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1、12基础工程设计原理课程设计一、设计题目拟建场地位于某市市中心区，场区原有建筑现己拆迁。原定设计方案为四座小高层建筑（详见：基坑开挖场地及勘探点平面布置图），现建筑方案修改为五层（第五层为跃式）多层框架建筑，平面布置不变。框架柱间距为67.5m，基础底面设计埋深为1.4m，框架中柱设计荷载为9001000kN，角、边柱设计荷载为500800kN (见图1)，框架柱截面尺寸为400mm400mm。基础混凝土材料采用C25，基底设置C7.5、厚度100mm 的混凝土垫层；配筋采用级普通圆钢筋。设计计算内容：（1）在不考虑地基处理时，某中轴线柱下条形基础（两端为边柱）按地基承载力确定的基础底宽度是否
2、满足沉降要求？（2）若通过地基处理（地基处理深度从基础底面以下4.5m 内），使得地基承载力设计值达到150kPa，进行如下设计计算：1）根据地基强度确定中轴线柱下条形基础（两端为边柱、角与边柱需考虑100kNm 的力矩荷载）的基础底面尺寸；2）分别按倒置梁法、弹性地基梁法（可按等截面弹性地基梁）计算柱下条形基础的内力分布；3）基础配筋、冲切验算；4）完成有关计算部分的计算简图、基础配筋图等。二、地基土的特征及其主要性能指标由设计勘察资料得第一层：杂填土 有上层滞水第二层：粘土 第三层：淤泥质粉质粘土 第四层： 粉砂与淤泥质粘土互层 有孔隙承压水地基资料如图2-1所示三、承载力特征值和基底宽度
3、的确定 已知基础地面设计埋深为d=2.2m粘土的承载力特征值为粘性土的0.85,故可查表得 1 2中轴线上沿长度方向取1m为计算单元的线荷载基底宽度应为，取3.6m 3四、地基沉降验算 1、计算基础的基底平均附加应力 基础及其上回填土的总重 基底平均压力 4基底处的土的自重应力 平均附加压力，近似取90kPa 5x/bzz/bz*01.80.52.50.98841.779121.7791264.0483264.0483203.613.50.94123.388321.609241.37943105.427705.41.53.50.87484.723921.335634.344139.771707
4、.223.50.80725.811841.0879227.97509167.7468092.53.50.74646.71760.9057623.29097191.0378010.8314.50.69327.486560.768964.772855195.81072、确定z=10.8m范围内的计算沉降量，相应于z=9m至z=10.8m土层的计算沉降量，满足要求，故确定计算深度=10.8m。3、确定计算深度范围内压缩模量的当量值 9 查表（当）得 104、计算最终沉降量建筑地基基础设计规范GB50007-2002p26页表5.3.4得体型简单的高层建筑基础的平均沉降量为200mm，所以沉降不满足要
5、求。五、确定基础底面尺寸根据题目要求地基经过处理使得地基承载力设计值达到150kPa，两端为边柱、角与边柱需考虑100kNm 的力矩荷载1、按中心荷载的公式试求基底面积中轴线上沿长度方向取1m为计算单元的线荷载基底宽度应为,取基础宽度为3m 所以可以不改变承载力设计值。2、基础高度的确定 选用混凝土强度等级为C25， 计算简图如图6-1所示图6-1 I-I截面距基础边缘的距离为验算截面的剪力设计值，有基础的计算有效高度为为了增加刚度基础高度宜为株距的1/41/8,取基础的高度为1000mm基础边缘高度取300mm，基础高度取700mm，有效高度，满足要求基础尺寸如图所示六、地基处理后的沉降验算
6、1、计算基础的基底平均附加应力 基础及其上回填土的总重 基底平均压力 基底处的土的自重应力 平均附加压力 x/bzz/bz*02.113.50.94121.976521.9765246.8152946.81528804.223.50.80723.390241.4137233.4849780.30025606.333.50.69324.367160.9769223.13905103.43930408.443.50.60645.093760.726617.21004120.649344010.5514.50.53925.66160.567843.246478123.895822012.6614.5
7、0.48646.128640.467042.67018126.566003查表（当）得 满足沉降要求。七、用倒梁法计算内力分布条形基础的端部宜向外伸出，其长度宜为第一跨距的0.25倍。即1、基地单位净反力即2、求固端弯矩计算简图如图7-1所示图7-13、求弯矩分配系数设则4、力矩分配见表7-1表7-1结点ABCCBA分配系数0.430.570.50.50.50.50.570.43固端弯矩413.6-1254.6836.4-836.4836.4-836.4836.4-836.41254.6-413.6179.812.80.90.09238.4-29.817.0-2.11.2-0.20.11119
8、.2-59.68.5-4.20.6-0.3-59.6-4.3-0.359.64.30.3-119.259.6-8.54.2-0.60.3-238.429.8-17.02.1-1.20.2-0.11-179.8-12.8-0.9-0.09最后弯矩413.6-1061.01161.0-772.2772.2-772.2772.2-1061.01161.0-413.6边跨跨中及第一支座的弯矩值乘以1.2的系数5、弯矩图和剪力图八、弹性地基梁法1、确定地基的基床系数和梁的柔度指数由经验数值法查表得基床系数 11集中基床系数 柔度指数 12故属于无限长梁。1)、第一跨跨中弯矩与基底净反力的计算其中， 13
9、作用点位置bkxA15000120010030.1650.82597 0.28957 0.24684 0.53640 448.80 26.82 B150001600030.1650.82597 0.28957 0.24684 0.53640 598.39 0.00 C150001800090.1650.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -562.53 0.00 1500018000150.165-0.01411 0.05204 -0.11819 -0.06615 -322.32 0.00 1500016000210.165-0.03959 -0.00994 -0.0
10、1971 -0.02965 -47.79 0.00 150001200100270.165-0.01420 -0.01124 0.00828 -0.00296 15.05 -0.15 156.28 2)第二跨跨中弯矩与基底净反力的计算作用点位置bkxA15000120010090.1650.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -375.02 0.97 B150001600030.1650.82597 0.28957 0.24684 0.53640 598.39 0.00 C150001800030.1650.82597 0.28957 0.24684 0.53640
