基础工程课程设计.

中国地质大学（北京）课程设计课程名称基础工程课程题目某7层框架结构地基基础设计学生姓名班级专业土木工程院（系）工程技术学院指导教师张彬2014年6月摘要这次课程设计我们通过对下卧层承载力验算、基础承载力验算设计了基础尺寸，并通过求解基础内力计算配筋，从而对基础进行了进一步的强化，整个过程让我们对该门课程有了更多的了解，也细化了我们的。关键词：下卧层；承载力；基础内力；配筋ABSTRACTThecurriculumdesignbasedonthesubstratumforcheckingthebearingcapacityoffoundationbearingcapacitycalculation,designthebasicsize,andreinforcedbysolvingthebasicinternalforcecalculation,soastofurtherstrengthenthefoundationofthewholeprocess,letushavemoreunderstandingofthecourse,butalsorefineourknowledge.Keywords:substratum;bearingcapacity;internalforceoffoundation;reinforcement目录1.设计任务 12.工程概况 23.工程地质和水文地质 34.设计要求 45.计算说明书 55.1基础底面尺寸的确定 55.2软弱下卧层验算 65.3基础承载力验算 75.4基础内力计算 85.5配筋设计与验算 136.条形基施工组织设计 156.1施工工艺 156.2测量定位放线 156.3基槽开挖 156.4钢筋连接 166.5混凝土工程 18致谢参考文献附图附图I柱平面分布图附图II基础平面布置图附图III基础横剖面图1.设计任务本设计对象为某7层框架结构柱下条形基础设计，该项目的上部结构方案已经完成，勘察建议采用柱下条形基础的基础形式。本课程设计的任务是完成柱下条形基础的设计与验算。具体要求如下：1．综合分析设计资料，对所选择的地基基础方案进行技术合理性比较（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。2．对选定的基础方案进行详细设计。3．初步决定修筑基础的施工方案。4．将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。设计计算说明书应制作成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AutoCAD制作而且应该达正确、布局合理和尺寸齐全。设计说明书用A4纸打印，和图纸一起装订成册，并要求交上手写计算书，交任课老师评阅。2.工程概况某七层框架结构，平面布置及尺寸见附图I，上部结构传来的荷载如表1所示。表1：上部结构传来的荷载组合：(kN，kN·m)轴线①②③④⑤⑥⑦⑧DN18002500260027002750265025501850M8010012012012512510580CN29003800390040004050395038502950M9010513013013012012095BN28003600370038003850375036502850M8012012512512512011590AN17002400250026002650255024501750M7075808585806560 3.工程地质和水文地质场地内工程地质剖面（土层分布）如图3-1。同时也给出了条基设计所需的必要物理力学参数。图3-1场地工程地质剖面4.设计要求按地质资料做柱下条形基础设计（在A、B、C、D轴线中任选一轴线），根据给定的地质资料确定基础底面尺寸并做软弱下卧层验算、基础承载力验算。基础内力按弹性地基梁计算（无限长或有限长），配筋按砼梁计算，并满足构造要求（基床系数3500kN/m3）。5.计算说明书根据任务要求，选取轴线B进行设计5.1基础底面尺寸的确定为增大边柱下梁基础的底面积，改善梁端地基的承载条件，同时调整基底形心与荷载重心相重合或靠近，使基底反力分布更为均匀合理，以减少挠度作用，在基础平面允许情况下，梁基础的两端宜伸出边柱一定的长度，梁高根据抗弯计算确定，一般宜取为柱距的1/4~1/8，即，取。底部伸出的翼板宽度由地基承载力决定，翼板厚度由梁截面的横向抗弯计算确定，一般不宜小于，取，故而做成变厚板，变厚板的顶面坡度。由于柱底截面长边与梁州方向垂直，且边长，需将肋梁局部加宽，每边宽出柱边。根据地质资料，基础埋置深度。确定基础宽度：先不考虑宽度修正，只考虑深度修正地基承载力特征值（5-1）宽度，取（5-2）经宽度修正的特征值：，满足要求。（5-3）基础尺寸详见图5-1图5-1基础尺寸5.2软弱下卧层验算⑴求基底压力（5-4）⑵求下卧层承载力（5-5），查规范得应力扩散角，故下卧层顶面应力扩散宽度，下卧层埋深为带入式（5-5）得⑶求作用于下卧层上的压力下卧层顶面自重压力基地自重压力基底附加压力下卧层顶面附加压力（5-6）下卧层顶面总压力（5-7）⑷下卧层承载力验算由前面的计算得到下卧层承载力。