墙下条形基础设计例题.pdf

设计经典题型设计经典题型 目目录录 课程设计任务书1 教学楼首层平面图4 工程地质条件表5 课程设计指导书6 教学楼首层平面大图19 1 地基与基础课程设计任务书地基与基础课程设计任务书 一、设计目的一、设计目的 1、了解一般民用建筑荷载的传力途径，掌握荷载计算方法； 2、掌握基础设计方法和计算步骤，明确基础有关构造； 3、初步掌握基础施工图的表达方式、制图规定及制图基本技能。 二、设计资料二、设计资料 工程名称工程名称：中学教学楼，其首层平面见附图。 建筑地点建筑地点： 标准冻深标准冻深：Z0= 地质条件地质条件：见附表序号 工程概况工程概况：建筑物结构形式为砖混结构，采用纵横墙承重方案。建筑物层数为四六层， 层高 3.6m，窗高 2.4m，室内外高差为 0.6m。教室内设进深梁，梁截面尺寸 bh=250500mm， 其上铺钢筋混凝土空心板， 墙体采用机制普通砖 MU10， 砂浆采用 M5 砌筑，建筑物平面布置详见附图。 屋面作法屋面作法：改性沥青防水层 20mm厚 1：3 水泥砂浆找平层 220mm厚（平均厚度包括找坡层）水泥珍珠岩保温层 一毡二油（改性沥青）隔气层 20mm厚 1：3 水泥砂浆找平层 预应力混凝土空心板 120mm厚（或 180mm厚） 20mm厚天棚抹灰（混合砂浆） ， 刷两遍大白 楼面作法楼面作法：地面抹灰 1：3 水泥砂浆 20mm 厚 钢筋混凝土空心板 120mm 厚（或 180mm 厚） 天棚抹灰：混合砂浆 20mm 厚 刷两遍大白 材料重度：材料重度：三毡四油上铺小石子（改性沥青）0.4KN/m2 一毡二油（改性沥青）0.05KN/m2 塑钢窗0.45KN/m2 混凝土空心板 120mm 厚1.88KN/m2 预应力混凝土空心板 180mm 厚2.37KN/m2 水泥砂浆20KN/m3 混合砂浆17KN/m3 浆砌机砖19KN/m3 水泥珍珠岩制品4KN/m3 钢筋混凝土25 KN/m3 2 屋面雪荷载及有关地区冻深屋面雪荷载及有关地区冻深附表附表1 地 点标准冻深 Z0（m）雪荷载标准值（KN/m2） 哈尔滨 齐齐哈尔 牡丹江 佳木斯 伊春 大庆 2.0 2.2 1.8 2.0 2.4 2.1 0.40 0.30 0.55 0.70 0.60 0.30 屋面、楼面使用活荷载标准值屋面、楼面使用活荷载标准值附表附表2 类别标准值 KN/m2备注说明 不上人的屋面（上人的屋面 2.0） 楼 面（教 室、试验室、阅览室） 走 廊、门 厅、楼 梯 厕 所、盥洗室 0.5 2.0 2.5 2.5 墙、柱、基础计算截面以上各 楼层活荷载总和的折减系数， 按楼层活荷载折减系数为： 45 层 0.7； 68 层为 0.65。 注：表中使用活荷载仅用于教学楼， 黑龙江省建筑地基基础设计规范地基承载力特征值表黑龙江省建筑地基基础设计规范地基承载力特征值表 一般粘性土地基承载力特征值一般粘性土地基承载力特征值 f fak ak(kp (kpa a) )附表附表 3 IL e 00.250.500.751.001.20 0.60(380)320250(200)(160) 0.70310275215170140120 0.80260240190150125105 0.90220210170135110100 1.00190180150120100 一般粘性土地基承载力特征值一般粘性土地基承载力特征值 f fak ak(kp (kpa a) )附表附表 4 标贯 N 3579111315 fak110145180215250290325 粉土地基承载力特征值粉土地基承载力特征值 f fak ak(kp (kpa a) )表表 5 标贯 N 3579101112131415 fak 105145185225245265285305325345 砂土地基承载力特征值砂土地基承载力特征值 f fak ak(kp (kpa a) )附附表表6 6 标贯 N 土的名称 101530 中砂、粗砂180250340 粉砂、细砂140180250 淤泥及淤泥质土地基承载力特征值淤泥及淤泥质土地基承载力特征值 f fak ak(kp (kpa a) )附表附表 7 天然含水量 W（%）36404550556575 fak100908070605040 3 三、设计要求三、设计要求 1、结构布置方案：中学教学楼结构类型为砖混结构，纵墙承重方案。 