算. 取L=4500mm h=(1/8~1/12)L=562.5mm~375mm 取h=450mm. 447.94504260>==h l n ==h b )3 1~21(225mm~150mm 取b=250mm 满足b>200mm 且b 500/2=250mm 故主要框架梁初选截面尺寸为：b ×h=250mm ×450mm （２） 次要承重框架： 取L=3900mm h=(1/12~1/15)L=325mm~260mm 取h=400mm 415.74003660>==h l n ==h b )3 1~21(200mm~133mm 取b=250mm 故次要框架梁初选截面尺寸为：b ×h=250mm ×400mm （３）楼面连续梁 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 一、设计资料： 1、本设计的任务是设计一多层办公楼的钢筋混凝土柱下条形基础，框架柱的截面尺寸均为b×h=500mm×600mm，柱的平面布置如下图所示： 2、办公楼上部结构传至框架柱底面的荷载值标准值如下表所示： 注：表中轴力的单位为KN，弯矩的单位为KN.m；所有1、2、3轴号上的弯矩方向为逆时针、4、5、6轴号上的弯矩为顺时针，弯矩均作用在h方向上。 3、该建筑场地地表为一厚度为1.5m的杂填土层（容重为17kN/m3），其下为粘土层，粘土层承载力特征值为F ak=110kPa，地下水位很深，钢筋和混凝土的强度等级自定请设计此柱下条形基础并绘制施工图。 二、确定基础地面尺寸： 1、确定合理的基础长度： 设荷载合力到支座A的距离为x，如图1：则： x= ∑∑ ∑+ i i i i F M x F = 300 700 700 700 700 350 )5. 17 300 14 700 5. 10 700 7 700 5.3 700 0( + + + + + +? + ? + ? + ? + ? + =8.62m 图1 因为x=8.62m ? 2 1 a=0.5?17.5=8.75m ， 所以,由《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）8.3.1第2条规定条形基础端部应沿纵向从两端边柱外伸，外伸长度宜为边跨跨距的0.25:0.30倍取a 2=0.8m(与 4 1 l=0.25?3.5=0.875m 相近)。 为使荷载形心与基底形心重合，使基底压力分布较为均匀，并使各柱下弯矩与跨中弯 矩趋于均衡以利配筋，得条形基础总长为： L=2(a+a 2-x)=2?(17.5+0.8-8.62)=19.36m ≈19.4m a 1=L-a-a 2=19.4-17.5-0.8=1.1m 2、确定基础底板宽度b ： 竖向力合力标准值: ∑Ki F =350+700+700+700+700+300=3450kN 选择基础埋深为1.8m ，则 m γ=（17?1.5+0.3?19）÷1.8=17.33kN/m 3 深度修正后的地基承载力特征值为： ()5.0-+=d f f m d ak a γη=110+1.0?17.33?(1.8-0.5)=132.529kN 由地基承载力得到条形基础b 为： b ≥ )20(d f L F a Ki -∑= ) 8.120529.132(4.193450 ?-?=1.842m 取b=2m ，由于b ?3m ，不需要修正承载力和基础宽度。 a2 a a1 设备基础计算书 1.计算依据 《动力机器基础设计规范》 (GB50040-96) 《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010) 《重载地面、轨道及特殊楼地面》(06J305) 《动力机器基础设计手册》 (中国建筑工业出版社) 2.工程概况 设备静载按G1=10t/m2=100KN/m2; 地基承载力特征值fa=180kPa; 采用C30混凝土，设备基础高度250mm，钢筋采用I级钢(HPB300) 根据所提资料计算160T冲床设备基础的承载力计算，设备基础根据设备脚架尺寸每边向外扩300mm进行计算。160T冲床设备基础示意图如下图所示 设备基础示意图 3.