课程设计(房屋建筑学、钢筋混凝土结构、基础工程)

发布时间:2021-09-24 23:38:18

大作业:
1.绘图说明散水的做法,注明材料层次和必要尺寸(散水宽度及坡度)。 (10 分)
答:
2.楼梯设计(建筑设计) 1)在设计楼梯踏步宽度时,当楼梯间深度受到限制,致使踏面宽不足, 该如何处理?文字配合绘图说明。(10 分) 答:为保证踏面有足够尺寸而又不增加总进深,可以采用挑踏口获将踢面向外倾斜的办法,
使踏面实际宽度增加。一般踏口的出挑长为 20~25 毫米。

以这两种形式来解决 楼梯踏步的问题 第一个 倾斜的尺寸 20~25mm 挑檐的那个不能大于 20mm,大于 20mm 后容易损坏
第二个挑檐的那个不能大于 20mm,大于 20mm 后容易损坏
2)如建筑物底层中间休息*台下设有对外出入口,在底层楼梯处通常的 处理方式有哪几种?文字配合绘图说明。(20 分)
答:当楼梯间的*台下要作为主要入口时,为了增加入口的高度,有以下几种处理方法:
一、增加室内外高差;二、底层采用不等跑;三、既增加室内外高差又采用不等跑; 四、底层采用单跑。 最好的处理方法是第一种,因为增加室内外高差可以提高底层的防潮能力,增加底层 住户的安全感,对于梯段的尺度只有一种,便于设计与施工。
3.设计框架柱下独立基础,已知柱的截面尺寸为 300mm*400mm,基础底 面尺寸为 1.6m*2.4m,距室外地面及柱底面分别为 1.0m 和 0.6m。作用在柱 底的荷载效应基本组合设计值为:F=950kN(轴力),M=108kN·m(弯 矩), V=18kN(剪力)。材料选用:C20 混凝土,HPB235 钢筋,并根据 设*峁嬷苹∨浣钍疽馔迹ㄓ弥背摺⑶Ρ适止せ嫱迹#40 分)
(参考资料:混凝土结构或基础工程教材中柱下独立基础设计部分的内容) 解题思路和提示: 1)计算基底净反力(即最大、最小净反力)

2)确定基础高度,进行柱边基础截面抗冲切验算和变阶处抗冲切验算 3)进行配筋计算。 最后的基础配筋示意图如下所示(供参考)
答:一、设计依据
《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)①; 《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010)②
二、示意图

三、计算信息

构件编号: JC-1

计算类型: 验算截面尺寸

1. 几何参数:

台阶数 n=2;矩形柱宽: bc=400mm; 矩形柱高 hc=300mm

基础高度 h1=350mm

基础高度 h2=250mm

一阶长度 b1=600mm b2=400mm

一阶宽度 a1=400mm a2=250mm

二阶长度 b3=600mm b4=400mm

二阶宽度 a3=400mm a4=250mm

2. 材料信息

基础混凝土等级:

C20 ft_b=1.10N/mm2 fc_b=9.6N/mm2

柱混凝土等级: C20 ft_c=1.10N/mm2 fc_c=9.6N/mm2

钢筋级别: HPB300 fy=270N/mm2

3. 计算信息

结构重要性系数: γ o=1.0 ;基础埋深: dh=1.300m;

纵筋合力点至*边距离:as=50mm;

基础及其上覆土的*均容重:γ =20.000kN/m3

最小配筋率:ρ min=0.100%

4. 作用在基础顶部荷载标准组合值

F=950.000kN; Mx=0.000kN*m; My=108.000kN*m

Vx=18.000kN; Vy=0.000kN;

ks=1.35;

Fk=F/ks=950.000/1.35=703.704kN;

Mxk=Mx/ks=0.000/1.35=0.000kN*m;

