第一篇：水質工程學上課程設計（定稿）

水質工程學（上）課程設計

任務書

專業：

給水排水

班級：

姓名：

浙江科技學院建工學院

二0一四年十月

給水處理廠設計任務指導書

設計周數 2周

一、課程性質和任務

本課程是給水排水專業的主要實踐性教學內容之一，其任務是加深理解所學知識，培養綜合分析和解決實際排水工程設計問題的初步能力，使學生在設計，運算，繪圖，查閱資料和使用設計手冊，設計規范等基本技能上得到初步訓練和提高。

二、設計原始資料

1、某小城鎮凈水水廠，日均處理水量為4萬噸，遠期規劃處理水量為（40000+學號后兩位×200）噸，根據遠期規劃水量設計一個小規模的給水處理廠。

2、水質特點：

進水水質：CODMn 為18mg/L，SS為18mg/L，pH為6-8，濁度NTU為18。

要求出水水質：CODMn 為5mg/L，SS為3mg/L，pH為6-8，濁度NTU為3。凈水處理廠的出水水質要求達到國家飲用水衛生安全標準，根據處理要求合理選擇處理構筑物。

3、水處理廠選址為遠離居民區，且處于城鎮的近水區域。地面標高均為零米。

三、設計要求

1、由規劃日均處理水量，水廠自用水量為總水量的5%，計算凈水處理廠的設計流量。

2、根據水質情況，地形，確定凈水處理方法和工藝以及相關的處理構筑物。

3、對各個處理構筑物進行工藝計算，確定其形式、數目和尺寸。

4、進行處理構筑物的總體布置和凈水的高程設計。

四、設計內容

本設計包括設計說明書和圖紙兩張。設計說明書內容如下：

1、目錄

2、概述設計任務和依據，分析設計資料的特點。

3、計算設計流量和凈水處理程度。

4、給水處理工藝選擇依據和方案確定。

5、各個處理構筑物及其附屬設備的工藝計算，及其工作特點計算。

6、給水處理構筑物之間的水力計算（沿程損失和局部損失），及高程計算。

7、處理構筑物總體布置特點和依據。圖紙內容

1、給水處理廠總平面圖。

2、核心處理構筑物平、剖、立面圖。

五、配套教材和設計指導書

1、給水工程

2、給排水設計手冊

3、室外給水設計規范

第二篇：基礎工程課程設計

青海大學《土力學與基礎工程》課程設計

課程設計計算書

課 程： 《基礎工程》 課程設計 設 計 題 目： 獨立基礎和雙柱聯合基礎

指 導 教 師：

張 吾 渝

專 業 年 級： 2010級土木工程專業

（建筑方向）建筑（1）班

所在學院和系： 土木工程學院 設 計 者： 童 守 珍 學 號： 1000506007 日 期： 2013年5月

青海大學《土力學與基礎工程》課程設計

前 言

《基礎工程》是《土力學》的后繼課程，本課程是一本獨立的課程,但是又于《土力學》教材的內容密切結合。我國改革開放以來，大規模的現代化建設的需要以及國際上的科學進步和技術發展，基礎工程領域內取得了許多新的成就，在設計與施工領域涌現了許多新成熟的成果和觀點。本次課程設計，就是基于這樣的基礎，在老師以及同學幫助下，我學會了獨立基礎和雙柱聯合基礎的設計，這隊我以后的工作和學習有很大的幫助。

本設計是基礎工程課程的一個重要環節，對培養和提高學生的基本技能，啟發學生對實際結構工作情況的認識和鞏固所學的理論知識具有重要作用。

本設計主要分為三個層次，獨立基礎的設計及其荷載配筋計算、雙柱聯合基礎的設計及荷載配筋計算，最后是地梁的設計。

由于編者水平，本設計中還存在很多錯誤和不足，敬請廣大老師和讀者批評指正。

編 者 2013年5月

青海大學《土力學與基礎工程》課程設計

目 錄

一、《土力學基礎工程》課程設計任務書………………………………… 1 1.工程概況……………………………………………………………… 1 2.地質資料……………………………………………………………… 1 3.上部荷載……………………………………………………………… 1 4.設計要求……………………………………………………………… 1 5.設計步驟……………………………………………………………… 1 二.根據底層柱網平面圖可知柱截面尺寸………………………………… 2 三.B-9軸處柱下設計鋼筋混凝土獨立基礎……………………………… 2 3.1 初步確定基礎尺寸………………………………………………… 2 3.2 驗算荷載偏心距e………………………………………………… 2 3.3 驗算基底的最大壓力Pkmax………………………………………… 2 3.4 計算基底凈反力設計值…………………………………………… 2 3.5 基礎高度 ………………………………………………………… 3 3.6 配筋計算 ………………………………………………………… 3 四.鋼筋混凝土雙柱聯合基礎設計………………………………………… 5 4.1 確定基底尺寸……………………………………………………… 5 4.2 計算基礎內力……………………………………………………… 6 4.3 確定基礎高度…………………………………………………………6 4.4 抗沖切承載力驗算……………………………………………………6 4.5 抗剪切強度的驗算……………………………………………………7 4.6 配筋計算 ……………………………………………………………7 五.柱間地梁設計………………………………………………………………8 5.1 外墻地梁設計…………………………………………………………8 5.2 內墻地梁設計…………………………………………………………9 六.施工圖的繪制………………………………………………………………9 七.參考文獻……………………………………………………………………9 八.課程設計感想 ……………………………………………………………9

