(整理)土力学与地基基础课程设计

1、ri芍LudTiM1.-j31J1 11inMj 3:11530：333033C-3I I-333：333： I,133003 SCO3却0订仁1土力学与地基基础课程设计第一部分墙下条形基础课程设计一、墙下条形基础课程设计任务书（一）设计题目某教学楼采用毛石条形基础，教学楼建筑平面如图1-1所示，试设计该基础1 1n【Ii|（二）设计资料 工程地质条件如图1-2所示杂填土丫 = 16KN/m 3粉质粘土3Y = 18KN/mb =0.3Es=10MPad =1.6fk =196KN/m21Til图1-1平面图淤泥质土 Es = 2MPafk =88KN/m2图1-2工程地质剖面图室外设计地面-

2、0.6m，室外设计地面标高同天然地面标高。由上部结构传至基础顶 面的竖向力值分别为 外纵墙刀FiK=558.57kN ,山墙刀F2K=168.61kN,内横墙刀F3K=162.68kN，内纵墙刀F4K=1533.15kN。基础采用M5水泥砂浆砌毛石，标准冻深为 1.2m。（三） 设计内容荷载计算（包括选计算单元、确定其宽度）。确定基础埋置深度。确定地基承载力特征值。确定基础的宽度和剖面尺寸。软弱下卧层强度验算。绘制施工图（平面图、详图）。（四） 设计要求计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。制图要求 所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸上所有汉 字和数字均应书写端正、排列整

3、齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。设计时间三天。式中式中Fk式中bfa - h,7 b - boHo2ta n。b2 / H 0 -IFk相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值（b2kN）。当1m长度内的轴向力当有地下水时，取丫/m）。az二、墙下条形基础课程设计指导书（一） 荷载计算1选定计算单元 对有门窗洞口的墙体，取洞口间墙体为计算单元；对无门窗洞口的墙 体，则可取1m为计算单元（在计算书上应表示出来）。2荷载计算计算每个计算单元上的竖向力值（已知竖向力值除以计算单元宽度）（二） 确定基础埋置深度dGB50007-2002规定 dmin=Zd-hmax或经验确定 dmin

4、=Z0+ （100200） mm。Zd -设计冻深，Zd= Z0 书zs 书zw 书ze；Z0标准冻深；书zs土的类别对冻深的影响系数，按规范中表7.5（ P162）;书zw 土的冻胀性对冻深的影响系数，按规范中表7.6 （ P162）;书ze 环境对冻深的影响系数，按规范中表 7.7 （ P162）;（三） 确定地基承载力特征值fafa = fak +V（b3）+% 丫 m（d 0.5）（ P167）fa修正后的地基承载力特征值（kPa）；fak地基承载力特征值（已知）（kPa）;n、n基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（已知）；丫一一基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）

5、;丫 m基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）；b基础底面宽度（m）,当小于3m按3m取值，大于6m按6m取值； d-基础埋置深度（m）。（四） 确定基础的宽度、高度为柱下独立基础时，轴向力算至基础顶面，当为墙下条形基础时，取（kN/m ）算至室内地面标高处；3 丫 一一基础及基础上的土重的平均重度，取 丫 =20 kN/m ;3 =20-10=10 kN/m ;h计算基础自重及基础上的土自重 GK时的平均高度（b2 -基础台阶宽度（m）;H0基础咼度（m）。（五）软弱下卧层强度验算如果在地基土持力层以下的压缩层范围内存在软弱下卧层，则需按下式验算下卧层顶 面的地基强

6、度，即PzPcz W f式中Pz相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力值（kPa）；Pcz软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值（kPa）；faz软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。（六）绘制施工图（2号图纸一张）合理确定绘图比例（平面图1: 100、详图1： 201: 30）、图幅布置；符合建筑制 图标准。三、参考文献1中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）.北京：中国建 筑工业出版社，20022.孙维东主编.土力学与地基基础.北京：机械工业出版社，20033中华人民共和国国家标准.砌体结构设计规范（GB50003-2001）