11、673.19 0.00 150001800090.1650.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -562.53 0.00 1500016000150.165-0.01411 0.05204 -0.11819 -0.06615 -286.51 0.00 150001200100210.165-0.03959 -0.00994 -0.01971 -0.02965 -35.84 -1.48 11.18 弯矩叠加得2)第三跨跨中弯矩作用点位置bkxA150001200100150.165-0.01411 0.05204 -0.11819 -0.06615 -214.88 -3
12、.31 B150001600090.1650.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -500.02 0.00 C150001800030.1650.82597 0.28957 0.24684 0.53640 673.19 0.00 150001800030.1650.82597 0.28957 0.24684 0.53640 673.19 0.00 150001600090.1650.24508 0.22567 -0.20626 0.01941 -500.02 0.00 150001200100150.165-0.01411 0.05204 -0.11819 -0.06
13、615 -214.88 -3.31 -90.04 弯矩叠加得2)A处弯矩作用点位置bkxA15000120010000.1651.00000 0.00000 1.00000 1.00000 1818.18 50.00 B150001600060.1650.51453 0.31065 -0.10677 0.20388 -258.83 0.00 C1500018000180.165-0.04179 0.00876 -0.05931 -0.05055 -161.75 0.00 1500018000240.165-0.02694 -0.01392 0.00089 -0.01303 2.43 0.00
14、1500016000300.165-0.00522 -0.00688 0.00855 0.00167 20.73 0.00 150001200100360.1650.00159 -0.00089 0.00336 0.00248 6.12 0.12 1477.00 弯矩叠加得2)B弯矩作用点位置bkxA15000120010060.1650.51453 0.31065 -0.10677 0.20388 -194.12 10.19 B150001600000.1651.00000 0.00000 1.00000 1.00000 2424.24 0.00 C150001800060.1650.514
15、53 0.31065 -0.10677 0.20388 -291.18 0.00 1500018000120.1650.07174 0.12667 -0.18160 -0.05493 -495.29 0.00 1500016000180.165-0.04179 0.00876 -0.05931 -0.05055 -143.78 0.00 150001200100240.165-0.02694 -0.01392 0.00089 -0.01303 1.62 -0.65 1311.03 2)C弯矩作用点位置bkxA150001200100120.1650.07174 0.12667 -0.18160
16、 -0.05493 -330.19 -2.75 B150001600060.1650.51453 0.31065 -0.10677 0.20388 -258.83 0.00 C150001800000.1651.00000 0.00000 1.00000 1.00000 2727.27 0.00 150001800060.1650.51453 0.31065 -0.10677 0.20388 -291.18 0.00 1500016000120.1650.07174 0.12667 -0.18160 -0.05493 -440.25 0.00 150001200100180.165-0.041
17、79 0.00876 -0.05931 -0.05055 -107.84 -2.53 1293.70 弯矩叠加得7)其他跨及支座处的弯矩可由对称性得。弯矩图如图所示九、基础配筋1) 纵筋计算：根据倒梁法求得的内力配筋混凝土强度等级为C25，钢筋采用二级钢筋 ，可以。 选用17B20,同样的方法算出其他各点所需要的钢筋，详细见表10-1其中， 表10-1位置选用钢筋A413.60.0120.0125194370.9937402821940一跨跨中517.30.0160.0156833430.9921583282431B10610.0320.0324410410.983779485028二跨跨中3
18、380.0100.0102192410.994890381584C772.20.0230.0235039580.9882480213643三跨跨中482.40.0150.0146174040.9926912982266 注：支座处底部受拉，应将钢筋布置在底部。构造要求顶部钢筋应按计算配筋全部贯通，底部通长钢筋不小于底部受力钢筋截面总面积的1/3。 将 的钢筋通长布置，其他钢筋根据构造截断。验算通长钢筋率： ，满足要求。2) 板底横向钢筋计算根据前面算出的剪力设计值 求弯矩设计值 14基础每延米的受力钢筋截面面积为： 15选配受力钢筋B16100,十、参考资料：1、建筑地基基础设计规范GB500
19、07-20022、罗晓辉主编基础工程设计原理华中科技大学出版社2006年3、东南大学、浙江大学、湖南大学、苏州城建环保学院编土力学中国建筑工业出版社2001年第一版 1基础工程设计原理P17 表2-7承载力修正系数 2基础工程设计原理P16 (2.5)式 3基础工程设计原理P21 (2.11)式 4土力学P67 (3-5)式 5土力学P69 (3-11)式 6土力学P84表3-10均布条型荷载下的附加应力系数 7土力学P94 (4-5)式 8土力学P117 (5-4)式 9土力学P119 (5-10)式10土力学P119 表5-3沉降计算经验系数11基础工程设计原理P71 表3-4基床系数k的数值法12基础工程设计原理P62 (3.18)式13基础工程设计原理P64 表3-2无限长梁和半长梁的变形、内力计算表14基础工程设计原理P55 (3.5)式15基础工程设计原理P55 (3.6)式