青海大學《土力學與基礎工程》課程設計

課程設計計算書任務書

一、《土力學與基礎工程》課程設計任務書 1 工程概況：

某中學五層教學樓，全框架結構，底層柱網平面如圖所示。2 地質資料：

自上而下：第一層：素填土，厚2.5m，γ?17.8kN/m3； 第二層：砂礫石，厚7.0m，γ?18.7kN/m3。上部荷載：⑨軸處

3.1 外柱：B軸，基礎承受上部荷載M?64kN?m，F?3240kN；

D軸，基礎承受上部荷載M?109kN?m,F?2471kN，；

3.2 內柱：C軸，基礎承受荷載上部荷載M?138kN?m，F?3055kN。4 設計要求：

4.1 設計柱下鋼筋混凝土獨立基礎、兩柱聯合基礎； 4.2 繪制基礎平面布置圖、基礎詳圖并編寫計算說明書。5 設計步驟：

5.1 根據持力層承載力特征值fak?350kPa確定持力層承載力設計值；5.2 按持力層承載力特征值確定基底尺寸； 5.3 基礎結構設計；

5.4 必要時驗算地基沉降量； 5.5 繪制施工圖。設計時間：2013年4月29日～5月15日。

土木工程學院10級建筑（1）班

青海大學《土力學與基礎工程》課程設計

Pj?F3240??405kPa

，凈偏心距：e?M?64?0.019m，F3240bl2?4基底最大和最小凈反力設計值

PjmaxPjmin??Fbl(1?6el)?405?(1?6?0.0194)??416.5kPa393.5kPa 3.5 基礎高度

采用C235混凝土，HRB400級鋼筋，查得ft?1.57N/mm,fy?360N/mm2 3.5.1 柱邊截面 取h?700mm,as?40mm,取h0?660mm，bc?2h0?0.6?2?0.66?1.92m?b?2m，P???(l?achbb2?jmax?22?0)b?(2?c2?h0)???416.5???420.6?(2?0.62?0.66)?2?(?2?2?0.66)2??

?865.6kN0.7?hpft(bc?h0)h0?0.7?1.0?1570?(0.6?0.66)?0.66

?913.9kN?856.6kN(可以)基礎分兩階，下階h1?400mm,h01?360mm，取l1?2m,b1?1m

，3.5.2 變階處截面

b1?2h01?1?2?0.36?1.72m?b?2m，P?ll?hbb2?jmax???(2?1201)b?(2?12?h01)??沖切力：?416.5????(42?22?0.36)?2?(21?2?2?0.36)2??

?524.9kN0.7?hpft(b1?h01)h01抗沖切力：?0.7?1.0?1570?(0.6?0.36)?0.36

?538.1kN?524.9kN3.6 配筋計算

3.6.1 計算基礎長邊方向的彎矩設計值，取???截面

土木工程學院10級建筑（1）班

青海大學《土力學與基礎工程》課程設計

???284.4?106?s?????1330.2mm2

0.9fyh010.9?360?660?V??V截面

??V??1Pj(b?b1)2(2l?l1)241?405?(2?1)2?(2?4?2)24?168.75kN?m?s?V??V168.75?106???1446.7mm2 0.9fyh010.9?360?360比較?s??和?s?V,應按?s?V配筋，現于4m寬度范圍內按構造配14?12@250，實配面積為?s?1582mm2

四.柱下鋼筋混凝土雙柱聯合基礎設計 4.1確定基地尺寸（對稱）

由架柱梁定位平面可知：l1?2700mm

1212l0?(~)l1?(~)?2700?900mm~1800mm

取l0?1300mm

3333則l?l1?2l0?2700?2?1300?5300mm

?k??1??2?(F1?F2)偏心距：e?l12.7?138?109?(3055?2471)??1035.4kN?m 22?k1035.4??0.187m

F1?F23055?2471F1?F23055?2471??2.24m

l(fa??Gd)5.3?(514.56?20?2.5)底面寬度為：b?因偏心擴大，取b?2.4?3m，不需要進行深度修正 所以基底尺寸為：b?l?2.4m?5.3m

FK?GK?3055?2471?20?5.3?2.4?2.5持力層強度驗算：?

5.3?2.4?484.4kPa?fa?514.56kPaPK?

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青海大學《土力學與基礎工程》課程設計

?l?(ac?2h0)(bc?2h0)?(0.6?2?0.66)?(0.6?2?0.66)?3.686m2bm1?2(ac?bc)?4h0?2?(600?600)?4?660?5040mm

Fl?F1?Pj?l?3055?434.4?3.686?1453.8kN

0.7ft?hpbm1h0?0.7?1.43?1.0?5040?660?3329.73kN?fl?1453.8kN

滿足4.4.2 變階處抗沖切驗算

?l?(l1?2h01)(b1?2h01)?(1.4?2?0.36)?(1,4?2?0.36)?4.49m2bm1?2(l1?b1)?4h01?2?(1400?1400)?4?360?7040mm

Fl?F1?Pj?l?3055?434.4?4.49?1104.5kN

0.7ft?hpbm1h01?0.7?1.43?1.0?7040?360?2536.9kN?fl?1104.5kN

4.5 抗剪切強度驗算 4.5.1 柱邊抗剪切強度驗算

V?F1?bPcj(l0?a2?h?3055?1042.6?(1.3?0.60)2?0.66)?698.7kN 0.7ft?hpbh0?0.7?1.43?1.0?2400?660?1585.58kN?V?698.7kN

滿足

4.5.2 變階處抗剪切強度驗算

V?F11?bPj(l0?l2?h?(1.3?1.401)?3055?1042.62?0.36)?594.5kN 0.7ft?hpbh01?0.7?1.43?1.0?2400?360?864.86kN?V?594.5kN

滿足

4.6 配筋計算 4.6.1 基底縱向鋼筋

????max880.99?106s0.9f??660?4119.8mm2

yh00.9?360

土木工程學院10級建筑（1）班

青海大學《土力學與基礎工程》課程設計

實配：2?20 ?s?628mm2

箍筋

?8@10 05.2 內墻地梁設計：l?6.9m，設混凝土保護層as?35mm

荷載設計值：q?1.35???3.9?0.2?7.5?0.3?0.6?25??13.97kN/m 彎矩：??11ql??13.97?6.92?83.14kN?m 88?83.14?106受力筋：?s???454.16mm2