故，即下卧层满足承载力要求。5.3基础承载力验算按2m长度验算冲切。（1）荷载组合取条形基础上荷载最大的位置进行冲切验算，即B第五个柱位置处。根据地基设计规范，载荷的基本组合可采用标准组合乘以分项系数1.35，因此作用在基础上的外荷载为：，（2）基础底面净压力计算荷载偏心距基底净反力（3）基础冲剪验算（5-8）（5-9）其中且，采用插值法基础采用C20级混凝土，其轴心抗拉强度设计值满足的要求，基础不会发生冲切破坏。5.4基础内力计算⑴布置链杆，为便于计算，在基础梁下设置11根链杆，位置见图5-2.截断链杆，代以待定集中力。同时，解除固定端多余约束，代以角变量和位移。⑵列出基础梁的变形协调方程式与静定平衡条件：（5-10）⑶求（5-11）（5-12）（粘土取0.35）（5-13）由值查书上表3-9求，本题，求得值，如表2。表2ik123456789101112.96620.9842.96630.4980.9842.966对40.3330.4980.9842.96650.250.3330.4980.9842.96660.20.250.3330.4980.9842.966称70.1670.20.250.3330.4980.9842.96680.1430.1670.20.250.3330.4980.9842.96690.1250.1430.1670.20.250.3330.4980.9842.966100.1110.1250.1430.1670.20.250.3330.4980.9842.966110.10.1110.1250.1430.1670.20.250.3330.4980.9842.966将值代入计算公式，求值，如表3：Ik1234567891011135.59211.80835.5935.97611.80835.59对43.9965.97611.80835.59533.9965.97611.80835.59称62.433.9965.97611.80835.5972.0042.433.9965.97611.80835.5981.7162.0042.433.9965.97611.80835.5991.51.7162.0042.433.9965.97611.80835.59101.3321.51.7162.0042.433.9965.97611.80835.59111.21.3321.51.7162.0042.433.9965.97611.80835.59表3由，（5-14）钢筋混凝土弹性模量取为，由课本表3-10求值，列表计算如表4：表4Ik123456789101110.25216.75对31.7513.531.242.520.25085称53.252768.71221826433.787.515924333274.7540.510619630342354985.547.212523236451467684396.25541432694256058021012122810760.7162306468695929118114451714117.7567.418034354778510561350166219862315将值代入上式求，列表计算如表5：表5ik123456789101110.39821.5910.73对32.78321.46550.08543.97532.11879.5135.15称55.16842.93109.233193.98289.3866.3653.583139.125252.81368.37527.8877.55363.395168.54311.64481.77672.57872.9188.74575.048198.75368.88578.77817.261074.841340.3799.93885,86227.37427.71675.75961.951275.181609.081952.521011.1396.513257.58468.54772.741105.051477.111877.792297.552725.261112.323107.166268.2545.37869.731248.151679.042146.52642.583157.743680.85将与相加，得如表6：表6ik1234567891011135.898213.39846.32对38.75933.27385.67547.97138.09491.308170.74称58.10646.926115.209205.788324.9768.7656.583143.121258.786398.118563.4779.55765.795171.54315.636487.746684.378911.5810.46177.052201.15371.88582.756823.2361086.641375.96911.43887.576229.374430.11678.75965.9461281.161620.891988.111012.46298.013259.296488.544775.141108.051481.111883.772309.362760.851113.523108.498287.7547.086871.7341250.551682.042150.502648.563169.553716.44⑷求荷载F在各链杆处引起的变位△kf把基础梁当成A端固支的悬臂梁求外荷载在链杆处引起梁的挠度，也就是该处链杆的位移△kf，这是静定梁的计算问题，可直接用结构力学图乘法求解，计算结果如下。