Myk=My/ks=108.000/1.35=80.000kN*m; Vxk=Vx/ks=18.000/1.35=13.333kN

Vyk=Vy/ks=0.000/1.35=0.000kN

5. 修正后的地基承载力特征值

fa=120.000kPa

四、计算参数 1. 基础总长 Bx=b1+b2+b3+b4+bc=0.600+0.400+0.600+0.400+0.400=2.400m 2. 基础总宽 By=a1+a2+a3+a4+hc=0.400+0.250+0.400+0.250+0.300=1.600m A1=a1+a2+hc/2=0.400+0.250+0.300/2=0.800m A2=a3+a4+hc/2=0.400+0.250+0.300/2=0.800m B1=b1+b2+bc/2=0.600+0.400+0.400/2=1.200m B2=b3+b4+bc/2=0.600+0.400+0.400/2=1.200m 3. 基础总高 H=h1+h2=0.350+0.250=0.600m 4. 底板配筋计算高度 ho=h1+h2-as=0.350+0.250-0.050=0.550m 5. 基础底面积 A=Bx*By=2.400*1.600=3.840m2 6. Gk=γ *Bx*By*dh=20.000*2.400*1.600*1.300=99.840kN G=1.35*Gk=1.35*99.840=134.784kN
五、计算作用在基础底部弯矩值 Mdxk=Mxk-Vyk*H=0.000-0.000*0.600=0.000kN*m Mdyk=Myk+Vxk*H=80.000+13.333*0.600=88.000kN*m Mdx=Mx-Vy*H=0.000-0.000*0.600=0.000kN*m Mdy=My+Vx*H=108.000+18.000*0.600=118.800kN*m
六、地基净反力 exk=Mdyk/(Fk+Gk)=88.000/(703.704+99.840)=0.110m 因 |exk| ≤Bx/6=0.400m x 方向小偏心, 由公式【①5.2.2-2】和【①5.2.2-3】推导 Pkmax_x=(Fk+Gk)/A+6*|Mdyk|/(Bx2*By) =(703.704+99.840)/3.840+6*|88.000|/(2.4002*1.600)=266.548kPa Pkmin_x=(Fk+Gk)/A-6*|Mdyk|/(Bx2*By) =(703.704+99.840)/3.840-6*|88.000|/(2.4002*1.600)=151.965kPa
七、基础冲切验算 1. 计算基础底面反力设计值 1.1 计算 x 方向基础底面反力设计值 ex=Mdy/(F+G)=118.800/(950.000+134.784)=0.110m 因 ex≤ Bx/6.0=0.400m x 方向小偏心 Pmax_x=(F+G)/A+6*|Mdy|/(Bx2*By) =(950.000+134.784)/3.840+6*|118.800|/(2.4002*1.600)=359.840kPa Pmin_x=(F+G)/A-6*|Mdy|/(Bx2*By) =(950.000+134.784)/3.840-6*|118.800|/(2.4002*1.600)=205.152kPa 1.2 计算 y 方向基础底面反力设计值 ey=Mdx/(F+G)=0.000/(950.000+134.784)=0.000m 因 ey ≤By/6=0.267 y 方向小偏心 Pmax_y=(F+G)/A+6*|Mdx|/(By2*Bx) =(950.000+134.784)/3.840+6*|0.000|/(1.6002*2.400)=282.496kPa Pmin_y=(F+G)/A-6*|Mdx|/(By2*Bx) =(950.000+134.784)/3.840-6*|0.000|/(1.6002*2.400)=282.496kPa 1.3 因 Mdx=0 并且 Mdy≠0 Pmax=Pmax_x=359.840kPa Pmin=Pmin_x=205.152kPa

1.4 计算地基净反力极值

Pjmax=Pmax-G/A=359.840-134.784/3.840 =324.740kPa

2. 验算柱边冲切

YH=h1+h2=0.600m, YB=bc=0.400m, YL=hc =0.300m

YB1=B1=1.200m, YB2=B2=1.200m, YL1=A1=0.800m, YL2=A2 =0.800m

YHo=YH-as=0.550m

2.1 因 (YH≤800) β hp=1.0

2.2 x 方向柱对基础的冲切验算

x 冲切位置斜截面上边长

bt=YB =0.400m

x 冲切位置斜截面下边长

bb=YB+2*YHo =1.500m

x 冲切不利位置

bm=(bt+bb)/2=(0.400+1.500)/2 =0.950m

x 冲切面积

Alx=max((YL1-YL/2-ho)*(YB+2*ho)+(YL1-YL/2-ho)2,(YL2-YL/2-ho)*(YB+2*ho)+(YL2

-YL/2-ho)2

=max((0.800-0.300/2-0.550)*(0.400+2*0.550)+(0.800-0.300/2-0.550)2,(0.800

-0.300/2-0.550)*(0.400+2*0.550)+(0.800-0.300/2-0.550)2)