0.9fyh00.9?360?5650實配：2?18 ?s?509mm2

箍筋

?8@10

六.繪制施工圖（附）

包括：基礎平面布置圖(1:100)

基礎詳圖(1:20)

地梁剖面圖(1:10)七.參考文獻

[1]華南理工大學 浙江大學 湖南大學.《基礎工程》第二版 中國建筑出版社2011 [2]劉立新 葉燕華.《混凝土結構原理》第2版 武漢理工大學出版社 2012 [3]重慶大學 同濟大學 哈爾濱工業大學.《土木工程施工》（上冊)中國建筑出版社 2012 [4]何斌 陳錦昌.《建筑制圖》第五版 高等教育出版社 2010 八.課程設計感想

課程設計任務下發后我們在老師的講解下開始對本次設計的步驟有了初步了解，之后就是認真反復的復習老師所講的基礎的設計知識，另外又通過網絡或者書籍查閱有關規范，有條不紊的開始做設計。首先，我是報的很積極的態度對待本次設計，因為，這樣的經歷會對今后的畢業設計乃至工作都會有很大的幫助者。所以，我很認真的做每一步，反反復復的修改，一點點的將其輸入到電腦里。在做設計期間，遇到很多很多問題，我發現我所學的知識還掌握的不牢固，經過一段時間的努力，本人在張吾渝老師的帶領下，在大家的相互幫助下，順利的完成了本次的《土力學與基礎工程》的課程設計。通過此次課程設計我掌握了更多電腦運用的方法和技巧給大四的時候做畢業設計積累了經驗, 在此，首先要感謝張吾渝老師在本學期的悉心教誨，感謝她把知識無私的傳授給我們，感謝她在本次設計中提供的詳細解答，使我對此次課程設計有了更深的了解和掌握。同時，也要感謝許多同學的幫助,對于老師和同學的幫助和指導我表示誠摯的謝意.童守珍

土木工程學院10級建筑（1）班

第三篇：材料工程課程設計報告

目 錄

模具服役條件及失效分析………………………………………………2

選材及材料介紹…………………………………………………………3

零件加工及熱處理 ……………………………………………………4

分析討論…………………………………………………………………8

課程設計心得體會……………………………………………………13

參考文獻………………………………………………………………14

選材及材料介紹

為了滿足要求也就是說要求硬度，強度和韌性都較好，減少以上失效的發生，延長模具壽命，減低生產成本經綜合考慮選用Cr12MoV作為加工該模具的材料。

其化學成份為：碳C：1.45～1.70、硅Si：≤0.40、錳Mn：≤0.40、硫S：≤0.030、磷P：≤0.03、鉻Cr：11.00～12.50、鎳Ni：允許殘余含量≤0.25、銅Cu：允許殘余含量≤0.30、釩V：0.15～0.30、鉬Mo：0.40～0.60

其力學性能為：硬度：退火,255～207HB,壓痕直徑3.8～4.2mm;淬火,≥58HRC。Cr12MoV 鋼是目前國內廣泛使用的冷作模具鋼之一也是國際上較廣泛采用的模具鋼，屬萊氏體鋼。Cr12MoV鋼是一種高碳、高鉻的萊氏體鋼，具有大量的游離碳化物。在退火狀態其碳化物可多達28%，在淬火、回火狀態其游離碳化物也多達21%。鋼中的Cr大部分形成碳化物，只有極少部分固溶于基體中。

Cr12MoV鋼中碳化物為M7C3型碳化物，維氏硬度為2100HV，因此其耐磨性較好。沖壓性能高，淬透性好。在實際使用該鋼制造的冷沖模，如果沖壓操作正確，韌性不成為模具的關鍵，而耐磨性直接決定模具的壽命。

Cr12MoV 鋼屬于高耐磨微變形冷作模具鋼,其特點是具有高的耐磨性、淬透性、微變形、高熱穩定性、高抗彎強度,僅次于高速鋼,是冷沖裁模、冷鐓模等冷作模具的重要材料，由于加入了適量的Mo和V，碳化物不均勻有所改善。Mo能減輕碳化物偏析并提高淬透性，V能細化晶粒。Cr12MoV在300～400℃時仍可保持良好硬度和耐磨性，韌性也高，淬火時體積變化最小。可用來制造形狀復雜、經受較大沖擊負荷的各種模具和工具。其消耗量在冷作模具鋼中居于首位.該鋼雖然強度、硬度高,耐磨性好,但其韌性較差,對熱加工工藝和熱處理工藝要求較高,處理工藝不當,很容易造成模具的過早失效。常用于制作那些承受重負荷、生產批量大、形狀復雜的冷作模具, 如冷沖、壓印、冷鐓、冷擠壓模、沖孔凹模、切邊模、滾邊模、鋼板等。但該鋼的顯著缺點是脆性大, 常常導致模具的早期失效。模具失效分析表明, 熱處理因素影響最大, 約占 50%。因此, 如何提高其強韌性, 防止模具過早斷裂失效, 是該鋼用戶經常遇到且需要解決的問題。

經分析該鋼種經合理的熱處理后可完全滿足模具要求，故選用其作為加工該模具的材料。

零件加工及熱處理

通過查看模具生產的技術資料知,該模具的加工工藝路線為：下料→鍛造→球化退火→機械加工→淬火+ 低溫回火→平磨→線切割加工→成型組裝。

鍛造：

由于Cr12MoV這類材料屬于高碳高合金鋼，在軋制過程中會產生嚴重的C偏析，即所謂的網狀滲碳體。大家知道，滲碳體硬度高而脆，沒有韌性。以前對此類材料的C偏析有嚴格的級別控制。由于材料存在網狀滲碳體，造成在以后的熱處理中，會沿著滲碳體網狀開裂。因此，材料在制作模具之前必須進行反復的鍛打（不只是簡單的改變形狀），以使網狀滲碳體打碎，改善材料性能。