2、基础方案：采用墙下钢筋混凝土条形基础 3、基础材料：混凝土采用 C20，钢筋采用 HPB235 级。 （如四层教学楼也可采用毛石基 础，毛石采用 MU 20,砂浆采用 M5） 。 4、绘图要求：绘制 2 号图一张，包括基础平面布置图和基础剖面图，并编写施工说明。 绘图比例：基础平面布置图 1：100；基础剖面图 1：30。 3、设计进度设计进度 课程设计时间为一周。时间与进度安排：第 13 天为荷载计算、地基与基础计算，三天 内务必完成；第 45 天绘制基础施工图。要求计算书内容清晰完整；并要求图面能清晰准 确表达设计者意图，保证图面质量。 4 5 工程地质条件 序 号 土层 指 标 地下 水位(m) 土 的 名 称 层 厚 m KN/m 3 土 的 名 称 层 厚 m KN/m 3 ds % p % l % Es N/mm 2 N 土 的 名 称 层 厚 m KN/ m 3 ds % p % l % Es N/mm 2 N 1-7 耕土 0.616.3粘土6.418.02.72281937108 细砂 饱合 319.02.6828-1015 2-7 杂填 土 0.517.0粉土6.518.92.70252230128粘土319.52.723824.542.597 3-6.5 杂填 土 0.816.7 粉质 粘土 5.718.12.74282234107 淤泥 土质 3.517.52.704522423- 4-8 多年 填土 0.816.9粘土5.218.52.7230213997 粉质 粘土 418.32.74282234107 5-6 耕土 0.516.2 粉质 粘土 5.518.22.73292335107粘土419.62.7137.5244297 6-10 填土 0.616.1粘土518.32.7127183688粉土4.518.72.7325204087 7-9 杂填 土 0.716粘土6.318.42.7226203787 粉质 粘土 318.52.72272341810 8-7 杂填 土 0.516.2粘土6.5182.73241938107淤泥3192.73025453- 9-12 耕土 0.616粘土5.418.22.72201837108中砂418.62.6820-1215 10-10 填土 0.816.3粘土6.2182.7320203987粉土418.82.742018361010 6 地基与基础课程设计指导书地基与基础课程设计指导书 墙下条形基础墙下条形基础 一一、设计资料设计资料 工程名称工程名称：中学教学楼，首层平面见附图-3 建筑地点建筑地点：哈尔傧市 标准冻深标准冻深：Z0=2m 地质条件地质条件：见附图-1 工程概况工程概况：建筑物结构形式为砖混结构，采用纵横墙承重方案。建筑物层数为六层，层 高 3.6m，窗高 2.4m，室内外高差为 0.6m。教室内设进深梁，梁的截面尺寸 bh=250500mm，其上铺钢筋混凝土空心板，墙体采用机制普通砖 MU15， 砂浆采用 M5 砌筑。 