1、地基基础课程设计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 4-1 所示，试设计该基础。（二）设计资料工程地质条件如图 4-2 所示。杂填土 3KN/m16=粉质粘土 3/183.0b aMP0=sE6.1d 2KN/m196kf淤泥质土 a2MP=sE2KN/m8kf室外设计地面-0.6m，室外设计地面标高同天然地面标高。图 4-1 平面图图 4-2 工程地质剖面图由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙F 1K=558.57kN，山墙F 2K=168.61kN，内横墙 F 3K=162.68kN，内纵墙 F 4K=153
2、3.15kN。基础采用两种方案:(1) 采用 M5 水泥砂浆砌毛石;(2) 采用水泥砂浆 M5, 砌 MU10砖基础。标准冻深为 1.20m。（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。 （四）设计要求计算书要求 书写工整、数字准确、图文并茂。(2)绘制施工图（两种方案的基础平面图和基础剖面图）(3)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、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。二、墙下条形基础课程设计指导书（一）荷载计算 1.选定计算
3、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 d GB50007-2002 规定 dmin=Zd-hmax 或经验确定 dmin=Z0+（100200）mm。式中 Zd设计冻深， Zd= Z0 zs zw ze； Z0标准冻深； zs土的类别对冻深的影响系数，按规范中表 5.1.7-1； zw 土的冻胀性对冻深的影响系数，按规范中表 5.1.7-2； ze 环境对冻深的影响系数，按规范中表 5.1.7-3； （三）确
4、定地基承载力特征值 fa )5.0()3(mdbk 式中 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)；b、 b基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（已知） ； 基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度(kN/m 3)； 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/m 3)；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 b hfFakH0 020/tnHb式中 Fk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） 。当为柱下独立基础时
5、，轴向力算至基础顶面，当为墙下条形基础时，取 1m 长度内的轴向力（kN/m）算至室内地面标高处；基础及基础上的土重的平均重度，取 =20 kN/m3；当有地下水时， 取=20-9.8=10.2 kN/m 3；h计算基础自重及基础上的土自重 GK 时的平均高度（m ） 。b 2基础台阶宽度(m)；H0基础高度(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度，即 czpaf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（kP a） ；pcz软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值（kP a） ；faz软弱下卧层顶
6、面处经深度修正后的地基承载力特征值（kP a） 。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.沈克仁主编. 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 4-1 所示。梁 L-1 截面尺寸为200mm500mm，伸入墙内 240 mm，梁间距为 3.3 m，外墙及山墙的厚度为
7、370 mm，双面粉刷，本教学楼的基础采用毛石条形基础，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F 1K=558.57kN，山墙F 2K=168.61kN，内横墙F 3K=162.68kN，内纵墙 F 4K=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 4-2 所示，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 4-3 所示。外纵墙：取两窗中心间的墙体。内纵墙：取轴线之间两门中心间的墙体。山墙、横墙：分别取 1 m 宽墙体。2）荷载计算外纵墙：取两
8、窗中心线间的距离 3.3 m 为计算单元宽度则 /kN26.19k/3.578.1kF山墙：取 1 m 为计算单元宽度则 /.8/62k内横墙：取 1 m 为计算单元宽度则 m/kN6.12/1.3kF内纵墙：取两门中心线间的距离 8.26m 为计算单元宽度则 /.85/.2685.4k确定基础的埋置深度 dd=Z0+200 =（1200 +200 ）mm=1400 mm确定地基承载特征值 fa 假设 b3m，因 d=1.4m0.5m 故只需对地基承载力特征值进行深度修正33m m/kN29.17/k.950186确定基础的宽度、高度1）基础宽度外纵墙： b1 87.04.1289.06a1k
9、 hfF山墙： b2 ma2图 4-3 墙的计算单元 22dak m/kN89.0/5.4.)( f内横墙：b 3 m843.0.1289.06a3k hfF内纵墙：b 4 962.5a4故取 b=1.2m3m ，符合假设条件。2）基础高度基础采用毛石，M5 水泥砂浆砌筑。内横墙和内纵墙基础采用三层毛石，则每层台阶的宽度为（符合构造要求）0.16m324.012b查 GB50007-2002 允许台阶宽高比b 2/H0=1/1.5 ，则每层台阶的高度为H0 4.5./02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. 43）m = 0.2m0.1m故符合构
10、造要求。 （如图 4-4 所示）外纵墙和山墙基础仍采用三层毛石，每层台阶高 0. 4m ，则每层台阶的允许宽度为b 0.267.51/02 又因单侧三层台阶的总宽度为（1.2-0.37）m /2=0.415 m 故取三层台阶的宽度分别为0.115 m、0.15 m、0.15 m，均小于 0.2m（符合构造要求）最上一层台阶顶面距室外设计地坪为（1.4-0.43）m = 0.2m0.1m 符合构造要求。 （如图 4-5 所示）软弱下卧层强度验算 1）基底处附加压力图 4-4 内墙基础详图 图 4-5 外墙基础详图取内纵墙的竖向压力计算2 2mkck0158.47N/ /kN)4.129716.(
11、dAGFp2）下卧层顶面处附加压力因 Z/b=4.1/1.2=3.40.5，E s1/Es2=10/2=5故由 GB50007-2002 中表 5.2.7 查得 =25则 220z m/kN85.37/ktan54.12.87tanp3）下卧层顶面处自重压力 2cz 9N/m5)k/18.6(4）下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值 33m /82.17/50.5）验22mdakz kN/m1.7/k5.00.0 zf算下卧层的强度 =177.1kN/m222kN/m5.3k/)98.37(czp azf符合要求。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