Cr12MoV鋼鍛造加熱曲線

球化退火：

球化退火，以細化組織，減少淬火變形和防止淬火開裂！

Cr12MoV 屬于高碳高鉻萊氏體鋼。碳化物含量高, 且常呈帶狀或網狀不均勻分布, 其形狀、大小及分布對鋼的性能影響很大, 尤其大塊狀尖角碳化物對鋼基體的割裂作用較大, 往往成為疲勞斷裂的策源地。經過改鍛, 碳化物被擊碎, 偏析狀況得到有效改善, 但其形態還不理想, 且鍛后硬度也偏高。因此Cr 12MoV 鋼鍛后常采用球化退火作為預備熱處理, 以獲得均勻、細小的球形碳化物, 降低硬度, 改善切削加工性能, 同時為后續淬火做好組織準備，讓奧氏體回復和開始再結晶。Cr12MoV鋼形成網狀碳化物，而且在最終的淬火、回火過程中仍能保持，這將使其脆性增加而不能使用。球化退火后的組織為索氏

良好的硬度，防止變形。真空爐加熱可防止工件的氧化和脫碳現象，產品不易腐蝕，加工時可有較小的留量。Cr12MoV 鋼淬火溫度為1000～1040 ℃,高的溫度一方面促進了較小碳化物的完全溶解, 另一方面也促進了大塊碳化物尖角的局部溶解;而且, 溶入基體的碳化物在隨后高溫回火過程中再度均勻彌散析出, 使碳化物的形態、大小及分布得到改善, 有利于提高模具的強韌性。性能上σbb提高20%,αk 值提高15%。用此工藝處理的Cr12MoV鋼模,模刃口件總壽命達較長,壽命提高5倍。失效后取樣金相檢查, 碳化物不均勻度為 1 級。

回火：

在高硬度的前提下，欲提高抗彎強度和沖擊韌性，應采用180-220℃之間回火溫度，即圖中陰影部分。中淬火溫度淬火后可以在180-200℃低溫回火，低溫回火只用在低溫淬火后，可以獲得最高的硬度和最佳的耐磨性，韌性也較合適。降低淬火鋼的脆性，減少或消除內應力、防止模具變形和開裂。使不穩定的組織趨于穩定，以穩定模具的形狀尺寸精度。獲得所要求的組織和性能。

Crl2MoV鋼回火目的是充分消除熱處理的殘留應力。調整組織和硬度。淬火后形成的馬氏體屬于高碳富鉻的過飽和間隙固溶體，處于不穩定狀態，回火時分解，析出碳化物，轉變為回火馬氏體，使材料基體組織硬度降低。殘留奧氏體在回火過程中會分解，析出顯微碳化物，在一定程度上彌補了馬氏體回火轉變造成的硬度降低。淬火后鋼的硬度會隨回火溫度的變化呈現先降低后增加的趨勢。回火溫度過高時，殘留奧氏體中析出的碳化物粗化，失去強化作用。導致硬度下降。

淬火后試樣在不同溫度下回火時，沖擊韌度呈先降低后升高的趨勢，這主要受殘留奧氏體分解的影響。回火過程中，隨溫度的升高，基體中殘留奧氏體量逐漸減少，析出碳化物增多，導致材料的沖擊韌度降低。但回火溫度過高時，組織中的碳化物有粗化、聚集的趨勢。沖擊韌度開始回升。

Crl2MoV鋼的回火一般分低溫回火與高溫回火。低溫回火一般是170～180℃×2h，硬度可達60--62HRC。如果在熱處理過程中回火不足，材料中的殘留奧氏體量較多，殘留奧氏體很軟，組織不穩定，當模具承受摩擦、擠壓變形和沖擊時瞵I達一定條件會使殘留奧氏體轉變為極脆馬氏體，導致材料的組織應力增加，使材料脆性斷裂的傾向明顯增大。

如果要求熱處理時模具變形較小，可在回火過程中靠改變回火溫度來控制模具的尺寸。回火溫度的確定要根據淬火后殘留奧氏體的量來決定。

分析討論

Cr12MoV再經過上述熱處理工藝時可能存在以下問題，經查閱資料分析討論得出以下處理辦法：

一、熱處理變形失效

模具經過加工制作成后，為了增加其硬度及延長其使用壽命，往往采取熱處理。但鋼材經熱處理后會膨脹變形，不僅給模具生產企業帶來經濟損失，而且最主要的是耽誤了客戶的工期，造成了不好的影響。

模具在熱處理時，特別是在淬火過程中，由于模具截面各部分加熱和冷卻速度的不一致而引起溫度差，加之組織轉變的不等時性等原因，使得模具截面各部分體積脹縮不均勻，組織轉變的不均勻，從而引起“組織應力”和模具內外溫差所引起的熱應力。當其內應力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形。

1、模具材料的影響

一般來說Cr12MoV鋼是微變形鋼，不應該出現較大變形。我們對變形嚴重的模具進行金相分析發現，模具鋼中含有大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊狀分布。（1）模具橢圓(變形)產生的原因

這是因為模具鋼中呈一定方向分布的不均勻碳化物的存在，碳化物的膨脹系數比鋼的基體組織小30%左右，加熱時它阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，使模具內孔發生不均勻的變形，使模具的圓孔出現橢圓。（2）預防措施

①在制造精密復雜模具時，要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差鋼材。②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳化物不均勻分布的等級，消除性能的各向異性。③對鍛后的模具鋼要進行調質熱處理，使之獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織、從而減少精密復雜模具熱處理后的變形。④對于尺寸較大或無法鍛造的模具，可采用固溶雙細化處理，使碳化物細化、分布均勻，棱角圓整化，可達到減少模具熱處理變形的目的。