屋面作法屋面作法：改性沥青防水层 20mm厚 1：3 水泥砂浆找平层 220mm厚（平均厚度包括找坡层）水泥珍珠岩保温层 一毡二油（改性沥青）隔气层 20mm厚 1：3 水泥砂浆找平层 预应力混凝土空心板 120mm厚（或 180mm厚） 20mm厚天棚抹灰（混合砂浆） ， 刷两遍大白 楼面作法楼面作法：地面抹灰 1：3 水泥砂浆 20mm厚 钢筋混凝土空心板 120mm厚（或 180mm厚） 天棚抹灰：混合砂浆 20mm厚 刷两遍大白 材料重度：材料重度：三毡四油上铺小石子（改性沥青）0.4KN/m 2 一毡二油（改性沥青）0.05KN/m 2 塑钢窗0.45KN/m 2 混凝土空心板 120mm厚1.88KN/m 2 预应力混凝土空心板 180mm厚2.37KN/m 2 水泥沙浆20KN/m 3 混合沙浆17KN/m 3 浆砌机砖19KN/m 3 水泥珍珠岩制品4KN/m 3 7 屋面及楼面使用活荷载：屋面及楼面使用活荷载： 屋面、楼面使用活荷载标准值屋面、楼面使用活荷载标准值附表附表1 1 类别标准值 KN/m 2 备注说明 不上人的屋面（上人的屋面 2.0） 楼 面（教 室、试验室、阅览室） 走 廊、门 厅、楼 梯 厕 所、盥洗室 0.5 2.0 2.5 2.5 墙、柱、基础计算截面以上各 楼层活荷载总和的折减系数， 按楼层活荷载折减系数为： 45 层 0.7； 68 层为 0.65。 注：表中使用活荷载仅用于教学楼， 黑龙江省建筑地基基础设计规范推荐的地基承载力特征值：黑龙江省建筑地基基础设计规范推荐的地基承载力特征值： 一一般粘性土地基承载力特征值般粘性土地基承载力特征值 f fak ak(kp (kpa a) )附表附表2 2 IL e 00.250.500.751.001.20 0.60(380)320250(200)(160) 0.70310275215170140120 0.80260240190150125105 0.90220210170135110100 1.00190180150120100 一般粘性土地基承载力特征值一般粘性土地基承载力特征值 f fak ak(kPa) (kPa)附附表表-3-3 标贯 N 3579111315 fak110145180215250290325 粉土地基承载力特征值粉土地基承载力特征值 f fak ak( (kPa kPa) )附附表表 -4-4 标贯 N 3579101112131415 fak 105145185225245265285305325345 砂土地基承载力特征值砂土地基承载力特征值 f fak ak( (kPa kPa) )附表附表-5-5 标贯 N 土的名称 101530 中砂、粗砂180250340 粉砂、细砂140180250 淤泥及淤泥质土地基承载力特征值淤泥及淤泥质土地基承载力特征值 f fak ak( (kPa kPa) )附附表表-6-6 天然含水量 W（%）36404550556575 fak100908070605040 二、设计目的二、设计目的 1、了解砌体结构的受力特点及荷载传递途径； 2、掌握荷载计算方法及浅基础设计步骤； 3、明确基础有关构造要求； 4、初步掌握基础施工图的表达方式、制图规定及制图基本技能。 三、设计要求三、设计要求 8 1、结构布置方案：中学教学楼结构类型为砖混结构，纵墙承重方案。 2、基础类型及构造要求：采用墙下钢筋混凝土条形基础，混凝土采用 C25 ，基础垫层 混凝土采用 C10。基础底板钢筋采用 HPB235 级；其受力钢筋直径不宜小于 10mm；间距不宜 大于 200mm，也不小于 100mm。基础纵向分布钢筋的直径不小于 8mm；间距不宜大于 300mm。 基础设垫层钢筋保护层不小于 40mm。 3、绘图要求：绘制 2 号图一张，包括基础平面布置图和基础剖面图，并编写施工说明。 绘图比例：基础平面布置图 1：100；基础剖面图 1：30。 四、基础设计步骤四、基础设计步骤 （一）计算上部结构竖向荷载 对于纵横墙承重方案，外纵墙荷载传递途径为： 屋面（楼面）荷载进深梁外纵墙墙下基础地基 计算上部结构传来的竖向荷载时，根据房屋结构承重方案的受力特点，合理地选择荷载 计算单元，具体可分为以下两种情况： （1）对于有门窗洞的墙以及搁置进深大梁的承重墙，可取一个开间为计算单元。 （2）对于无门窗洞的墙，可取 1m宽为荷载计算单元。 由上部结构传至基础设计标高0.00 处的竖向荷载主要有：结构自重（屋面、楼面、 墙体等） ；屋面使用活荷载（注意：屋面使用活荷载与雪荷载二者不能同时考虑，取其较大 者计算）以及楼面使用活荷载。 （二）根据建筑物荷载大小、地基土质情况等，合理选择基础类型和材料。 （三）根据工程地质条件、建筑物使用要求以及地下水影响等因素、确定基础埋深。 首先根据工程地质条件，可初步选择基础持力层，建筑地基基础设计规范规定，基础埋 深不得小于 0.5m。对于寒冷地区，确定外墙基础埋深时，应考虑地基土冻胀的影响。主要 根据持力层土质情况、冻前天然含水量、及冻结期间地下水位距冻结面的最小距离、平均冻 胀率等因素，确定地基土的冻胀性（查表 7-3） 。再根据土的冻胀性、基础形式、采暖情况、 基底平均压力，确定基底下容许残留冻土层厚度 max h（查表 7-4） ，然后计算基础最小埋深 （还需考虑土的类别、环境对冻深等因素的影响）即： maxmax hzd d 选择外基础埋深时，要求基础埋深d min d，内墙基础埋深不必考虑地基土冻胀的影 响，可以适当浅埋。 （四）根据工程地质条件，计算地基持力层和下卧层的承载力。如果地基下卧层是软弱 土层（淤泥或淤泥质土） ，必须进行软弱下卧层承载力验算，并要求满足： azczz fpp （五） 根据修正后的地基承载力特征值 a f以及相应于荷载效应标准组合上层结构传至基 础顶面的竖向力 K F（即每延米荷载） ，按下式计算墙下条形基础宽度： df F b Ga K . （六） 对于墙下钢筋混凝土条形基础， 需根据抗剪强度条件确定基础高度 （即底板厚度） ， 同时还要考虑其构造要求。 然后计算基础底板配筋。 具体设计步骤与计算方法详见下面设计 9 实例。 五、墙下条形基础设计实例五、墙下条形基础设计实例 根据设计资料、工程概况和设计要求，教学楼采用墙下钢筋混凝土条形基础。基础材料选 用 C25 混凝土， t f1.27N/mm 2；HPB235 钢筋， y f210N/mm 2.。建筑场地工程地质条件， 见附图-1 所示。下面以外纵墙（墙厚 0.49m）基础为例，设计墙下钢筋混凝土条形基础。 （一）确定基础埋深 已知哈尔滨地区标准冻深 Zo=2m,工程地质条件如附图-1 所示： 附图-1建筑场地工程地质条件 根据建筑场地工程地质条件，初步选择第二层粉质粘土作为持力层。根据地基土的天 然含水量以及冻结期间地下水位低于冻结面的最小距离为 8m，平均冻胀率=4，冻胀等 级为级，查表 7-3，确定持力层土为冻胀性土，选择基础埋深=1.6m。 （二）确定地基承载力 1、第二层粉质粘土地基承载力 5 . 0 1929 1924 L P L I 75. 01 7 .18 )24. 01 (8 . 971. 2 1 )1 ( s d e 查附表-2，地基承载力特征值 aK f=202.5 KPa 按标准贯入试验锤击数 N=6，查附表-3， aK f=162.5KPa 二者取较小者，取 aK f=162.5KPa 2、第三层粘土地基承载力 9 . 01 18 )29. 01 (8 . 97 . 2 1 )1 ( s d e 75. 0 5 .215 .31 5 .2129 L P L I 查附表-2， aK f=135 KPa，按标准贯入锤击数查表-3， aK f=145 KPa，二者取较小者， 取 aK f=135 KPa。 3 、修正持力层地基承载力特征值 10 根据持力层物理指标e=0.9， I L=0.75，二者均小于 0.85。 查教材表 4-2 b 0.3，1.6 3 /63.17 6 . 1 6 . 07 .18117 mKN m amdaka KPdff5 .193)5 . 06 . 1 (63.176 . 15 .162)5 . 