1、 基礎(chǔ)工程 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書及指導(dǎo)書 適用課程：基礎(chǔ)工程土力學(xué)與地基基礎(chǔ)單 位：襄樊學(xué)院建筑工程學(xué)院2012.2基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè) （一）上部結(jié)構(gòu)資料 某框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)圖如下，邊柱與角柱截面為400*400mm2，中柱截面為500*500 mm2，柱間距均為6m。F1=（600+學(xué)號后兩位數(shù)字）kN= ，F(xiàn)2=（1100+學(xué)號后兩位數(shù)字）kN= ，F(xiàn)3=（2000+學(xué)號后兩位數(shù)字）kN= 。（二）地質(zhì)資料 經(jīng)探測，地層巖性及土的物理力學(xué)性質(zhì)如下表。地下水埋深為5m，無腐蝕性。層號土名狀態(tài)密實(shí)度厚度密度含水量孔隙比c(kpa)IPIL壓縮系數(shù)標(biāo)貫擊數(shù)壓縮模量mg/cm3%Mp

2、a-1N63.5MPa1人工填土可塑稍密見下表2.022粉土可塑中密見下表2.02210.651870.210.211283粉質(zhì)粘土軟塑中密52.0123.90.751418.2120.820.356.65.64粉土可塑中密22.02250.6662011.45粉土可塑密實(shí)未揭開2.02250.615.42820.4填土層和粉土層的厚度（單位：m）分別為：學(xué)號1-1011-2021-3031-4041-5051-6061-7071-8081-90填土2.02.02.01.51.51.51.01.01.0粉土3.54.04.54.04.55.05.05.56.0根據(jù)學(xué)號，選擇填土層厚度為 ，粉土

3、層厚度為 。（三）設(shè)計(jì)內(nèi)容：方案一：鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)；方案二：柱下條形基礎(chǔ)方案三：樁基礎(chǔ)l 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容1.選擇持力層，設(shè)定埋深2.計(jì)算地基承載力特征值，并修正3.計(jì)算基礎(chǔ)所需底面尺寸4.計(jì)算各基礎(chǔ)的沉降量（只考慮正交方向相鄰基礎(chǔ)的影響），并驗(yàn)算沉降差是否滿足要求，如不滿足要求則調(diào)整基礎(chǔ)大小后再驗(yàn)算5.驗(yàn)算軟弱層強(qiáng)度，調(diào)整基礎(chǔ)埋深6.設(shè)計(jì)各基礎(chǔ)剖面，并計(jì)算配筋6.繪制施工圖。要求：1.計(jì)算書要求手寫，采用A4白紙，字跡工整，計(jì)算步驟齊全，內(nèi)容完整，計(jì)算簡圖線條清晰，比例正確； 2.圖紙要求手繪、電腦繪制都可以，用A3紙打印，包括一張基礎(chǔ)平面布置圖，一張基礎(chǔ)剖面及平面配筋詳圖

4、。圖紙出現(xiàn)兩份及兩份以上雷同者，包括原創(chuàng)者，成績均為不及格。 3.上交成果時(shí)，任務(wù)書、計(jì)算書、圖紙依序裝訂在一起。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)范例 鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2、1、1選擇持力層因?yàn)橄屡P層有軟弱層，故基礎(chǔ)要淺埋，基礎(chǔ)埋深d=2米?；炷翉?qiáng)度等級：C20, fc=9.60N/mm2 鋼筋級別：HRB335, fy=300N/mm2基礎(chǔ)與覆土的平均容重：20.00kN/m3 作用力位置標(biāo)高：0.000m基礎(chǔ)混凝土保護(hù)層厚度：45mm2、1、2 計(jì)算地基承載力特征值，并修正承載力特征值：標(biāo)貫數(shù)為12，由此查表計(jì)算可知：承載力fak=156kpa查表有深度修正系數(shù)為2所以=2、1、3 計(jì)算基礎(chǔ)所需

5、底面尺寸有三種荷載設(shè)計(jì)值F1=735KN F2=1435KN F3=2035KN荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為FK1=544.44KN FK2=1062.96KN FK3=1507.41KN又有公式 方柱下基礎(chǔ)底面選擇方形，帶入上面數(shù)據(jù)就有：對應(yīng)的基礎(chǔ)尺寸最小值為1.7558m 2.4534m 2.9216m初選基礎(chǔ)地面寬度b為： 1.8m 2.5m 3m2、1、4 驗(yàn)算軟弱層強(qiáng)度和沉降量基底處總豎向力Fk+Gk(KN)= 帶入數(shù)據(jù)得總豎向力分別為：674.04KN 1312.96KN 1867.41KN基底平均壓力Pk(kpa): 帶入數(shù)據(jù)得Pk分別為：208.038 kpa 210.074 kpa 20

