钢筋混凝土条形基础设计
1.工程概述,设计依据
1.1工程概述
某厂房工程,侧墙为钢筋混凝土,墙厚0.37m,墙高6m,作用在基础顶面的荷载效应标准组合F K=242KN,M K=10KN*m,准永久组合F=212KN。
工程地质情况经地质勘探如图1-1所示,且该地区地势平坦,地下水无腐蚀性。
1.2.设计要求:
请设计条形扩展基础并进行沉降计算,(结构重要性系数取1.0)。
一、要求:
1 手算计算书,A4(或16k)纸,封皮样例附后;
2 CAD绘制设计图纸,包括结构尺寸,剖面图,钢筋配筋图,工程量统计表,设计图纸
样例附后
二、不同材料设计值参考:
1混凝土强度等级C20,抗压强度f c =9.6MPa ,抗拉强度 f t =1.1MPa 。 钢筋HRB335,抗拉强度 fy =300MPa
1.3.设计依据
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011) 《土力学》(东南大学 浙江大学 湖南大学 苏州科技学院合编 第三版) 《基础工程》(华南理工大学 浙江大学 湖南大学合编 第二版) 2013年长城学院工程技术系《基础工程》设计任务书 2.分析不同计算中的荷载组合
根据《建筑地基基础设计规范》3.0.5条有关地基基础设计所采用的作用效应与相应的抗力限值的规定,本设计荷载取值如下:
1. 按地基承载力确定基础底面积及埋深时,传至基础或承台底面上的作用效应按正常使用极限状态下作用的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值;
2 计算地基变形时,传至基础底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的准 永久组合,不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值;
3.确定基础配筋和验算材料强度时,上部结构传来的作用效应和相应的基底反力,按承载能力极限状态下作用的基本组合,采用相应的分项系数。
3. 选择持力层,初步确定埋深
3.1选择持力层
据工程地质勘察报告,第一层为0.6m 填土不满足承载力要求。第三层土为淤泥质粘土,且位于地下水位以下,承载力较第二层低,属于软弱下卧层,故选择第二层作为持力层。
3.2初步确定埋深
考虑基础的稳定性,将基础深入持力层0.2m ,基础初步设计埋深d
m d 8.0=
4. 确定基础宽度
4.1确定地基承载力特征值
a f
3
375.176
.02.02.05.186.017m KN m =+?+?=γ 初步假设该条形基础的宽度b<3m,因d=0.8m>0.5m 故只需对地基承载力特征值进行深度修正。
()5.0-+=d m d ak f a
f γη
(
)kPa 34.1885.08.0375.176.1180=-??+=
4.2确定基础的宽度b
m
d a f F b G K 41.18.02034.188242
0=?-=-≥
γ
实际取值为:m b 5.10=
4.3验算偏心距e
基底处的总竖向力:KN k G k F 2.26917.18.020242=???+=+
基地处的总力矩: m KN k
M .10=
偏心距:()m l m G F M e k k K 25.06
5.16037.02.26910==<==+=
4.4验算基底压力
()()
kPa
f kPa l e bl K G K F P a 008.2262.1701.1795
.1037
.06115.115.18.02024261max =<=?+????+=++=kPa f kPa A k G k F k P a 34.188333.1771
5.11
5.18.020242=<=????+=+=
所以该条形基础的宽度b 为1.5m
5.确定基础高度并验算
5.1基底净反力计算
基础边缘至混泥土墙计算截面的距离:()m b 565.037.05.12
1
1=-=
基础边缘处最大最小净反力:
kPa b M b F p j 333.1775.11035.165.1212622max =??+=+=
kPa b M b F p j 333.1055
.11035.165.121262
2min
=??-=-=
计算截面处净反力设计值:
()()kPa p p b b b p p j j j j 213.150333.105333.1775
