完整word版基础工程课程设计山东理工大学Word下载.docx
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要求同学选择(或由任课教师分配)一个基础,按给定的条件完成相关的设计和计算工作,具体要求如下:
1.设计计算:
(1)综合分析设计资料,对三种常用的房屋基础类型(刚性基础、钢筋混凝土扩展基础和桩基础)的技术合理性进行比较(限于课时,本次课程设计不考虑造价因素),选择较为合理的基础方案。
确定所选柱下基础的类型,平面尺寸及埋深;
(2)完成该基础(包括地基)的计算;
2.图纸:
(1)基础总平面布置图(假定所有基础均与自己设计的基础相同);
(2)基础结构图(应包含图纸说明和工程数量表)。
3.将上述成果整理成设计计算说明书。
设计计算说明书应制做成Word文档。
整个说明书应满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范和版面美观的要求,图纸应用CAD制作而且应该表达正确、布局合理和尺寸齐全。
说明书用A4纸张打印和图纸(A3)一起装订成册,交设计指导老师评阅。
二.地勘资料
XX工程地质勘察报告
拟建工程为XX机械厂的装配车间,建筑场地位于该机械厂厂区内,厂房平面尺寸为42m24m,采用钢筋混凝土排架结构,结构的设计跨度为24m,柱距为6m。
勘察工作按施工图设计阶段的要求进行。
自X年X月X日开始,至X年X月X日结束。
共完成钻孔6个,并结合钻孔取原状土样XX个进行了室内土工实验。
场地处地面平坦。
拟建车间的西南角有一古河道,现已淤填。
据钻探揭露,各地层的情况如下:
第
层:
人工填土。
分布于场地表面,以灰黑色粉土为主,伴有碎砖,炉渣等杂物的填土层。
厚约0.5~1.2m,结构疏松,土质不均,平均天然重度为17.1kN/m3。
粉质粘土。
呈棕红色。
除1#孔外各孔均有,厚度9.5~10.1m。
硬塑~可塑,土质较均匀。
粉土。
呈褐黄色。
仅在1#孔可见到,厚约3.3m,流塑。
淤泥。
呈黑色,流塑。
含大量有机质,有臭味。
仅在1#孔见到,厚度约8.0m。
呈灰黄色,仅在1#孔见到,厚约3.6m,夹有粉砂薄层,流塑。
粘土。
呈黄黑色,各孔均可见到,没有钻透,据调查厚度在10m以上。
土质均匀,可塑~硬塑。
场区地下水属潜水,初见水位在2.5~3.1m深处,稳定水位在2.9~3.9m深处。
地下水补给来源为大气降水,水位随季节变化,无侵蚀性。
根据钻探及室内土工实验的情况分析,第①层杂填土不宜用作建筑物地基。
建议把基础埋置在强度较高的第②层粉质粘土或第⑥层粘性土中。
其地基承载力标准值分别为:
第②层:
fk=180kPa
第⑥层:
fk=220kPa
建议:
受古河道影响的几个柱基采用桩基础;
其余基础可采用柱下现浇独立基础。
钻探点布置见图2-3,地质剖面见图2-4~图2-6,土工试验成果见表2-1,地质柱状图略。
三.设计荷载
基础梁上的荷重(包括基础梁自重)为:
标准组合时为30kN/m,基本组合时为40.5kN/m。
各柱(标高-0.075m处)的荷载设计值如下(按任课教师要求取其中一组计算):
(见附表1)
上述荷载中:
(1)带下标k者用于标准组合,否者为基本组合。
(2)剪力H的方向与本处的边墙垂直,且以指向车间内部为正。
(3)弯矩M以使柱的外侧受拉为正。
四.设计方案
扩展基础设计步骤
(1)按承载力要求初步拟定基础的平面尺寸
(2)进行地基验算,包括:
1)地基强度验算(包含持力层强度和软弱下卧层强度)
2)基底偏心距验算
3)本次设计不进行沉降及稳定性验算
(3)拟定基础高度,并按抗冲切破坏要求进行验算。
(4)计算截面弯矩,并配置钢筋。
桩基础设计步骤
(1)选定桩基类型
根据荷载及地层情况,建议采用预制桩基础。
(2)拟定桩长与桩径。
(3)确定单桩承载力。
(4)估算桩的根数。
(5)确定承台尺寸及桩的布置方式。
(6)验算桩基础的承载力。
(7)进行承台的抗冲切和斜截面抗剪计算,验算承台厚度是否符合要求。
(8)计算承台截面的弯矩,配置承台的抗弯钢筋。
五.技术设计的过程
边柱Z1的设计,5号柱,采用扩展基础
1.按承载力要求初步确定基础的平面尺寸
(1).地基承载力修正e=0.629Il=0.218假设d=2查表2—15深度修正系数η=1.6
=180+1.6×
(17.1×
1+20.1×
1)÷
2×
(2-0.5)=224.64Kpa
按中心荷载初估基底面积
=1191/(224.64-20*2)=6.45m^2
考虑偏心作用,降基底面积扩大1.2倍A1=7.74m^2,采用3m*2.6m基础
(2)验算基底压力
基础及回填土自重
=20*2*3*2.6=312KN
基础的总垂直荷载
=1191+312+30*6=1683KN
基底的总力矩M=266+54*2-30*6*0.645=257.9KN.M
总荷载的偏心
=257.9/1683=0.15m<
a/6=0.5m