=max(0.160,0.160) =0.160m2

x 冲切截面上的地基净反力设计值

Flx=Alx*Pjmax=0.160*324.740=51.958kN

γ o*Flx=1.0*51.958=51.96kN

γ o*Flx≤0.7*β hp*ft_b*bm*YHo (6.5.5-1)

=0.7*1.000*1.10*950*550 =402.32kN

x 方向柱对基础的冲切满足规范要求

2.3 y 方向柱对基础的冲切验算

y 冲切位置斜截面上边长

at =YL =0.300m

y 冲切位置斜截面下边长

ab=YL+2*YHo =1.400m

y 冲切截面上的地基净反力设计值

Fly=Aly*Pjmax=0.000*324.740 =0.000kN

γ o*Fly=1.0*0.000=0.00kN

γ o*Fly≤0.7*β hp*ft_b*am*YHo (6.5.5-1)

=0.7*1.000*1.10*850*550 =359.97kN

y 方向柱对基础的冲切满足规范要求

3. 验算 h2 处冲切

YH=h2=0.250m; YB=bc+b2+b4=1.200m; YL=hc+a2+a4=0.800m

YB1=B1=1.200m, YB2=B2=1.200m, YL1=A1=0.800m, YL2=A2=0.800m

YHo=YH-as=0.200m

3.1 因 (YH≤800) β hp=1.0

3.2 x 方向变阶处对基础的冲切验算

因 YL/2+ho>=YL1 和 YL/2+h0>=YL2

x 方向基础底面外边缘位于冲切破坏锥体以内, 不用计算 x 方向的柱对基础的冲

切验算

3.3 y 方向变阶处对基础的冲切验算

y 冲切位置斜截面上边长

at=YL=0.800m

y 冲切位置斜截面下边长

ab=YL+2*YHo=1.200m

y 冲切面积 Aly=max((YB1-YB/2-ho)*(YL1+YL2),(YB2-YB/2-ho)*(YL1+YL2)) =max((1.200-1.200/2-0.550)*(0.800+0.800000),(1.200-1.200/ 2-0.550)*(0.800+0.800000)) =max(0.080,0.080) =0.080m2
y 冲切截面上的地基净反力设计值 Fly=Aly*Pjmax=0.080*324.740=25.979kN γ o*Fly=1.0*25.979=25.98kN γ o*Fly≤0.7*β hp*ft_b*am*YHo (6.5.5-1)
=0.7*1.000*1.10*1000*200 =154.00kN y 方向变阶处对基础的冲切满足规范要求 九、基础受弯计算 因 Mdx≠0 Mdy=0 并且 ey<By/6=0.267m y 方向单向受压且小偏心 a=(By-bc)/2=(1.600-0.400)/2=0.600m P=((By-a)*(Pmax-Pmin)/By)+Pmin =((1.600-0.600)*(359.840-205.152)/1.600)+205.152 =301.832kPa MI_1=1/48*(Bx-bc)2*(2*By+hc)*(Pmax+Pmin-2*G/A) =1/48*(2.400-0.400)2*(2*1.600+0.300)*(359.840+205.152-2*134.784/3.840) =144.31kN*m MII_1=1/12*a2*((2*Bx+bc)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*Bx) =1/12*0.6002*((2*2.400+0.400)*(359.840+301.832-2*134.784/3.840)+(359.840 -301.832)*2.400) =96.45kN*m a=(By-bc-a2-a4)/2=(1.600-0.400-0.250-0.250)/2 =0.350m 因 Mdx≠0 Mdy=0 并且 ey<By/6=0.267m y 方向单向受压且小偏心 P=((By-a)*(Pmax-Pmin)/By)+Pmin =((1.600-0.350)*(359.840-205.152)/1.600)+205.152 =326.002kPa MI_2=1/48*(Bx-bc-b2-b4)2*(2*By+hc+a2+a4)*(Pmax+Pmin-2*G/A) =1/48*(2.400-0.400-0.400-0.400)2*(2*1.600+0.300+0.250+0.250)*(359.840+20 5.152-2*134.784/3.840) =59.38kN*m MII_2=1/12*a2*((2*Bx+bc+b2+b4)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*Bx) =1/12*0.3502*((2*2.400+0.400+0.400+0.400)*(359.840+326.002-2*134.784/3.8 40)+(359.840-326.002)*2.400) =38.54kN*m 十、计算配筋 10.1 计算 Asx Asx_1=γ o*MI_1/(0.9*(H-as)*fy)
=1.0*144.31*106/(0.9*(600.000-50.000)*270) =1079.8mm2 Asx_2=γ o*MI_2/(0.9*(H-h2-as)*fy)
=1.0*59.38*106/(0.9*(600.000-250.000-50.000)*270) =814.5mm2 Asx1=max(Asx_1, Asx_2) =max(1079.8, 814.5) =1079.8mm2 Asx=Asx1/By=1079.8/1.600=675mm2/m Asx=max(Asx, ρ min*H*1000)=max(675, 0.100%*600*1000) =675mm2/m 选择钢筋 12@160, 实配面积为 707mm2/m。 10.2 计算 Asy Asy_1=γ o*MII_1/(0.9*(H-as)*fy) =1.0*96.45*106/(0.9*(600.000-50.000)*270)
=721.6mm2

Asy_2=γ o*MII_2/(0.9*(H-h2-as)*fy) =1.0*38.54*106/(0.9*(600.000-250.000-50.000)*270) =634.4mm2
Asy1=max(Asy_1, Asy_2)=max(721.6, 634.355)=721.6mm2 Asy=Asy1/Bx=721.6/2.400=301mm2/m Asy=max(Asy, ρ min*H*1000)=max(301, 0.100%*600*1000)=600mm2/m 选择钢筋 10@130, 实配面积为 604mm2/m。
4.你认为减少地基土不均匀沉降的措施主要有哪些?(20 分)
(参考资料:基础工程教材中对应的减少不均匀沉降部分的内容)
解题思路和提示:
可以从建筑措施、结构措施和施工措施等几方面考虑。
答:一、建筑措施:1、建筑物体型应力求简单;2 控*ㄖ锏某じ弑龋3、合理布置纵
横墙;4、合理安排相邻建筑物之间的距离;5、设置沉降缝;6、控制与调整建 筑物各部分标高。 二、结构措施:1、减轻建筑物的自重;2、减少或调整基底的附加压力;3、采用对 不均匀沉降不敏感的结构;4、设置圈梁。 三、施工措施:1、逆作法:可以减少排土量,并与主体结构重量进行*衡,从而使 沉降量大幅度降低。2、后浇带法:为解决高层主楼和低层裙房基础的差异沉降 引起的结构内力,可在高低层相连处留施工后浇带。3、通过控制地下水位控制 不均匀沉降:通过使地下水位上升控*ㄖ锏某两担窃诮ㄖ锏氖┕ぶ校 下降的地下水位在各施工工序相继完成中,使其徐徐上升,并同时采用挡水墙和 灌水的综合方法使水位上升,以便对沉降进行控制。4、应力解除法:应用土力 学的原理,在建筑物沉降较小的一侧按照一定的角度打斜孔,解除地基中的局部 应力,从而使地基土中的应力发生重分布,局部沉降量增大,从而达到控制不均 匀沉降的目的。5、顶升法:是先在基础部位用千斤顶或高压水袋把结构倾斜下 沉的部位顶回原来的位置,然后对其进行加固或密封高压水袋以稳固结构。


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