.1565.05.1333.1051min max min =--+=--+=I 剪力设计值 :
()
()
KN
b p p V j j 967.91565.0231.150333.1772
1
121max =?+=+=I
5.2基础有效高度计算
m m m t
f V h 119119.01100
7.0967
.917.00==?=≥
取基础高度mm h 300=,mm mm h 1192555403000>=--=满足。因h>250mm ,采用梯形截面且边缘高度为200mm 。
6.弯矩设计值计算
弯矩设计值
()()m KN b p p M j j .862.26565.0213.150333.17726
1261
221max =?+?=+=
I 7.配筋计算
7.1计算配置钢筋
基础每米长的受力钢筋截面面积:
26
0390255
3009.010862.269.0mm h f M A y S =???==
实际配置受力筋为:200@12φ,mm A S 565=
7.2配置构造筋
沿基础宽度方向配置构造筋为:
,230@87φ22159%15352mm A mm A s s =>=
8.软弱下卧层承载力验收
8.1基底附加压力计算 基地平均压力:kPa A G F p k k k 353.1581
7.11
7.18.020242=????+=+=
基底以上土的自重应力:kPa d p m c 9.138.0375.17=?==γ
8.2下卧层顶面处的附加压力
因5.0118.27.16.3>==b z ,45.1621==s s E E 故由GB50007-2011中表5.2.7
内插得 24=θ
()()kPa z b p p b p c k z 055.5024tan 6.327.19.13353.1587.1tan 2=?+-=+-=
θ
8.3软弱下卧层顶面处的土的自重压力值 ()kPa p cz 74.74109.186.02.35.18176.0=-?+?+?= 8.4软弱下卧层承载力特征值 3986.166
.38.074
.74m KN z d p cz m =+=+=
γ ()()kPa z d f f m d ak az 245.1465.06.38.0986.161805.0=-+?+=-++=γη 8.5软弱下卧层强度验算
kPa f kPa p p az cz z 245.146795.12474.74055.50=<=+=+
满足要求
9.沉降计算
9.1确定计算深度
()m b b z n 142.3)5.1ln 5.2(5.1ln 5.2=-?=-=,实际计算深度m z n 6.3=
9.2划分土层厚度
第一层:基底以下至h=3m
第二层:地下水位线以上h=0.6m
9.3 基底附加压力
kPa bl G F p 333.1571
5.18
.015.120212=????+=+=
kPa h p p p m ch 958.1398.0375.17333.1570=?-=-=-=γσ
9.4沉降计算
)(1110
,
----=-=∑i i i i n
i si
z z E p s αα 沉降计算 表1-1
层
数
层厚 (m ) b
l
b
z
i
α
-
0p
(kPa )
si E
(MPa )
,s (mm )
1 3 10 4 0.6064
139.985
6.0
42.4 2
0.6
10
4.8
0.5516
3.89
总沉降量 mm s 3.4689.34.42,
=+=
5776.0,4.4,10-1
===αb z b l
mm
s mm z z E p n i i i i i i si sn 156.1025.0859.1)3.35776.06.35516.0(6985.139)(1,110,
=?>=?-?=-=?∑=----αα不满足要求,考虑下层软弱土层计算深度再往下2m
层
数
层厚 (m ) b
l
b
z
i
α
-
0p
(kPa )
1s E
(MPa )
,s (mm )
1 3 10 4 0.6064
139.985 6.0
42.4 2 0.6 10 4.8 0.5516 3.89 3
2.0
10
7.5
0.425
1.5
36.79
总沉降量 mm s 83.08
36.7989.34.42,
=++= 0.4398,7.1,10-1
===αb z b l