2、模具結構設計的影響

當模具選材和鋼的材質都很好，往往因為模具結構設計不合理，如薄邊、尖角、溝槽、突變的臺階、厚薄懸殊等，造成模具熱處理后變形較大。（1）變形的原因

由于模具各處厚薄不均或存在尖銳圓角，因此在淬火時引起模具各部位之間的熱應力和組織應力的不同，導致各部位體積膨脹的不同，使模具淬火后產生變形。（2）預防措施

設計模具時，在滿足實際生產需要的情況下，應盡量減少模具厚薄懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄交界處，盡可能采用平滑過渡等結構設計。根據模具的變形規律，預留加工余量，在淬火后不致于因為模具變形而使模具報廢。對形狀特別復雜且無法改變的的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構進行淬火。

3、模具制造工序及殘余應力的影響

一些形狀復雜、精度要求高的模具，在熱處理后變形較大，經認真調查后發現，模具在機械加工和最后熱處理未進行任何預先熱處理。（1）變形原因

在機械加工過程中的殘余應力和淬火后的應力疊加，增大了模具熱處理后的變形。（2）預防措施

①粗加工后、半精加工前應進行一次去應力退火，即(630-680)℃×（3-4)h爐冷至500℃以下出爐空冷，也可采用400℃×（2-3)h去應力處理。

②降低淬火溫度，減少淬火后的殘余應力。③采用淬油170℃出油空冷(分級淬火)。④采用等溫淬火工藝可減少淬火殘余應力。

經過以上措施可使模具淬火后殘余應力減少，模具變形較小。

4、熱處理加熱速度的影響

模具熱處理后的變形一般都認為是冷卻造成的，這是不正確的。模具特別是復雜模具，加工工藝的正確與否對模具的變形往往產生較大的影響，對一些模具加熱工藝的對比可明顯看出，加熱速度較快，往往產生較大的變形。（1）變形原因

任何金屬加熱時都要膨脹，由于鋼在加熱時，同一個模具內，各部分的溫度不均(即加熱的不均勻)就必然會造成模具內各部分的膨脹的不一致性，從而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過相變溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變的不等時性，既產生組織應力。因此加熱速度越快，模具表面與心部的溫度差別越大，應力也越大，模具熱處理后產生的變形也越大。（2）預防措施

對復雜模具在相變點以下加熱時應緩慢加熱，一般來說，模具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用預熱，對于低合金鋼模具可采用一次預熱(550-620℃)；對于高合金剛模具應采用二次預熱(550-620℃和800-850℃)。

5、熱處理加熱溫度的影響

為了保證模具達到較高硬度，認為需提高淬火加熱溫度。但是生產實踐表明，這種做法是不恰當的，對于復雜模具，同樣是采用正常的加熱溫度下進行加熱淬火，在允許的上限溫度加熱后的熱處理變形要比在允許的下限溫度加熱的熱處理變形大得多。（1）變形原因

眾所周知，淬火加熱溫度越高，鋼的晶粒越趨長大，由于較大晶粒能使淬透性增加，則使淬火冷卻時產生的應力越大。再之，由于復雜模具大多由中高合金鋼制造，如果淬火溫度高，則因Ms點低，組織中殘留奧氏體量增多，加大模具熱處理后變形。（2）預防措施

在保證模具的技術條件的情況下合理選擇加熱溫度，盡量選用下限淬火加熱溫度，以減少冷卻時的應力，從而減少復雜的熱處理變形。

6、殘留奧氏體的影響

Cr12MoV鋼模具在淬火和低溫回火后，模具的長、寬、高皆發生縮小現象，這是因為模具淬火后殘留奧氏體量過多而引起的。（1）變形原因

因合金鋼Cr12MoV淬火后含有大量殘留奧氏體，鋼中各種組織有不同的比體積，奧氏體的比體積最小，這是高合金鋼模具淬火低溫回火后體積發生縮小的主要原因。鋼的各種組織的比體積按下列順序遞減：馬氏體-回火索氏體-珠光體-奧氏體（2）預防措施

①適當降低淬火溫度。正如前面敘述過的淬火加熱溫度越高，殘留奧氏體量越大，因此選擇適當的淬火加熱溫度是減少模具縮小的重要措施。一般在保證模具技術要求的情況下，要考慮模具的綜合性能，適當降低模具的淬火加熱溫度。

②一些數據表明，Cr12MoV鋼模具淬火后，500℃回火較200℃回火的殘留奧氏體量少了一半，所以在保證模具技術要求的前提下，應適當提高回火溫度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具變形量最小，而硬度降低不多(2~3HRC)。

③模具淬火后采取冷處理是減少殘留奧氏體量的最佳工藝，也是減少模具變形、穩定使用時發生尺寸變化的最佳措施，因此精密復雜模具一般應采用深冷處理。

0

由于奧氏體晶粒的長大速率除與保溫時間有關外，更主要取決于奧氏體化的加熱溫度。采用亞溫加熱延長保溫時間，其目的是盡可能得到均勻細小的奧氏體晶粒，使合金碳化物在一定時問內大多數溶于奧氏體當中，由于組織轉變的遺傳性，淬火時得到復合組織的晶粒均比常規加熱溫度小的多，提高了材料的韌性。采用等溫淬火的目的是獲得一定數量的下貝氏體組織和隨后冷卻過程中殘余奧氏體繼續轉變得到馬氏體組織。由于Cr12MoV鋼含碳量高，得到高碳的下貝氏體組織除具有良好的強度外，其斷裂韌度明顯高于回火馬氏體組織，并且當下貝氏體和馬氏體按一定比例組合后，開始形成的下貝氏體起著分割奧氏體晶粒的作用，又使隨后形成的馬氏體細化，因而降低了脆性轉變溫度，有利于強度的提高。因此采用亞溫加熱和等溫淬火使模具獲得了良好強度和韌性的匹配。（4）增加消除應力的時效工序