计算过程 设备基础正截面受压承载力计算() *fc*A=**1000000*A=*106A N=*G1*A =*105*A<*fcA 即设备基础正截面受压满足要求 3.2设备基础正截面受弯承载力计算 (仅计算长度方向,取土重度gma=20kN/m3，混凝土保护层厚度取30mm) pk=G1+G2=*105 +25*1000*= 单位宽度基地净反力 p=*( G1+G2-gma*h)=**103-20*103*=m 计算可得最大正弯矩为M=，支座最大负弯矩为M=根据()计算可得 基础底面计算配筋面积As1=565mm2 基础顶面计算配筋面积As2=258mm2 根据(GB50010-2010)取最小配筋率ρmin= 0. 2％ 最小配筋面积为Asmin=%*1000*250=500 mm2 基础顶部和底部可配12200(As=565mm2) 3.3地脚螺栓抗倾覆验算(每个设备基础共四个地脚螺栓孔) 取每个地脚的上拔力设计值 q1=* *（G1+G2）* A=****= 倾覆力矩MS=q1*=有设备基础的大小可知抗倾覆力矩 一、 设计目的与要求 (1) 掌握钢筋混凝土简支梁正截面和斜截面承载力的计算方法 (2) 并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法 (3) 了解并熟悉现梁的有关构造要求 (4) 掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图规定,进一步提高制图的基本技能 二、 设计题目 装配式钢筋混凝土简支梁设计 三、 设计资料 T 型截面梁的尺寸如图所示,梁体采用C 25混凝土,主筋采用HRB 400级钢筋,箍筋采用R 235级钢筋。简支梁计算跨径L 0=24M 和均布荷载设计值=40KN/M 。 跨中截面：M dm =18×q 2b l =18 ×42×242=3024KN ·M m d V =0 L/4截面：M dl =332×q 2b l =332 ×48×202=1800KN ·M 支点截面：M d0=0 0d V =12 q l b =504KN 四、 设计内容 (1) 确定纵向受拉钢筋数量及腹筋设计。 (2) 全梁承载能力图校核。 (3) 绘制梁截面配筋图。 (4) 计算书：要求计算准确,步骤完整,内容清晰。 五、 准备基本数据 由查表得： C25混凝土抗压强度设计值f cd =11.5MPa,轴心抗拉强度设计值f td =1.23MPa 。 混凝土弹性模量E c =2.80×104 MPa 。 HRB 400级钢筋抗拉强度设计值f Sd =330MPa, 抗压强度设计值f ＇Sd =330MPa 。 R 235级钢筋抗拉强度设计值f Sd =195MPa, 抗压强度设计值f ＇Sd =195MPa 。 六、 跨中正截面钢筋设计 1、 确定T 型截面梁受压翼板的有效宽度/ f b 由图所示的T 型截面梁受压翼板的宽度尺寸为其等效的平均厚度/ f h =140802 =110mm / 1f b =13L 0=13 ×24000=8000 / 2f b =1580mm(相临两主梁轴线间距离) / 3f b =b +2b h +12/ f h =200+12×110=1520mm 受压翼板的有效高度为： / f b =M in (/ 1f b ,/ 2f b ,/ 3f b )=1520mm ，绘制T 型梁的计算截面如图所示 2、 钢筋数量计算 查附表得受压高度界限系数ξb =0.56 （1） 确定截面有效高度 设a s =120mm ，则h 0=h -a s =1300-120=1180mm （2）判断截面类型 f cd / f b /f h （h 0-/ 2f h ）=11.5×1520×110×（1180-1102 ）=2163.15 KN <3024KN ·M 属于第Ⅱ类T 型梁截面 （3） 确定受压区高度X 由公式r 0M d = f cd b x （h 0-2 x ）+ f cd (/f b -b)/f h （h 0-/2f h ）得 1.0×3024×106=11.5×200X ×（1180- 2x ）+11.5×（1520-200）×110×（1180- 1102） 即：X 2-2360X+9960652.174=0 解得X=550.45 mm <ξb h 0=0.56×1180=660.8 mm 且X>/f h =110mm （4） 求受拉钢筋面积A s 由公式f cd b x+ f cd (/f b -b)/f h =f Sd A s 得 A s =/ fcd bx+ fcd ( -b) fsd f b 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 =厌氧塔设计计算书
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