0( （五）计算上部结构传来的竖向荷载 K F 对于纵横墙承重方案，外纵墙荷载传递途径为： 屋面（楼面）荷载进深梁外纵墙墙下基础地基 附图 2教学楼某教室平面及外墙剖面示意图 1、外纵墙（墙厚 0.49m）基础顶面的荷载，取一个开间 3.3m为计算单元（见附图-2） (1) 屋面荷载 恒载： 改性沥青防水层：0.4KN/m 2 1：3 水泥沙浆 20mm厚：0.0220=0.4KN/m 2 1：10 水泥珍珠岩保温层（最薄处 100mm厚找坡层平均厚 120mm） ： 0.224=0.88KN/m 2 11 改性沥青隔气层：0.0.5KN/m 2 1：3 水泥沙浆 20mm厚：0.0220=0.4KN/m 2 钢混凝土空心板 120mm厚：1.88KN/m 2 混合沙浆 20mm厚：0.0217=0.34KN/m 2 恒载标准值：4.35KN/m 2 恒载设计值：1.24.35=5.22KN/m 2 屋面活载标准值0.5KN/m 2 屋面活载设计值1.40.5=0.7KN/m 2 屋面总荷载标准值4.35+0.5=4.85KN/m 2 屋面总荷载设计值5.22+0.7=5.92KN/m 2 (2)楼面荷载 恒载： 地面抹灰水泥砂浆 20mm厚0.0220=0.4KN/m 2 钢筋混凝土空心板 120mm厚1.88KN/m 2 天 棚 抹 灰 混 合 砂 浆 20mm厚0. 0 2 17 = 0 . 3 4 K N/m 2 恒载标准值2.62KN/m 2 恒载设计值1.22.62=3.14KN/m 2 楼 面 活 载 标 准 值 （ 教 室 ）2. 0 K N/m 2 楼面活载设计值1.42.00.65*=1.82KN/m 2 楼面总荷载标准值20.65*+2.62=3.92KN/m 2 楼面总荷载设计值5.94KN/m 2 注：0.65*为荷载规范 4.1.2 规定：设计墙、柱和基础时活荷载按楼层的折减系数 (3) 进深梁自重 钢筋混凝土梁250.250.5=3.13KN/m 梁侧抹灰170.020.52=0.34KN/m 梁自重标准值3.47KN/m 梁自重设计值1.23.47=4.16KN/m （4）墙体自重（注：窗间墙尺寸：2.1m2.4m） 窗重 :0.452.12.4=2.27KN 浆砌机砖:190.49（3.63.3-2.12.4）=63.86KN 墙双面抹灰：0.02（17+20）（3.63.3-2.12.4）=5.06KN 墙体自重标准值71.19KN 12 墙体自重设计值1.271.19 = 85.43KN (5)基础顶面的竖向力 K F K F= 屋面荷载 + 楼面荷载（层数-1）进深/2+（进深梁重进深/2+墙体自重） 开间层数即： K F=4.85+3.9256.6/2+（3.476.6/2+71.19）3.36=230.9KN/m 2、内纵墙（墙厚 0.37m）基础顶面的荷载，取一个开间 3.3m 为计算单元 对于纵横墙承重方案，内纵墙荷载传递途径： 屋面（楼面）荷载进深梁 内纵墙墙下基础地基 走廊屋面（楼面）荷载 (1)屋面荷载（同外纵墙）4.85kN/m 2 (2)楼面荷载（同外纵墙）3.92 kN/m 2 (3) 进深梁自重（同外纵墙）3.47kN/m (4)墙体自重 浆砌机砖:190.373.63.3=83.52KN 墙双面抹灰：0.022173.63.3=8.08KN 墙体自重标准值91.60KN 墙体自重设计值1.291.60 = 109.92KN (5)基础顶面的竖向力 K F K F 屋面荷载 + 楼面荷载 （层数-1） 进深/2+ （进深梁重进深/2+墙体自重） 开间层数+ 屋面荷载 + 楼面荷载（层数-1）走廊开间/2 ，即： K F（4.85+3.925）6.6/2+（3.476.6/2+91.6）3.36+（4.85+3.925） 2.7/2= 80.685+187.37+33.01=301.1KN/m 3、山墙（墙厚 0.49m）基础顶面的荷载，取轴山墙 4.5m开间、1m 宽为计算单元 (1) 