滾絲模具牙型在熱處理后精磨加工成型，異形沖子在半成品熱處理后進行線切割加工成型。滾絲模具在磨削加工中，容易因磨削過熱造成磨削應力產生磨削裂紋或增加使用過程中的脆性。異形沖子在線切割加工過程中，表面由于在瞬間高溫融化后快速冷卻時，又產生了新的淬火組織，其表層應力容易造成在使用過程中產生脆性或在存放過程中產生裂紋，特別是模具尖角部位表現尤為突出。為消除機械或電加工后模具形成的應力和在使用過程中產生脆性的影響，在模具磨削或線切割加工后，增加了低溫(160℃～180℃)加熱，12～16小時保溫的消除應力時效處理。

21314-

第四篇：基礎工程課程設計

獨立基礎課程設計

一、設計資料

10號A軸柱底荷載： ①柱底荷載效應標準組合值：

FK?1598KN,MK?365KN?m,Vk?120KN;② 柱底荷載效應基本組合值：

F?2078KN,M?455KN?m,V?156KN。持力層選用 ③ 號粘土層，承載力特征值

fak?180KPa，框架柱截面尺寸500mm?500mm，室外地坪標高同自然地面，室內外高差450mm。

二、獨立基礎設計

1、選用基礎材料：C30混凝土，HRB335鋼筋，預計基礎高度0.8m。

2、基礎埋深選擇：根據任務書要求和工程地質資料，第一層土：雜填土，厚0.5m，含部分建筑垃圾;

第二層土：粉質粘土，厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值

第三層土：粘土，厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值

第四層土：全風化砂質泥巖，厚2.7m，承載力特征值

地下水對混凝土無侵蝕性，地下水位于地表下1.5m。

取基礎底面高時最好取至持力層下0.5m，本設計取第三層土為持力層，所以考慮

取室外地坪到基礎底面為0.5+1.2+0.5=2.2m。由此得基礎剖面示意圖如下：

ffak?130KPa;?180KPa;

akfak?240KPa;

3、求地基承載力特征值

fa

根據粘土e=0.58,IL?0.78,查表2.6得?b?0.3,?d?1.6

基礎以上土的加權平均重度 ?m?18?0.5?20?1?10?0.2?9.4?0.5?16.23KN/3

m2.2 持力層承載力特征值

fa（先不考慮對基礎寬度修正）

fa?fak??d?(d?0.5)?180?1.6?16.23?(2.2?0.5)?224.15KPa

m（上式d按室外地面算起）

4、初步選擇基礎尺寸

取柱底荷載標準值：Fk?1598KN,MK?365KN?m,Vk?120KN

計算基礎和回填土重Gk時的基礎埋深d?(2.2?2.65)?2.425m

基礎底面積：

12A0?f???daGFk?15982?8.75m

224.15?0.7?10?1.725?20

由于偏心不大，基礎面積按20％增大，即：

A?1.2?A0?1.2?8.75?10.08m2

2初步選定基礎底面面積A?l?b?3.8?2.8?10.64m，且b=2.1m<3m不需再對fa進行修正。

5、驗算持力層地基承載力

回填土和基礎重：

Gk??G?d?A?(0.7?10?1.725?20)?10.64?441.56KN

偏心距： ek0.8k?FM?365?120??0.226m0，滿足要求。

基地最大壓力：

P6ekk?Fk?GkmaxA(1?10.6456l)?1598?441.(1?6?30..8216)

?260.1KPa?1.2fa(?268.98KPa)

所以，最后確定基礎地面面積長3.8m。寬2.8m。

6、計算基底凈反力

取柱底荷

載

效

應

基

本

組

合設

計

值F?2078KN,M?455KN?m,V?165KN.凈偏心距

e455?156?0.n,0?MN?20788?0.28m

基礎邊緣處的最大和最小凈反力 ：

Pn,max?F1?6en,02078n,minlb(l)?(1?6?0.28)?281.64KPa3.8?2.83.8108.96KPa

7、基礎高度

柱邊基礎截面抗沖切驗算（見圖2）

：

l?3.8m,b?2.8m,at?bc?0.5m,ac?0.5m.初步選定基礎高度h?800mm,分兩個臺階，每階高度均為400mm的。h0?800?(40?10)?750mm（有墊層）。

a?a?2h?0.5?2?0.75?2m

bt0bat?am?ab2?500?2000?1250mm

2因偏心受壓,Pn取Pn，max?281.64KPa

沖切力：

因 b?2.8m?bc?2h0?0.5?2?0.75?2m（即：沖切在地面范圍內）

bbac?[(??)b?](??)hFPh0222222.10.53.80.5??0.75)]

?281.64[(2?2?0.75)?2.8?(22lcln,max02?664.67KN抗沖切力：

0.7?hpftamh0?0.7?1.0?1.43?103?1.25?0.75?938.44KN?664.67KN,滿足要求！

8、變階處抗沖切驗算

?b?1.5m,a?2.0m,h?400?50?350mma

a?a?2h?1.5?2?0.35?2.2m?b?2.8mt1101bt0取ab=2.2m

am?a1.5?2.2a???1.85m t2b沖切力：

Fl?l?a1?b[()b?(?1?h01)]Pn,max22h01222b2 ?281.64[(3.8?2?0.35)?2.8?2.80.5(??0.35)] 2222?408.38KN抗沖切力：

0.7?hpftamh01?0.7?1.0?1.43?103?1.85?0.35?648.15KN?408.38KN

滿足要求。

9、配筋計算

選用HRB335級鋼筋，（1）

基礎長邊方向

1—1截面（柱邊）

柱邊凈反力：

fy?300Nmm

2l?ac(p???Pn,IPnmin2lPn,min)n,max3.8?0.5?108.96?(281.64?108.96)

2?3.8?206.66KPa懸臂部分凈反力平均值：

1(1(281.64?206.66)?244.15KPa ?)?2Pn,maxpn,I彎矩：

??221??Pn,maxPn,I?(l?)(2b?)?1?244.15?(3.8?0.5)?(2?2.8?0.5)?bc24ac? MI24? 2???675.78KN?m6675.78?2M10I???3337.2mm AS,10.9f0.9?300?750yh0

III—III截面(變階處)

l?a1(Pn,max?Pn,min)Pn,Ⅲ2l3.8?2.0(281.64?108.96)

?108.96?2?3.8?240.74KPa?Pn,min?

