基础课设:条基
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华中科技大学土木工程与力学学院
《基础工程设计原理》
课程设计:柱下条形基础设计
计算书
(土木工程专业)
姓 名:郁成说
学 号:
班 级:
二O一O年六月
土木工程与力学学院 基础工程课程设计
第 2 页 共 14 页 一、设计资料
1. 场地工程地质资料:见图1和表1
2. 柱距布置及各柱端传至基础顶面的荷载(设计值)如图2示。其中,M沿柱截面长边方向作用,n为学生顺序号(我的学号是U200715220,为5号,故n=5)。
各层土的物理性质及力学指标 土层名称 含水量
w
(%) 重度
γ
(kN/m3) 比重
ds 液限
wL
(%) 塑限
wP
(%) 内聚力
c
(kPa) 内摩擦角
φ
(度) 压缩模量ES1-2
(MPa) 承载力特征值标准值
fak(kPa)
杂填土 16.8
粉质粘土 28.0 18.5 2.71 28.8 18.4 12 15 4.55 120
黄红色粘性土 6.9 19.4 2.73 34.7 17.3 20 21 7.0 200 -1.700 -0.800 0.000
粉质粘土夹杂淤泥质土 杂填土
黄红色粘性土
图1. 场地土层分布
表1. 各层土的物理性质及力学指土木工程与力学学院 基础工程课程设计
第 3 页 共 14 页
3. 各柱截面尺寸均为:400×600 mm2,
4. 柱底面标高:-0.5 m。
二、设计任务
1. 钢筋混凝土条形基础的剖面及构造设计
2. 钢筋混凝土条形基础的内力计算
3. 钢筋混凝土条形基础的配筋设计
4. 基础的施工图绘制
三、设计计算内容和方法
1. 选择基础的材料和埋置深度。
基础混凝土强度取C25,基础配筋取HRB335和HPB235。C25混凝土,fc=11.9N/mm2,HRB335级钢筋,fy=300N/mm2,HPB235级钢筋,fy=210N/mm2.
如图1所示,此工程场地的土层依次为:杂填土,粉质粘土夹杂淤泥质土和黄红色粘性土。粘性土承载力较大,故设计此条形基础以黄红色粘性土作为持力层,基础埋深为d=1.7m.
2.选定基础的剖面形状和尺寸。
条型基础的两端端部应向外伸出,其伸出长度为第一跨跨度的0.2~0.3倍,以增大基础的底面积,减小基底反力,并使基础梁内力分布更趋合理。因此,左边外伸长度取1.1m,右端外伸长度取1.4m,则条形基础总长度为14.5m,如图2。初选柱下条形基础的高度为1200 mm,翼板取400mm,大于250mm,所以因采用变厚翼板,如图3。又柱短边方向长度为400mm,取梁顶宽度为400+50*2=500mm。 图2. 柱距布置及各柱端传至基础顶面的荷载 土木工程与力学学院 基础工程课程设计
第 4 页 共 14 页
3.
计算条形基础的底面尺寸
基础的持力层为黄红色粘性土,有表1可知承载力特征值fak=200kPa,修正后的地基承载力特征值
0.518.50.916.80.82001.01.70.51.7224.01aakdmffdkN
基础宽度为:
20101300145016000.74224.01201.714.51.14kawFbfdhlm
适当增大,取b=1.2m。
图3.基础剖面图 土木工程与力学学院 基础工程课程设计
第 5 页 共 14 页 基底边缘最大压力值为:
max2261300145016000.74201.561202.514.51.21.214.5215.321.21.2224.01268.81kkkaMFGPlbblkNfkN
所以基础宽度b取1.2m是可行的。
4. 计算条形基础内力:
根据上部结构与地基的刚度情况,选用倒梁法计算。
沿基础纵向的地基净反力为:
2613001450160014.5300/jFMbpllkNm
条形基础沿纵向从左往右依次分段的长度为:
11.1lm 25.4lm 36.6lm 41.4lm
左边跨OA固端弯矩为:
221113001.1181.5.22AOjMbplkNm
AB跨固端弯矩为:
222113005.4729.1212BAABjMMbplkNm
BC跨固端弯矩为:
223113006.61809.1212CBBCjMMbplkNm
右边跨CP固端弯矩为: 土木工程与力学学院 基础工程课程设计
第 6 页 共 14 页 224113001.4294.22CPjMbplkNm
下面用力矩分配法计算肋梁弯矩:
A B C
0 1.0 0.55 0.45 1.0 0
181.5 -729 729 -1089 1089 -294
-152.5
-20
-76.25 -10
162.94 133.31
181.5 -881.5 815.69 -965.19 1069 -294
肋梁剪力计算:
A截面左边的剪力为
13001.1330lAjVbplkN
将OB段作为脱离体,计算A截面的支座反力:
2113006.5700815.691152.195.42ARkN
A截面右边的剪力:
13301152.19822.19rAjAVbplRkN
,123001.15.41152.19797.81lBBjARVbpllRkN
取BC段作为脱离体:
,,2113006.61069965.69974.356.62rBBRVkN
,,,797.81974.351772.16BBBRRRkN
按跨中剪力为零的条件来求跨中最大负弯矩:
OB段 土木工程与力学学院 基础工程课程设计
第 7 页 共 14 页 3001152.190jAbpxRx
3.84xm
有,2113003.847001152.193.841.1245.162MkN
OC段
3001152.191772.160jABbpxRRx
9.75xm
2213009.757001501152.199.751.12616.59MkN
弯矩图、剪力图如下:
图4.弯矩图
图5.剪力图 土木工程与力学学院 基础工程课程设计
第 8 页 共 14 页 5.条形基础配筋:
纵向钢筋按内力计算结果进行配置;分布筋和箍筋按构造要求配置。所有配筋均要充分考虑基本构造要求。
1)正截面承载力计算与配筋
OA段及A点:
由弯矩图可知A点右端弯矩最大,故按M=881.5kN.m计算设计,上部受压,下部受拉。基础梁高mmh1200,宽mmb500
选用C25混凝土,HRB335级钢筋,2/9.11mmNfc,2/300mmNfy,0.11,8.01,mmas60,mmh1140
在负弯矩作用下配筋计算:
110.011405009.110.11050.8812.123201bhfMcs
55.0117.0211bs
942.02211ss
2627441140300970.0105.8812.1mmhfMAoyss
选用284 和202, 23091mmAs
验算最小配筋率
%20.01140120030027.145.045.0%52.0500120030910hhffyt
且%211.011401200%2.0%2.00hh
满足最小配筋率的要求。
AB段(除B点):
由弯矩图可知AB段跨中承受负弯矩,下部受压,上部受拉。基础梁高mmh1200,宽mmb1200,