屋面荷载（同外纵墙）4.85 KN/m 2 (2)楼面荷载（同外纵墙）3.92 KN/m 2 (3)墙体自重 浆砌机砖:190.493.6=33.52KN/m 墙双面抹灰：0.02（17+20）3.6=2.66KN/m 墙体自重标准值36.18KN/m 墙体自重设计值1.236.18 = 43.42KN/m （5）基础顶面的竖向力 K F K F=屋面荷载 + 楼面荷载（层数-1）开间/2+墙体自重层数，即： K F=4.85+3.9254.5/2+36.186= 272.09KN/m 13 3、内横墙（墙厚 0.24m）基础顶面的荷载，取 1m宽为计算单元 (1) 屋面荷载（同外纵墙）4.85 KN/m 2 (2)楼面荷载（同外纵墙）3.92 KN/m 2 (3)墙体自重 浆砌 机砖:19 0. 24 3.6 = 16 . 42 KN/m 墙 双 面 抹 灰 ：0. 0 2 2 17 3. 6 = 2 . 4 5 K N/m 墙体自重标准值18.87KN/m 墙体自重设计值1.218.87=22.64KN/m (4)基础顶面的竖向力 K F K F= 屋面荷载 + 楼面荷载（层数-1）开间+墙体自重层数，即： K F=4.85+3.9253.3+18.896=194.3KN/m ( (四四) ) 求基础宽度求基础宽度 1、外纵墙基础 48. 1 ) 2 6 . 0 6 . 1 (205 .193 9 .230 df F b Ga k m取6 . 1bm 2、内纵墙基础 01. 2 )6 . 06 . 1 (205 .193 1 .301 df F b Ga k m，取1 . 2bm 3、山墙基础 75. 1 ) 2 6 . 0 6 . 1 (205 .193 09.272 df F b Ga k m，取1.9m 4、内横墙基础 30. 1 )6 . 06 . 1 (205 .193 3 .194 df F b Ga k m，取4 . 1bm ( (五五) ) 计算基础底板厚度及配筋计算基础底板厚度及配筋 1、外纵墙基础 (1)地基净反力 82.194 6 . 1 9 .23035. 1 b F PjkPa (2)计算基础悬臂部分最大内力 555. 0 2 49. 06 . 1 1 am， 79.41555. 082.194 2 1 2 1 2 2 1 aPM j kN.m 14 13.108555. 082.194 1 aPV j kN 初步确定基础底版厚度 先按 8 b h 的经验值初步确定，然后再进行受剪承载力验算。 2.0 8 6.1 8 b hm 取h=0.3m=300mmh0=300-40=260mm (3)受剪承载力验算 231140260100027. 10 . 17 . 07 . 0 0 bhft hs N14.231kN V=113.4kN 基础底板配筋 850 2102609 . 0 1079.41 9 . 0 6 0 y s fh M Amm 2 选用12130mm（AS=870mm 2）,分布钢筋选用8300 mm。 2、内纵墙基础 （1）地基净反力 5 .193 1 . 2 1 .30135. 1 b F PjkPa （2）计算基础悬臂部分最大内力 865. 0 2 37. 01 . 2 1 am 4 .72865. 05 .193 2 1 2 1 2 2 1 aPM j kN.m 4 .167865. 05 .193 1 aPV j kN 初步确定基础底版厚度 先按 8 b h 的经验值初步确定，然后再进行受剪承载力验算。 26.0 8 1.2 8 b hm 取3 . 0hm =300mm ，26040300hmm. （3）受剪承载力验算 231140260100027. 10 . 17 . 07 . 0 0 bhft hs N=231.14kN4 .167VkN 基础底板配筋 1473 2102609 . 0 104 .72 9 . 0 6 0 y