??21??Pn,maxPn,Ⅲ（?l?a1)(2b?)?b1MⅢ24??2??2?1?281.64?240.74?(3.8?2.0)?(2?2.8?1.5)242?250.35KN?m250.35?102MⅢ

???2649mmAS,Ⅲ0.9fyh010.9?300?350比較AsⅠ 和As,Ⅲ，應AsⅠ按配筋

，實際配 16@180 ，則鋼筋根數：

62800?40?2n??1?17,180

As?201.1?17?3418.7mm2（2）基礎短邊方向

因為該基礎受單向偏心荷載作用，所以，在基礎短邊方向的基底反力可 按均布分布計算，取

11Pn?(pn,max?pn,min)?(281.64?108.85)?261.19KPa

22彎矩： II-II截面：

21?Pn,max?Pn,min??(b?bc)(2l?ac)M??24?2??21?261.19?(2.8?0.5)?(2?3.8?0.5)

?24?466.32KN?m466.32?106MI??2303mm2 AS,??0.9fyh00.9?300?750IV-IV截面(變階處)M?V1?Pn,max?Pn,min?2???b?b1)(2l?a1)（24?2?21281.64?108.96???(2.8?1.5)?(2?3.8?2)242?176.5KN?mAS,IV176.5?102MⅢ???1868mm

0.9fyh010.9?300?3506比較AS,II 和AS,IV，應AS,II按配筋

，實際配 22 12@180 則鋼筋根數：

3800?40?2n??1?2218010、基礎詳圖配筋大樣圖：

見施工圖

三、B、C兩軸計算

2?113.1?22?2488.2mmAs1、由任務書得：10號B軸柱子基底荷載為 ：

B軸：Fk?2205KN,Mk?309KN?m,Vk?117KN;

試取

A'0?l?b?4?3.6?14.4m

持力層承載力特征值：

f?f???(b?3)???(d?0.5)aakbdm

?180?0.3?9.4?(3.6?3)?1.6?16.23?(2.2?0.5)

?225.84KPa

基礎底面積：

22052 ???11.96mA0fa??G?d225.84?0.7?10?1.725?20Fk

基礎面積按20％增大，即：

A?1.2?A0?1.2?11.96?14.35m2

2初步選定基礎底面面積A?l?b?4?3.6?14.4m

2、驗算持力層地基承載力

回填土和基礎重：

Gk??G?d?A?(0.7?10?1.725?20)?14.4?597.6KN

309?117?0.8lMk

偏心距： ek???0.145m??0.8m

?597.66Fk?Gk220P>0，滿足要求。

kmin

基地最大壓力：

Al14.44.8?229.9KPa?1.2fa?1.2?224.15?268.98KPaPkmax?G6e2205?597.66?0.145F?(1?)?(1?)kkk

所以，最后確定基礎地面面積長4m；寬3.6m。

3、計算基底凈反力

取柱底荷載效應 基本組合設計值：

F?2866KN,M?402KN?m,V?153KN.凈偏心距 ： en,0?M402?153?0.8??0.183m N2866 基礎邊緣處的最大和最小凈反力 ：

Pn,maxn,minF1?6en,028666?0.183244.56KPa ?()?(1?)?153.50KPalbl4.0?3.64.84、基礎高度

柱邊基礎截面抗沖切驗算（見圖3）

l?4.0m,b?3.6m,at?bc?0.5m,ac?0.5m.初步選定基礎高度h?800mm,分兩個臺階，每階高度均為400mm的。h0?800?(40?10)?750mm（有墊層）。

a?a?2hbt0?0.5?2?0.75?2m?b?3.6m

取ab?2m

at?amn?ab2?500?2000?1250mm

2P取Pn，max?244.56KPa

沖切力：

因 b?2.8m?bc?2h0?0.5?2?0.75?2m（即：沖切在地面范圍內）

Flblat?Pn,max[(??h0)b?(?bc?h0)]2222223.60.534.00.5?244.56[(??0.75)?3.6?(??0.75)]2222?723.90KN抗沖切力：

0.7?hp ftamh0?0.7?1.0?1.43?10?1.25?0.75?938.44KN?732.90KN39

滿足要求！

5、變階處抗沖切驗算

at?b1?1.5m,a1?2.0m,h01?400?50?350mm

ab?at?2h01?1.5?2?0.35?2.2m?b?3.6m

取ab=2.2m

am?a1.5?2.2a???1.85m t2b沖切力：

Flbb1la1?Pn,max[(??h01)b?(??h01)]2222223.60.54.02?281.64[(??0.35)?3.6?(??0.35)]2222?452.44KN抗沖切力：

0.7?hpftamh01?0.7?1.0?1.43?10?1.85?0.35?648.15KN?452.44KN3滿足要求。

6、由任務書得：10號C 軸柱子基底荷載為 ：

C軸：Fk?1727KN,Mk?428KN?m,Vk?114KN;