7、.北京：中国建筑工 业出版社，20024.沈克仁王编.地基与基础.中国建筑工业出版社，1993四、设计实例1. 设计题目 某四层教学楼，平面布置图如图1-1所示。梁L-1截面尺寸为200mmx 500mm，伸入墙内240 mm，梁间距为3.3 m，外墙及山墙的厚度为 370 mm，双 面粉刷，本教学楼的基础米用毛石条形基础，标准冻深为1.2m。由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙 刀F1K=558.57kN,山墙刀F2K=168.61kN，内横墙刀F3K=162.68kN, 内纵墙刀 F4K=1533.15kN。2. 工程地质情况 该地区地形平坦，经地质勘察工程地质情况如图1-2所示，

8、地下水位在天然地表下8.5m，水质良好，无侵蚀性。3. 基础设计荷载计算1）选定计算单元取房屋中有代表性的一段作为计算单元。如图1-3所示。外纵墙：取两窗中心间的墙体。内纵墙：取一轴线之间两门中心间的墙体。山墙、横墙：分别取1 m宽墙体。I T f T f T r r f t I T r r f r f T r r i r t r f r 11lL33 11330133t33C33C133C3: wjir,n图1-3墙的计算单元16 0.5 18 0.90.5 0.93kN /m3-17.29kN /m2）荷载计算外纵墙：取两窗中心线间的距离 3.3 m为计算单元宽度则 F1k空 二 558.

9、57 kN/m =169.26kN /m3.33.3山墙：取1 m为计算单元宽度则 F2k = 168.61 kN / m 二 168.61kN / m1 1内横墙：取1m为计算单元宽度则 F3k= 162.68 kN /m =162.68kN/m1 1内纵墙：取两门中心线间的距离 8.26m为计算单元宽度贝q F4k= 1533.15 kN /m =185.61kN /m8.26 8.26确定基础的埋置深度dd=Zo+2OO = （1200 +200） mm=1400 mm确定地基承载特征值fa假设bv3m,因d=1.4m0.5m故只需对地基承载力特征值进行深度修正fa=fakd m（d-0

10、.5） = 196 1.6 17.29 1.4 -0.5 kN / m220.89kN / m2确定基础的宽度、高度1） 基础宽度外纵墙：b1 匕169.26 m = 0.877mfa 丫江 h220.89 20X1.4山墙： b2也168.61 m = 0.874mfa 学汉 h220.89 20汉 1.4内横墙：b3162.68 m = 0.843mfa 丫 汉 h 220.89 20 汉 1.4内纵墙：b4 二-1856-m 二 0.962mfa 丫 xh 220.89 一20汉 1.4故取b=1.2mv 3m，符合假设条件。2） 基础高度基础采用毛石，M5水泥砂浆砌筑。内横墙和内纵墙基

11、础采用三层毛石，则每层台阶的宽度为1.20.24 1b2 = - - 卜m = 0. 1 6m（符合构造要求）b 0.16 m = 0.24mb2 / H J 1/1.5综合构造要求，取H0=0. 4m。最上一层台阶顶面距室外设计地坪为(1.4-0. 4X 3) m = 0.2m0.1m 2Pzbp。b 2ztan -8仝kN/m21.22 4.1 tan25= 37.85kN/mPo 二 Pk 一 PFkGk=(185.6120 1.2 1 1.41.2心2-17.29 1.4)kN/m故符合构造要求。（如图1-4所示）外纵墙和山墙基础仍采用三层毛石，每层台阶高 0. 4m，则每层台阶的允许

12、宽度为b 0.1m符合构造要求。（如图1-5所示）软弱下卧层强度验算1）基底处附加压力取内纵墙的竖向压力计算=1 5 8. 47k N/m2)下卧层顶面处附加压力因 Z/b=4.1/1.2=3.40.5, Es1/Es2=10/2=5故由 GB50007-2002中表 5.2.7查得 9 =25。贝U3）下卧层顶面处自重压力pcz =(16 0.5 18 5)kN/m 2 =98kN/m图1-4内墙基础详图-1 J0图1-5外墙基础详图m = 16 0.5 18 5kN /m3 =17.82kN/m3az4）下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值0.55=fak d m d z-0.5i；=b8