mm
s mm z z E p n i i i i i i si sn 2.077025.04.578)3.54938.06.5425.0(5.1985.139)(1,
110,
=?>=?-?=-=?∑=----αα不满足要求 继续往下计算1m
沉降计算 表1-3
层厚 (m ) b
l
b
z
i
α
-
0p
(kPa )
1s E
(MPa )
,s (mm )
1 3 10 4 0.6064
139.985
6.0
42.4 2 0.6 10 4.8 0.5516
3.89 3 2.0 10 7.5
0.425
1.5
36.79 4
2.0
10
10.1
0.3497
25.92
mm s 09125.9236.7989.34.42,=+++=
0.358873.9,10-1
===αb z b l
mm
s mm z z E p n i i i i i i si sn 7.2025.059.3)3.73588.06.730497.0(5.1985.139)(1,
110,
=?>=?-?=-=?∑=----αα不满足要求 继续往下计算1m
层厚 (m ) b
l
b z
i
α
-
0p
(kPa )
1s E
(MPa )
,s (mm )
1 3 10 4 0.6064
139.985
6.0
42.4 2 0.6 10 4.8 0.5516 3.89 3 2.0 10 7.5 0.425 1.5
36.79 4 2.0 10 10.1 0.3497 25.92 5
2.0
10
12.8
0.2956
16.80
mm s 8.12516.8025.9236.7989.34.42,=++++=
0.30264.12,10-1
===αb z b l
mm
s mm z z E p n i i i i i i si sn 2.3025.020.2)3.93026.06.92956.0(5.1985.139)(1,
110,
=?<=?-?=-=?∑=----αα满足要求,故最终沉降量 mm s 8.12516.8025.9236.7989.34.42,
=++++=
9.5沉降量修正
2
1
10220111022011)
()()()(s s si n i n
i E z p z p E z p z p E A A s E αααα--
--
-+
=∑?∑?=-,
16.35
.16.35516.06.92956.066.35516.06.92956.0=?-?+??=
且因ak f p >0,查规范内插得, 1.356=s ψ
故mm s s s 58.1708.125356.1,=?==ψ
10.混凝土垫层构造设计
据构造要求,垫层厚度选用100mm,每边伸出基础50mm,混凝土选用C10。s
某框架结构柱下条形基础设计(倒梁法) 一、设计资料 1、某建筑物为7层框架结构,框架为三跨的横向承重框架,每跨跨度为7.2m ;边柱传至基础顶部的荷载标准值和设计值分别为:Fk=2665KN 、Mk=572KN ?M 、Vk=146KN ,F=3331KN 、M=715KN ?M 、V=182KN ;中柱传至基础顶部的荷载标准值和设计值分别为:Fk=4231KN 、Mk=481KN ?M 、Vk=165KN ,F=5289KN 、M=601KN ?M 、V=206KN 。 2、根据现场观察描述,原位测试分析及室内试验结果,整个勘察范围内场地地层主要由粘性土、粉土及粉砂组成,根据土的结构及物理力学性质共分为7层,具体层位及工程特性见附表。勘察钻孔完成后统一测量了各钻孔的地下水位,水位埋深平均值为0.9m ,本地下水对混凝土无腐蚀性,对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性。 3、根据地质资料,确定条基埋深d =1.9m ; 二、内力计算 1、基础梁高度的确定 取h =1.5m 符合GB50007-2002 8.3.1柱下条形基础梁的高度宜为柱距的 11 ~48 的规定。 2、条基端部外伸长度的确定 据GB50007-2002 8.3.1第2条规定外伸长度宜为第一跨的0.25倍考虑到柱端存在弯矩及其方向左侧延伸0.250.257.2 1.8l m m =?= 为使荷载形心与基底形心重合,右端延伸长度为ef l ,ef l 计算过程如下:
a . 确定荷载合力到E点的距离 o x: 333137.2528927.271526012182 1.52206 1.52 3331252892 o x ??+??-?-?-??-??= ?+? 得 182396 10.58 17240 o x m == b . 右端延伸长度为 ef l: (1.8 2.77.2210.58)2 1.87.23 2.24 ef l m =++?-?--?= 3、地基净反力 j p的计算。 对E点取合力距即:0 E M ∑=, 2 2.24 2.2433317.2352897.23(25.64 2.24)0.5(71526012)(1821.522061.52)0 2 j j p p ??+??+??--?-?+?-??+??= 即271.2712182396672.3751 j j KN p p m =?= 4、确定计算简图 5、采用结构力学求解器计算在地基净反力Pj作用下基础梁的内力图 A B C D E F 1089.25 1804.25 2868.92 -2020.41 3469.922946.05 -1149.01 3547.05 971.85 -2180.78 1686.85 弯矩图(KN·M)
班级(专业)土木工程3班设计人Shih 一、课程设计题目: 《基础工程》课程设计题目 第一部分墙下条形基础设计(无筋扩展基础) 一、墙下条形基础课程设计任务书 (一)设计题目 某四层教学楼基础采用无筋扩展条形基础,教学楼建筑平面布置图如图1-1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,试设计该基础。 (二)设计资料 ⑴地形:拟建建筑场地平整。 ⑵工程地质务件:自上而下土层依次如下: ①号土层:杂填土,层厚约0.5m,含部分建筑垃圾。 ②号土层:粉质黏土,层厚1.2m,软塑,潮湿,承载力特征值ak f=130kPa。
③号土层:黏土,层厚1.5m,可塑,稍湿,承载力特征值ak f=180kPa。 ④号土层:细砂,层厚2.7m,中密,承载力特征值ak f=240kPa。 ⑤号土层:强风化砂质泥岩,厚度未揭露,承载力特征值ak f=300kPa。 ⑶岩土设计技术参数 地基岩士物理力学参数如表2.1所示。 ⑷水文地质条件 ①拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 ②地下水位深度:位于地表下1.5m。 ⑸室外设计地面-0.45m,室外设计地面标高同天然地面标高。 ⑹由上部结构传至基础顶面的竖向力标准值分别为外纵墙∑F1K=560kN,山墙∑F2K=170kN,内横墙∑F3K=163kN,内纵墙∑F4K=1540kN。 ⑺基础采用M5水泥砂浆砌毛石、M7.5水泥砂浆砌标准粘土砖或C15砼,工程位于昆明市内,基础埋深可不考虑标准冻深的影响,但应根据影响埋深的相关条件合理确定基础埋深。 (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(若存在软弱下卧层情况)。 ⑹绘制施工图(基础平面布置图、基础详图),并提出必要的施工说明。 (四)设计要求 ⑴计算说明书要求:计算说明书一律用A4幅面;装订顺序:封面(须注明:《基础工程》课程设计,专业班级,学号,姓名,日期),目录、设计任务书,计算说明书;要
柱下条形基础设计 一、设计资料 1、地形 拟建建筑场地平整、 2、工程地质条件 自上而下土层依次如下: ①号土层,耕填土,层厚0。7m,黑色,原为农田,含大量有机质、 ②号土层,黏土,层厚1、8m,软塑,潮湿,承载力特征值。 ③号土层,粉砂,层厚2、6m,稍密,承载力特征值。 ④号土层,中粗砂,层厚4.1m,中密,承载力特征值。 ⑤号土层,中风化砂岩,厚度未揭露,承载力特征值。 3、岩土设计技术参数 地基岩土物理力学参数如表2.1所示。 4、水文地质条件 (1)拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性、 (2)地下水位深度:位于地表下0、9m、