基底边缘最大应力
=1683/(3*2.6)+257.9*6/(3^2*2.6)=281.9Kpa>
1.2Fa
不符合要求
(3)修正基础尺寸,验算基底压力
基底面积采用3.2m*3m
=20*2*3.2*3=384KN
基础的总荷载
=1191+384+180=1755KN
荷载偏心
=257.9/1755=0.15m<
a/6=0.53m
基底边缘的最大应力
=1755/3.2*3+257.9*6/(3.2^2*3)=233.18Kpa
满足承载力要求。
综上:
基础材料采用c30混凝土,基底面积3.2m*3m,基础埋深为2m
2.进行地基验算
(1)持力层强度验算
基地压力P=Fk+Gk+Pk/A=1191+384+180/3.2*3=182.81KN/
持力层承载力
=180+1.6*18.6*(2-0.5)=224.64kpa>
P=182.81kp
故持力层满足承载力要求
(2)软弱下卧层承载力
软弱下卧层在第6层中,fk=220kp不需要进行验算
3.拟定基础高度并按冲切破坏要求进行验算
(1)基本组合F=1607.85knM=359.1kn.mH=72.9kn
(2)基础底面静压力计算
=359.1+72.9*2-40.5*6*0.645/(1607.85+40.5*6)=0.2m<
Pemax=G+F/A+M/W=243+1607.85/(3.2*3)+348.115*6/(3.2*3.2*3)=260.8kpa
Pemin=G+F/A-M/W=243+1607.85/(3.2*3)-348.115*6/(3.2*3.2*3)=124.8Kpa
(3)基础冲切验算ho=800-50=750mm=0.75m
=(3.2/2-1/2-0/75)*3-(3/2-0.4/2-0.75)^2=0.7475m^2
=260.8*0.7475=195.6KN
抗剪承载力
【v】=0.7*1*1430*(0.4+0.75)*0.75=863.36kn
Fl<
【v】满足承载力要求
3.柱边弯矩计算并配筋
=1+1/2*(3.2-1)=2.1m
Pe1=(Pemax-Pemin)*a`+Pemin*a/a=(260.8-124.8)*2.1+124.8*3.2/3.2=214.05Kpa
=(3.2-1)^2/48*{(260.8+214.05)*6.4+(260.8-214.05)*3}=320.36KN.m
=192.8/24*(3-0.4)^2*7.4=401.86KN.m
选用钢筋HRB335Fy=300N/mm^2
A1=M1/0.9Fyho=320.36*10^6/0.9*300*750=1582mm^2
选用22根直径为10mm的钢筋s=137mm实际面积A=1727mm^2平行于X轴布置
A2=M2/0.9Fyho=401.86*10^6/0.9*300*750=1984mm^2
选用26根直径为10mm的钢筋s=123mm实际面积A=2041mm^2平行于Y轴布置
抗风柱Z3的设计,20号柱,采用扩展基础
4.按承载力要求初步确定基础的平面尺寸
(1).地基承载力修正e=0.689Il=0.25假设d=2查表2—15深度修正系数η=1.6
=650/(224.64-20*2)=3.57m^2
考虑偏心作用,降基底面积扩大1.3倍A1=4.57m^2,采用3m*2m基础
=20*2*3*2=240KN
=650+240+30*12.5=1265KN
基底的总力矩M=64+23*2-30*12.5*0.495=-75.625KN.M
=75.625/1265=0.1m<
=1265/(3*2)+75.625*6/(3^2*2)=236.04Kpa<
符合要求
基础材料采用c30混凝土,基底面积3m*3m,基础埋深为2m
5.进行地基验算
(3)持力层强度验算
基地压力P=Fk+Gk+Pk/A=650+240+375/2*3=210.8KN
(4)软弱下卧层承载力
(1)基本组合F=877.5knM=86.4kn.mH=31.05kn
=86.4+31.05*2-40.5*12.5*0.495/(877.5+40.5*12.5)=0.1m<
Pemax=G+F/A+M/W=877.5+40.5*12.5/(2*3)+102.1*6/(3*2*3)=264.6kpa
Pemin=G+F/A-M/W=877.5+40.5*12.5/(2*3)-102.1*6/(3*2*3)=196.6Kpa
(4)基础冲切验算ho=800-50=750mm=0.75m
=(3/2-1/2-0/75)*2-(3/2-0.4/2-0.75)^2=0.75m^2
=264.6*0.75=198.47KN
【v】=0/7*1*1430*(0.4+0.75)*0.75=788.29kn
4.柱边弯矩计算并配筋
=0.7+1/2*(3-0.7)=1.85m
Pe1=(Pemax-Pe
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