13、 1.0 17.820.5 5 - 0.5 kN / m2 = 177.1kN/m 2算下卧层的强度pz pcz =(37.85 98)kN/m 2 =135.85kN/m 2 v faz=177.1kN/m2符合要求。绘制施工图如图1-6所示图1-6条形基础平面图、剖面图第二部分柱下钢筋混凝土独立基础设计一、柱下钢筋混凝土独立基础设计任务书（一） 设计题目某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，采用柱下独立基础，柱网布置如图2-1所示，试设计该基础。（二） 设计资料工程地质条件该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察：持力层为粘性土，土的天然重度为18kN/m3,地基承载力特征值fak=230kN

14、/m2,地下水位在-7.5m处，无侵蚀性，标准冻深为1.0m （根据地区而定）。给定参数柱截面尺寸为350mmx 500mm，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，由上部结 构传来轴心荷载为680kN，弯矩值为80kN m,水平荷载为10kN。材料选用混凝土：采用C20 （可以调整）（ft=1.1N/mm2）钢筋：采用HPB235 （可以调整）（fy=210 N/mm2）（三）设计内容确定基础埋置深度确定地基承载力特征值确定基础的底面尺寸确定基础的高度基础底板配筋计算绘制施工图（平面图、详图）（四） 设计要求计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。制图要求 所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合

15、新的制图标准，图纸 上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。设计时间三天。(P167)式中 fa-fakn、 n丫Y mbdFkAfa - X h相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值（kN）。当1m长度内的轴向力式中 Fk为柱下独立基础时，轴向力算至基础顶面，当为墙下条形基础时，取 （kN/m ）算至室内地面标高处；Y基础及基础上的土重的平均重度，取 Y =20 kN/m3；3=20-10=10 kN/m3；h计算基础自重及基础上的土自重 GK时的平均高度（ （四）持力层强度验算当有地下水时，取丫/m)。kmax F kGkPkmin(kPa)；

16、(kPa)； (kPa)； kN);式中二、柱下钢筋混凝土独立基础课程设计指导书（一） 确定基础埋置深度dGB50007-2002规定 dmin=Zd-hmax或经验确定 dmin=Z0+ （100200） mm。 式中 Zd设计冻深，Zd= Z0 书zs 书zw 书ze；Z0标准冻深；书zs土的类别对冻深的影响系数，按教材中表7.5 （ P162）-规范；书zw 土的冻胀性对冻深的影响系数，按教材中表7.6 （ P162）-规范;书ze 环境对冻深的影响系数，按教材中表 7.7 （P162）-规范；（二） 确定地基承载特征值fafa = fak +*V（b3）+*Vm（d 0.5）-修正后的

17、地基承载力特征值（kPa）； 地基承载力特征值（已知）（kPa）； -基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（已知），3基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度（kN/m ）；-基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度 （kN/m3）； 基础底面宽度（m）,当小于3m按3m取值，大于6m按6m取值； 基础埋置深度（m）（三）确定基础的底面面积APk max PkPkW fa2Pk相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值Pkmax-相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值Pkmin -相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最小压力值Fk相应于荷载效应标准组合时，上部结

18、构传至基础顶面的竖向力值Gk基础自重和基础上的土重（kN）；A -基础底面面积（m）;e0 -偏心距（m）；fa修正后的地基承载力特征值（kPa）；l 矩形基础的长度（m）A M 丫A -0.9hfy2 MH0.9hfy12M/RbbzW+IPjmaZm 山（五） 确定基础的高度FiW 0.7Bhpftamh式中 Fi相应于荷载效应基本组合时作用在Ai上的地基土净反力设计值（kN）;B hp -受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，B hp取1.0;当大于等于2000mm时，B hp取0.9,其间按线性内插法取用； ft 混凝土轴心抗拉强度设计值（kPa）; am-冲切破坏锥体

19、最不利一侧计算长度（m）;h0基础冲切破坏锥体的有效高度（m）。（六） 底板配筋计算1 2 -M| = 48(l az ) (2b + bz XPjmax + PjI )式中ASI、ASII 分别为平行于I、b方向的受力钢筋面积（m2）；MI、MII分别为任意截面I-I、II-II处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值（kN m）;l、b分别为基础底面的长边和短边（m）; fy钢筋抗拉强度设计值（N/mm2）;pjmax、pjmin相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地基净反力设计值（kPa）;pjl、PjII-任意截面I-I、II-II处相应于荷载效应基本组合时的基础底面地基净反