試取

A'0?l?b?4?3.6?14.4m 由A軸計算得持力層承載力特征值：

2f??224.15KPa a12計算基礎和回填土重Gk時的基礎埋深d?(2.2?2.65)?2.425m 基礎底面積：

17272 ???9.46mA0fa??G?d224.15?0.7?10?1.725?20Fk

由于偏心不大，基礎面積按20％增大，即：

A?1.2?A0?1.2?9.46?11.35m2 初步選定基礎底面面積A?l?b?3.8?3?11.4m，且b=3m不需再對進行修正。

7、驗算持力層地基承載力

回填土和基礎重：

faGk??G?d?A?(0.7?10?1.725?20)?11.4?473.1KN

428?114?0.8lMk

偏心距： ek???0.236m??0.633m

6Fk?Gk1727?473.10

P>0，滿足要求。

kmin

基地最大壓力：

Al11.43.8?264.91KPa?1.2fa?1.2?224.15?268.98KPaPkmax?G6e1727?473.106?0.236F?(1?)?(1?)kkk

所以，最后確定基礎地面面積長3.8m；寬3.0m。

8、計算基底凈反力

取柱底荷載效應 基本組合設計值：

F?2245KN,M?557KN?m,V?149KN.凈偏心距 ： en,0?M557?149?0.8??0.301m N2245 基礎邊緣處的最大和最小凈反力 ：

Pn,maxn,minF1?6en,022456?0.301290.52KPa ?()?(1?)?103.34KPalbl3.8?3.03.89、基礎高度

柱邊基礎截面抗沖切驗算（見圖3）

l?3.8m,b?3.0m,at?bc?0.5m,ac?0.5m.初步選定基礎高度h?800mm,分兩個臺階，每階高度均為。h?800?(40?10)?750mm（有墊層）0400mm的。

a?a?2hbt0?0.5?2?0.75?2m?b?3.0m

取ab?2m

at?amn?ab2?500?2000?1250mm

2P取Pn，max?290.52KPa

沖切力：

因 b?3.0m?bc?2h0?0.5?2?0.75?2m（即：沖切在地面范圍內）

Flblatb?Pn,max[(??h0)b?(?c?h0)]2222223.00.53.80.5?290.52[(??0.75)?3.0?(??0.75)]2222?711.77KN抗沖切力：

0.7?hpftamh0?0.7?1.0?1.43?103?1.25?0.75?938.44KN?711.77KN滿足要求！

10、變階處抗沖切驗算

at?b1?1.5m,a1?2.0m,h01?400?50?350mm

ab?at?2h01?1.5?2?0.35?2.2m?b?3.0m

取ab=2.2m

at?am?ab2?1.5?2.2?1.85m

沖切力：

Fl?Pn,max[(bl?a1?h01)b?(?b1?h01)]222222?290.52[(3.00.53.82??0.35)?3.0?(??0.35)]2222?432.87KN抗沖切力：

0.7?hpftamh01?0.7?1.0?1.43?10?1.85?0.35?648.15KN?432.87KN3 滿足要求。

根據以上計算，可以繪制出基礎平面布置圖和A軸柱子基礎大樣圖。見基礎平面布置圖。

第五篇：基礎工程課程設計

08級土木工程專業1、2班基礎工程課程設計任務書

————樁基礎設計

一、設計資料

1、某建筑場地在鉆孔揭示深度內共有6個土層，各層土的物理力學指標參數見表1。土層穩定混合水位深為地面下1.0m，地下水水質分析結果表明，本場地下水無腐蝕性。

建筑樁基設計等級為乙級，已知上部框架結構由柱子傳來的荷載（作用在柱底即承臺頂面）：

Vk?3200kN,Mk?400kNm，H = 50kN；

柱的截面尺寸為：400×400mm；

承臺底面埋深：d=1.5m。

2、根據地質資料，以第4層粉質粘土為樁尖持力層，采用鋼筋混凝土預制樁

3、承臺設計資料：混凝土強度等級為C20，軸心抗壓強度設計值為fc?9600kPa，軸心抗拉強度設計值為ft?1100kPa，鋼筋采用HRB335級鋼筋，鋼筋強度設計值fy?300N/mm4、《建筑樁基技術規范》(GJG94-2008)

二、設計內容及要求：

1、按照持力層埋深確定樁長，按照長徑比40-60確定樁截面尺寸；

2、計算單樁豎向承載力極限標準值和特征值；

3、確定樁數和樁的平面布置圖；

4、群樁中基樁的受力驗算；

5、軟弱下臥層強度驗算

6、承臺結構計算；

7、承臺施工圖設計：包括樁的平面布置圖，承臺配筋圖和必要的圖紙說明；

8、需要提交的報告：任務書、計算書和樁基礎施工圖。

注：：

1、計算書打印，按照A4頁面，上下左右頁邊距設置為2.0cm，字體采用宋小四號

2、圖紙采用3號圖幅，圖紙說明即為圖中的說明

3、任務書、計算書和樁基礎施工圖裝訂成一冊

4、將電子稿按班打包交上來，每人的電子稿名稱按照學號+姓名命名

計算書

第1頁

基礎工程課程設計計算書

1、確定樁長和截面面積

以第4層粉質粘土為樁尖持力層，取樁截面尺寸為度為，樁長，設樁端深入持力層深，樁徑比為48.75符合要求。

2、計算單樁豎向承載力極限標準值和特征值

標準值的計算：

特征值：

3、確定樁數和樁的平面布置圖

（1）初選樁的根數

暫取9根

（2）初選承臺尺寸 樁距承臺邊長

取承臺高度為1.1m，樁頂伸入承臺50mm，鋼筋保護層厚度取70mm，則承臺有效高度

5、軟弱下臥層強度驗算

計算書

第2頁

擴散角直線內插

頂面處的附加應力

下臥層頂面處的自重應力

經驗算，基礎地面尺寸及基礎埋深滿足要求

計算書

第3頁