，，，，，，，，，，⑸求解变形协调方程组把和△kf代入变形协调方程组得：又解线性方程组得：，，，，，，，，，，每延米长地基均布反力为：，，，，，，，，，，⑹根据柱荷载F和地基反力求基础地基梁截面弯矩分布图如图5-2图5-2反力图及弯矩图5.5配筋设计与验算柱边远侧基础边缘距离柱边处的基地净反力由（5-15）（5-16）（5-17）（5-18）验算最小配筋率，不满足0.2%，取As1=440010000.2%=8800mm2As2=100020000.2%=4000mm2实配9C36,表7正截面受弯配筋计算项目截面弯矩截面抵抗弯矩相对受压区高度内力矩的力臂系数截面配筋B左1662.340.240.280.835856B右1782.340.260.310.816434C左1772.050.260.310.816397C右1897.050.270.320.86934D左1752.130.250.290.8256173D右1877.130.270.320.86861E左1857.510.270.320.86788E右1972.510.280.340.7857299CD跨1696.730.240.280.865769注,,经验算取最小配筋率0.2%。基础梁选配钢筋：底部10C36全长贯通，大于最先配筋率顶部17C25全长贯通，大于最小配筋率，箍筋选用直径8，箍筋间距200.配筋图详见附图III6.条形基施工组织设计6.1施工工艺流程测量定位放线——基槽开挖——地基钎探——地基处理——测量定位放线——垫层施工——条形基础钢筋绑扎——地梁钢筋绑扎——框架柱插筋——条形基础模板支设——地梁吊模支设——防雷接地——验收——条形基础、地梁混凝土浇注——混凝土养护——模板拆除——验收6.2测量定位放线1.定位点依据：根据业主提供的控制点坐标、标高及总平面布置图、施工图纸进行定位。2.厂区内控制网布置：在各单体工程测量定位放线之前，在园区内布置好测量控制点控制网（包括坐标控制点和高程控制点）。3.测量工具：1）园区内坐标控制点和高程控制点设置采用全站仪进行；2）建筑物坐标点定位采用全站仪进行；3）建筑物高程控制点设置采用水准仪进行；4）建筑物轴线定位采用经纬仪进行；5）其他辅助工具：50m钢尺、木桩、钢筋桩、墨斗、油漆等等。4.建筑物轴线定位：根据已知轴线坐标控制点采用经纬仪进行建筑物轴线的定位，其他相应线采用钢尺进行排尺。5.建筑物标高测量：根据已知高程控制点采用水准仪进行测量建筑物各工序的标高。6.3基槽开挖1.各建筑物条形基础基槽是随着建筑物整体基槽一起大面积开挖，基槽开挖之前应放好基槽开挖边线（按照要求进行边坡放坡和留出施工作业面）。2.基槽开挖应满足基础设计底标高及开挖至圆砾层。3.基槽开挖完后应留设300mm深原土进行人工清槽。4.基槽开挖之前应做好施工临时道路和施工降水工作。5.基槽开挖之前业主应给予施工单位提供地下管网、地下电缆、地下光纤等地下图纸或出具地下无地下管网、地下电缆、地下光纤等书面材料。6.基槽开挖之前业主应将地上障碍物全部清出现场，给予施工单位提供施工作业面。6.4钢筋连接1）直径小于等于Ф16的钢筋采用绑扎搭接方式连接；直径大于Ф16的螺纹钢筋采用机械连接。2）接头位置宜设置在受力较小处，在同一根钢筋上宜少设接头。3）受力钢筋接着的位置应相互错开，当采用机械接头时，在任一35d且不小于500mm区段内，和当采用绑扎搭接接头时，在任一1.3倍搭接长度的区段内，有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率应符合表7要求。表7接头形式受拉区接头数量受压区接头数量机械连接50不限绑扎连接25504）纵向钢筋的锚固长度、搭接长度，详见表8，表9。表8受拉钢筋抗震锚固长度lαE混凝土强度等级与抗震等级钢筋种类与直径C20C25C30C35≥C40一、二级抗震等级三级抗震等级一、二级抗震等级三级抗震等级一、二级抗震等级三级抗震等级一、二级抗震等级三级抗震等级一、二级抗震等级三级抗震等级HPB235普通钢筋36d33d31d28d27d25d25d23d23d21dHRB335普通钢筋d≤2544d41d38d35d34d31d31d29d29d26dd＞2549d45d42d39d38d34d34d31d32d29d环氧树脂涂层钢筋d≤2555d51d48d44d43d39d39d36d36d33dd＞2561d56d53d48d47d43d43d39d39d36dHRB400RRB400普通钢筋d≤2553d49d46d42d41d37d37d34d34d31dd＞2558d53d51d46d45d41d41d38d38d34d环氧树脂涂层钢筋d≤2566d61d57d53d51d47d47d43d43d39dd＞2573d67d63d58d56d51d51d47d47d43d注:1.