5、上部结构资料 拟建建筑物为多层全现浇框架结构,框架柱截面尺寸为。室外地坪标高同自然地面,室内外高差、柱网布置如图2。1所示、 6、上部结构作用 上部结构作用在柱底得荷载效应标准组合值=1280kN=1060kN ,,上部结构作用在柱底得荷载效应基本组合值=1728k N,=1430kN (其中为轴线②~⑥柱底竖向荷载标准组合值;为轴线①、⑦柱底竖向荷载标准组合值;为轴线②~⑥柱底竖向荷载基本组合值;为轴线①、⑦柱底竖向荷载基本组合值) 图2、1 柱网平面图 其中纵向尺寸为6A,横向尺寸为18m,A=6300mm 混凝土得强度等级C25~C 30,钢筋采用H PB235、HR B335、HR B400级。 二、柱下条形基础设计 1、确定条形基础底面尺寸并验算地基承载力 由已知得地基条件,假设基础埋深为,持力层为粉砂层 (1) 求修正后得地基承载力特征值 由粉砂,查表得, 埋深范围内土得加权平均重度: 3/69.116 .2) 105.19(1.06.1)104.18(2.04.187.06.17m kN m =-?+?-+?+?= γ 持力层承载力特征值(先不考虑对基础宽度得修正): kPa d f f m d ak a 65.233)5.06.2(69.110.3160)5.0(=-??+=-?+=γη
目录 课程设计任务书 (1) 教学楼首层平面图 (4) 工程地质条件表 (5) 课程设计指导书 (6) 教学楼首层平面大图 (19)
《地基与基础》课程设计任务书 一、设计目的 1、了解一般民用建筑荷载的传力途径,掌握荷载计算方法; 2、掌握基础设计方法和计算步骤,明确基础有关构造; 3、初步掌握基础施工图的表达方式、制图规定及制图基本技能。 二、设计资料 工程名称:中学教学楼,其首层平面见附图。 建筑地点: 标准冻深:Z0 = 地质条件:见附表序号 工程概况:建筑物结构形式为砖混结构,采用纵横墙承重方案。建筑物层数为四~六层,层高3.6m,窗高2.4m,室内外高差为0.6m。教室内设进深梁,梁截面尺寸 b×h=250×500mm,其上铺钢筋混凝土空心板,墙体采用机制普通砖MU10, 砂浆采用M5砌筑,建筑物平面布置详见附图。 屋面作法:改性沥青防水层 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 220mm厚(平均厚度包括找坡层)水泥珍珠岩保温层 一毡二油(改性沥青)隔气层 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 预应力混凝土空心板120mm厚(或180mm厚) 20mm厚天棚抹灰(混合砂浆), 刷两遍大白 楼面作法:地面抹灰1:3水泥砂浆20mm厚 钢筋混凝土空心板120mm厚(或180mm厚) 天棚抹灰:混合砂浆20mm厚 刷两遍大白 材料重度:三毡四油上铺小石子(改性沥青)0.4KN/m2 一毡二油(改性沥青)0.05KN/m2 塑钢窗0.45KN/m2 混凝土空心板120mm厚 1.88KN/m2 预应力混凝土空心板180mm厚 2.37KN/m2 水泥砂浆20KN/m3 混合砂浆17KN/m3 浆砌机砖19KN/m3 水泥珍珠岩制品4KN/m3 钢筋混凝土25 KN/m3
柱下条形基础简化计算及其设计步骤 提要:本文对常用的静力平衡法和倒梁法的近似计算及其各自的适用范围和相互关系作了一些叙述,提出了自己的一些看法和具体步骤,并附有柱下条基构造表,目的是使基础设计工作条理清楚,方法得当,既简化好用,又比较经济合理。 一、适用范围: 柱下条形基础通常在下列情况下采用: 1、多层与高层房屋无地下室或有地下室但无防水要求,当上部结构传下的荷载较大,地基的承载力较低,采用各种形式的单独基础不能满足设计要求时。 2、当采用单独基础所需底面积由于邻近建筑物或构筑物基础的限制而无法扩展时。 3、地基土质变化较大或局部有不均匀的软弱地基,需作地基处理时。 4、各柱荷载差异过大,采用单独基础会引起基础之间较大的相对沉降差异时。 5、需要增加基础的刚度以减少地基变形,防止过大的不均匀沉降量时。 其简化计算有静力平衡法和倒梁法两种,它们是一种不考虑地基与上部结构变形协调条件的实用简化法,也即当柱荷载比较均匀,柱距相差不大,基础与地基相对刚度较 件下梁的计算。 二、计算图式 1、上部结构荷载和基础剖面图 2、静力平衡法计算图式 3. 倒梁法计算图式 三、设计前的准备工作 1. 确定合理的基础长度 为使计算方便,并使各柱下弯矩和跨中弯矩趋于平衡,以利于节约配筋,一般将偏心地基净反力(即梯形分布净反力)化成均布,需要求得一个合理的基础长度.当然也可直接根据梯形分布的净反力和任意定的基础长度计算基础. 基础的纵向地基净反力为: j j i p F bL M bL min max =±∑∑62