20、力设计值（kPa）;az、bz分别为平行于基础长边和短边的柱边长 （m）;（七）绘制施工图（2号图纸一张）合理确定绘图比例（平面图1: 100、详图1: 201: 30）、图幅布置；符合建筑制 图标准。三、参考文献1. 中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）.北京：中国建 筑工业出版社，20022. 孙维东主编.土力学与地基基础.北京：机械工业出版社，20033. 中华人民共和国国家标准.砌体结构设计规范（GB50003-2001）.北京：中国建筑工 业出版社，20024. 沈克仁王编.地基与基础.中国建筑工业出版社，1993四、设计实例1.设计题目 某教学

21、楼为四层钢筋混凝土框架结构， 采用柱下独立基础，柱网布置如图 2-1所示，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，由上部结构传来的轴心荷载为 680kN， 弯矩值为80kNm,水平荷载为10kN。柱永久荷载效应起控制作用，柱截面尺寸为350mm x 500mm，试设计该基础。too吗.-F1(二J1U1r-i-：Fill：r 0.5m故只需对地基承载力特征值进行深度修正,TI Iaak d m(d 0.5) - 2301.0 181.20.5 kN/m2 =242.6kN/m2680b1A5：6$、783.68 T1 土i=-、I 丿 3.84 m =3.11mfa Y 汉 h242.6 181

22、.35考虑偏心荷载影响，基础底面积初步扩大12%，于是2 2A = 1.2A =1.2 x3.11m2 =3.73m2取矩形基础长短边之比l/b=1.5,即I=1.5b3.73 = 1.58m 1.5取 b=1.6 m 贝U l=1.5b=2.4 m2A= l X b=2.4X 1.6 m=3.84 m持力层强度验算 作用在基底形心的竖向力值、力矩值分别为FK GK =680kN Ah =(68020 3.84 1.35)kN =783.68kNMk =M Vh =(80 10 0.65)kN m =86.5kN mMk 86.5 丨e0m = 0.11m 丨Fk Gk 783.68v 符合要

23、求。2163.3kN /maak d m(d 0.5) - 2301.0 181.20.5 kN/m2 =242.6kN/m2由图 2-2 可知，h=650mm, h0=61Omm；下阶 h1=350mm, h01=31Omm； az1=1200mm,冬一0.5 0.6丄1.6 1.60.35一 0.61 订K22丿 =0.7 1.0 1100 0.5856kN =450.91kN 符合要求。2)变阶处截面bz什2 h01=(0.8+2 x 0.31)m=1.42mv b=1.6mb bz1 .-h012 2az1 F1=171.2kNA = 1- _亚-h1 b -(22_ 2-0.311.

24、6 -1.6 0.8-0.3112)2 2=0.4559mA2 - bz1h01 h01=0.8 0.310.31m22=0.3441mF1 =A1Pjmax =0.4559 314.83kN =143.53kN0.7 -hp ft A2 =0.7 1.0 1100 0.3441kN = 264.96kN F1=143.53kN 符合要求。基础底板配筋计算1)计算基础的长边方向，1-1截面柱边地基净反力PjIpj m i nlaz2lPj m a x_ Pj m i24+05I2=163.3314.83-163.3 kN/m2= 254.85kN/m2MI =48l_a2bbz pjmaxpjI二丄 2.4 - 0.5 2 2 1.6 0.35 314.83254.85 kN m48= 152.1 kN mbzi=800mm。1)柱边截面bz+2 ho=(O.35+2X 0.61)m=1.57mv b=1.6m2=o .5438mA2 二 bz ho hom22Asi152 106 mm2 =1319.28mm2III-III 截面:0.9fyh0.9 210 610Ip j min2|pjmax - pjmin-2.4 1.2163.3314.83 -2 2.4MIII12=48 I -az1 2b bz1 PjmaxPjI