6、7.490kpa 可見：Pk均小于地基承載力特征值fa=216.6kpa，所以持力層承載力驗(yàn)算通過，后面由于調(diào)整沉降差改變了基礎(chǔ)尺寸，再做驗(yàn)算。又有： ， z/b分別為： 查表內(nèi)插法計(jì)算=23+（25-23）/2*(1.43-3)=21.43 tan=0.39247下臥層頂面的附加應(yīng)力z（kpa)為： ， 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算分別為：31.464kpa 44.993kpa 52.445kpa下臥層自重應(yīng)力cz（kpa)： 下臥層又有下臥層標(biāo)貫數(shù)6.6，所以修正承載力：而z+cz=132.464kpa ，145.993kpa ，153.445kpa,均小于faz=294.6kpa，所以下臥層承載力驗(yàn)算通

7、過。持力層圖的變形模量Eo=8，泊松比u=0.4，柔性基礎(chǔ)影響系數(shù)Wm=0.95*由于F2的相鄰基礎(chǔ)情況有兩種，故記作F21，F(xiàn)22F1=734.6KN ,F21=1434.6KN ,F3=2034.6KN ,1434.6KN 帶入四組數(shù)據(jù)分別得：0.05542， 0.0399， 0.03325， 0.0399所以，各個(gè)基礎(chǔ)的沉降量 ，帶入數(shù)據(jù)有：56.69174mm， 76.7582mm， 102.958mm， 80.6575mm查表得相鄰基礎(chǔ)沉降差小于0.002L=0.0026000=12mm，調(diào)整基礎(chǔ)尺寸，修正后基礎(chǔ)尺寸b(m)b1=1.8m, b21=3.2m, b3=5.4m, b2

8、2=3.4m修正后nn(mm/KN)分別為：0.055416667，0.031171875，0.018472222，0.029338235修正后JK(mm/KN)=0.005570423所以修正基礎(chǔ)尺寸后沉降：56.6917413mm,64.23682034mm,72.89115313mm65.50557699mm,沉降差均小于限值，符合要求。* 具體下臥層沉降量計(jì)算見計(jì)算表39列至51列。根據(jù)改變后的基礎(chǔ)尺寸，再一一驗(yàn)算前面的指標(biāo)：基底處總豎向力Fk+Gk(KN)=：674.041472.562673.811525.36基底平均壓力Pk(kpa): 208.038409143.8049769

9、91.694356131.9518134前計(jì)算得知：，可見持力層承載力驗(yàn)算通過。下臥層頂面的附加應(yīng)力z（kpa)為：， 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算分別為：31.463915634.3162965524.87212731.95658231進(jìn)而求得： 132.463916135.3162965125.87213132.9565823前面計(jì)算得知：，可見下臥層承載力驗(yàn)算通過。2、1、5 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)剖面，并計(jì)算配筋地基凈反力設(shè)計(jì)值Pj（kpa)， 帶入數(shù)據(jù)可得結(jié)果分別為：226.85 kpa，140.14 kpa，69.79 kpa，124.13 kpa， 要考慮 這個(gè)條件，綜合考慮：取h值分別為350mm，610m

10、m，1050mm，650m，保護(hù)層厚度45mm，則ho=305mm，565mm，1005mm，605mm，分別為1010mm， 1530mm，2410mm，1610mm由此可見：求抗沖切面積A1，由公式：得A1分別為0.555, 1.975, 5.838,2.242。所以，125.897KN, 276.738KN,407.417KN, 278.307KN而抗沖切力F（KN）： 帶入數(shù)據(jù)有：165.5693KN,320.031KN,468.1793KN,320.031KN由此可見Fl均小于對應(yīng)的F值，抗沖切驗(yàn)算通過。，所以tan值分別為：2.295081972.4778761062.487562

11、22.479338843滿足條件：值分別為66.5，68.0，68.1，68.0 ；：帶入修正后的不同的基礎(chǔ)地面尺寸得：（）0.772.527.252.85計(jì)算梯形的形心至柱邊的距離： ，帶入數(shù)據(jù)得：0.4242m，0.8815m，1.6092m，0.9474m于是： ，帶入數(shù)據(jù)分別為：74.1 KN*m， 311.3KN*m， 814.2KN*m 335.2KN*m計(jì)算配筋：鋼筋為HRB335級，fy=300N/mm，帶入數(shù)據(jù)得四種底面的鋼筋面積分別為：899.9，2040.6，3000.5，2051.8。選擇鋼筋：12120(As=943mm2)，20150(As=2095mm2)2415

12、0(As=3016mm2)，20150(As=2095mm2)其中括號內(nèi)為實(shí)配鋼筋面積。鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)F1F2(1)F3F2(2)由于計(jì)算沉降F2有區(qū)別，故區(qū)分開選擇持力層基礎(chǔ)埋深d(m)2222重要公式備注計(jì)算地基承載力特征值(kpa)標(biāo)貫擊數(shù)101512特征值fak(kpa)140180156深度修正系數(shù)2加權(quán)平均重度20.2承載力特征值fa(kpa)216.6216.6216.6216.6fa=fak+d*rm*(d-0.5)基礎(chǔ)底面尺寸(m)荷載F(KN)735143520351435FK(KN)544.444 1062.963 1507.407 1062.963 基礎(chǔ)計(jì)算