四级抗震等级,=。2.当弯锚时，有些部位的锚固长度为≥0.4+15d，见各类构件的标准构造详图。3.当HRB335，HRB400和RRB400级纵向受拉钢筋末端采用机械锚固措施时，包括附加锚固端头在内的锚固长度可取为本表中锚固长度的0.7倍。4.当钢筋在混凝土施工过程中易受扰动（如滑模施工）时，其锚固长度应乘以修正系数1.1。5.在任何情况下，锚固长度不得小于250mm。表9搭接长度纵向受拉钢筋绑扎搭接长度、注：1． 当不同直径的钢筋搭接时，其和值按较小的直径计算。2． 在任何情况下不得小于300mm。3． 式中ζ为搭接长度修正系数。抗震非抗震=ζ=ζ纵向受拉钢筋搭接长度修正系数ζ纵向钢筋搭接接头面积百分率（%）≤2550100ζ1.21.41.66.5混凝土工程6.5.1作业条件1）根据工程对象、结构特点制定混凝土浇灌方案，并向参加施工人员进行细致交底。2）现场布设好泵车的停放位置、混凝土罐车的行走路线，必须保证道路畅通。3）各种机械设备经安装、就位、维修保养和试运转，处于完好状态；电源可满足需要。4）模板内的垃圾、木屑、泥土和钢筋上的油污等已清除干净。5）浇筑混凝土层段的模板支设、钢筋绑扎、防雷接地等工序全部施工完成经检查符合设计和验收规范的要求，并办完隐蔽和预检手续。6）浇筑混凝土用架子及走道已搭设完毕，并经检查符合施工和安全要求。7）后台搅拌站砂子、石子、水泥及外加剂存储量足够满足施工需求。6.5.2技术要求1）本工程混凝土全部采用后台搅拌站搅拌，采用汽车泵泵送，混凝土罐车运输。2）条形基础垫层为100mm厚C15素砼，若出现超深时，超深部分采用C15砼进行换填。3）条形基础、基础梁砼强度等级应满足设计要求。4）基础应事先浇筑斜面下的基础混凝土，待混凝土终凝之前完成斜面混凝土浇注，斜面混凝土浇筑时其塌落度应相应的减小，并做好斜面的压光处理。5）待基础混凝土出凝之前应完成基础梁混凝土浇筑。6.5.3具体操作要求1）上下层之间混凝土结合间歇时间控制在混凝土终凝前，不得留水平施工缝。2）混凝土塌落度控制在180±20mm。3）混凝土浇筑时应振捣密实，防止漏振，避免出现蜂窝麻面。4）混凝土浇筑时，应派专人看好柱插筋。5）按建筑工程施工质量验收统一标准（GB50204-2002)验收，现浇混凝土允许偏差参见表10。表10现浇混凝土允许偏差项目允许偏差（mm）轴线位置基础15条形基础10墙、柱、梁8剪力墙5垂直度层高≤5m8＞5m10全高（H）H/1000且≤30标高层高±10全高±30截面尺寸+8，-56.5.4混凝土养护条形基础、基础梁混凝土浇筑完毕后其混凝土表面应立即覆盖一层塑料薄膜，由于昼夜温差较大，应再薄膜上覆盖一层阻燃草帘子。基础、梁侧模拆除后，应立即外挂一层塑料薄膜。混凝土浇筑完毕12小时后，应派设专人进行浇水养护，每天不得少于3次，浇水养护时间不得少于7天。6.5.5混凝土试块基础混凝土浇筑时，应按照规范要求做好同条件试块和标养试块。致谢这一学期的基础工程课程即将结束，在这里我要向张彬老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。本学期基础内容很多，也颇有难度，但是在张老师的悉心授课下我们很好地完成了该门课程的学习。正是张老师的引导，我才对该门课程有了清晰的认识，老师严谨求实的治学态度、创新性的学术思想，使我铭记在心。对于这次的课程设计，很多不明白的地方张老师都给了很细致的讲解，也教我们说，很多东西到了实际要做的时候都是凭经验和观察的，并不是百分百会给你数据。这也确确实实给了我大胆的设计思路。还有要感谢的是我的组员，组员们很给力，并没有偷懒，反而比较勤快，虽然说是第一次合作，但是大家配合的都不错。同时向本次设计过程中给予我们疑难解答的同学致以谢意。参考资料[1] 中华人民共和国建设部.GB50009‐2001建筑结构设计规范（2006年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2006.[2] 顾祥林.混凝土结构基本原理[M].2版.上海：同济大学出版社，2011.[3] 建筑地基基础设计规范GB50007-2011[4] 叶列平.混凝土结构[M].2版.北京：清华大学出版社，2006.[5] 基础工程（第二版）.清华大学出版社，2007.表11分工表姓名学号分工成绩刘慧雯1010112205组长计算，编写计算书，ppt制作，审图1张涛1002112123组员计算，ppt制作，编写计算书，修正最后，审图0.9邱晓胜1002112113组员计算，画CAD图，编写计算书，ppt制作，修正最后报告0.9