13、尺寸(m)1.756 2.453 2.922 2.453 b=sqrt（Fk/（fa-20*d）基礎(chǔ)底面寬度b(m)1.802.503.002.50修正后基礎(chǔ)尺寸b(m)1.803.205.403.40持力層及下臥層強(qiáng)度及沉降量驗(yàn)算荷載值Fk(KN)544.444 1062.963 1507.407 1062.963 基底處總豎向力Fk+Gk(KN)674.041472.562673.811525.36基底平均壓力Pk(kpa)208.038 143.805 91.694 131.952 Pk=（Fk+Gk）/power(b,2)持力層承載力結(jié)論通過通過通過通過壓縮模量Es18壓縮模量Es25

14、.6Es1/Es21.43軟弱層距離z(m)3z/b1.671.201.00Es1/Es2323Es1/Es252521.43tan0.3924711下臥層附加應(yīng)力z（kpa)31.464 34.316 24.872 31.957 z = b*（Pk cd ）/（b+2*z* tan）下臥層自重應(yīng)力cz（kpa)101下臥層rm20.2rm=cz/ （d+z）下臥層標(biāo)貫數(shù)6.6下臥層fak(kpa)112.8下臥層承載力特征值faz（kpa）294.6faz=fak+2.0*rm*（d-0.5）z+cz132.464 135.316 125.872 132.957 均小于faz=294.6下臥

15、層承載力結(jié)論通過通過通過通過持力層圖的變形模量Eo8泊松比u0.4柔性基礎(chǔ)影響系數(shù)WcWoWm0.561.120.95Fn734.61434.62034.61434.6nn(mm/KN)0.0554 0.0399 0.0333 0.0399 nn=(1-power(u,2)/Eo/b*WmJK(mm/KN)0.0056 0.0056 0.0056 0.0056 jk=(1-power(u,2)/Eo/3.1415/6沉降量（mm）56.692 76.758 102.958 80.657 s=jjFj+jkFk修正后基礎(chǔ)尺寸b(m)1.803.205.403.40修正后nn(mm/KN)0.05

16、54 0.0312 0.0185 0.0293 nn=(1-power(u,2)/Eo/b*Wm修正后JK(mm/KN)0.0056 0.0056 0.0056 0.0056 jk=(1-power(u,2)/Eo/3.1415/6修正基礎(chǔ)尺寸后沉降（mm）56.6917 64.2368 72.8912 65.5056 相鄰基礎(chǔ)沉降差小于12mm基地附加壓力po（KN/m2)226.73140.1069.77124.10柔性基礎(chǔ)角點(diǎn)沉降s（mm)24.0026.3622.15s=(1-power(u,2)*Wc*F/b/Eo柔性基礎(chǔ)中點(diǎn)沉降s(mm)47.9952.7244.31s=(1-po

17、wer(u,3)*Wo*F/b/Eo柔性基礎(chǔ)平均沉降量s(mm)40.7144.7237.58s=(1-power(u,4)*Wm*F/b/Eo下臥層土的壓縮系數(shù)a 0.35下臥層土的壓縮模量Eo5600000l/b1111z/b1.667 0.938 0.556 0.882 應(yīng)力系數(shù)ac0.107 0.183 0.227 0.190 附加應(yīng)力z(kpa)97.274 102.535 63.289 94.208 z=4acoz/b4.444 2.500 1.481 2.353 應(yīng)力系數(shù)ac0.0223 0.0604 0.1233 0.0663 附加應(yīng)力z(kpa)20.235 33.857 3

18、4.409 32.929 軟弱層沉降量s(mm)58.755 68.196 48.849 63.569 s3=（a /（1+ e）*z*hi設(shè)計(jì)基礎(chǔ)剖面及配筋計(jì)算地基凈反力設(shè)計(jì)值Pj（kpa)226.852 140.137 69.787 124.135 基礎(chǔ)有效高度ho（mm)3055651005605保護(hù)層厚度45mmbc+2ho1010153024101610抗沖切面積A1（m）0.555 1.975 5.838 2.242 A1=(b/2-0.4/2-ho)*b-power(b/2-0.4/2-ho),2)Pj*A1125.897 276.738 407.417 278.307 Fl=Pj*A1抗沖切力F（KN）165.569 419.823 1087.259 468.179 F=0.7*hp*ft*(0.4+ho)*ho結(jié)果通過通過通過通過tanQ2.295 2.478 2.488 2.479 tanQ=0.5*(b-0.4)/hoQ(度)66.457 68.022 68.100 68.034 A1234（m）0.772.527.252.