12、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 4-7 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18 kN/m3，地基承载力特征值 fak=230kN/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 350mm500mm，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 80kNm，水平荷载为 10kN。 材料选用混凝土：采用 C20（可以调整） （f t=1.1N/mm2）钢筋：采用 HPB235（可
13、以调整） （f y=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 （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、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。设计时间五天。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 d 同前所述 （二）确定地基承载特征值 fa 同前所述 )5.0()3(dbmk（三）确定基础的底面面积 A hfFak式中各符号意义同前所述（四）持力层强度验算 1.2f aleGp0
14、kkmaxin61f a2minaxkp式中 pk相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)；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(kPa)；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(kPa)；Fk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)；Gk基础自重和基础上的土重(kN)；A基础底面面积(m 2)；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)。（五）确定基础的高度 Fl0.7 0mthpaf式中 Fl相应于荷载效应基本组合时作用在 Al 上的地基土净反力设计值(kN)
15、； hp受冲切承载力截面高度影响系数，当 h 不大于 800mm 时， hp 取1.0；当大于等于 2000mm 时， 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 ； y0s9.fMAjIjmaxz2zI481pbal； s.fh jinazzI lbj式中 AsI、A sII 分别为平行于 l、b 方向的受力钢筋面积(m 2)；MI 、M II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
16、长边和短边(m)；fy钢筋抗拉强度设计值(N/mm 2)；pjmax、p jmin 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） ；pjI、p jII 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力设计值（kPa） ；az、b z分别为平行于基础长边和短边的柱边长(m) ；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（GB50003-20
17、01 ）. 北京：中国建筑工业出版社，20024.沈克仁主编. 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 4-7 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 350mm500mm，试设计该基础。2.工程地质情况该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察：持力层为粘性土（ b=0、 d=1.0） ，土的天然重度为 18 kN/m3，f ak =230kN/m2，地下水位在 -7.5m 处
18、，无侵蚀性，标准冻深为1.0m（根据地区而定） 。3.基础设计确定基础的埋置深度 dd=Z0+200 =（1000 +200 ）mm=1200 mm根据 GB50007-2002 规定，将该独立基础设计成阶梯形，取基础高度为 650 mm，基础分二级，室内外高差 300mm，如图 4-8 所示。图 4-7 柱网布置图确定地基承载特征值 fa 假设 b3m,因 d=1.2m0.5m 故只需对地基承载力特征值进行深度修正 , 22mdak m/kN6.4/k5.02180.23)5.0( f确定基础的底面面积.1.2hA 22ak m1.35.86.420fPF考虑偏心荷载影响，基础底面积初步扩大
19、 12%，于是27.3m1.2.1取矩形基础长短边之比 l/b=1.5，即 l=1.5b585.b取 b=1.6 m 则 l=1.5b=2.4 mA= lb=2.41.6 m=3.84 m2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 kN68.73)5.184306(kN680K hGFk6)k5.1(k VM .730ke .0.2l符合要求。 2m/6.1k2479N/k4.2168.610kkmaxin leAFp1.2f a=1.2242.6kN/m2=291.12kN/m2图 4-8 基础高度和底板配筋示意22kminaxk m/kN09.4/k296.1470.2ppf
20、a=242.6kN/m2故持力层强度满足要求。基础高度验算现选用混凝土强度等级 C20，HPB235 钢筋，查得混凝土 ft=1.1N/mm2=1100 kN/m2，钢筋fy=210 N/mm2。地基净反力 2 2Kmaxmaxa/kN83.14 m/kN).8435.105.1605(.AGpAGpkj 2 2Kminmini/k3.16 /k).8435.105.1975(ApApkj由图 4-8 可知，h=650mm，h 0=610mm；下阶h1=350mm， h01=310mm； az1=1200mm，b z1=800mm。1) 柱边截面bz+2 h0=(0.35+20.61)m=1.
21、57mb=1.6m2 220010.5438mm61.35.16. hlAzz220261.hbAzkN2.1783.45.max1 jpFF 1=171.2kN950k60.707.02thpf符合要求。2) 变阶处截面bz1+2 h01=(0.8+20.31)m=1.42mb=1.6m2 22010110.459mm3.86.3 hhalAzz220112m348hbAzkN53.148.359.ax1 jpFF 1=143.53kN9607.07.02thpf符合要求。基础底板配筋计算1）计算基础的长边方向，I-I 截面柱边地基净反力2 2minjaxjzminjI/kN85.24/kN
22、3.168.4.0316plpjmk1.52 mk85.241.35.06.02jIjmaxzzI pbalM220yIsI .99 hfAIII-III 截面： 2 2minjaxj1minjI/kN95.276/kN3.168.4.3plpzjmk01.7 mk95.27683.14.06.4812jIjmaxz11I pbalMz22yIsI .9 hfA比较 AsI 和 ASIII，应按 AsI 配筋，在平行于 l 方向 1.6m 宽度范围内配1212140 （A s=1356mm21319.28mm2） 。2) 计算基础的短边方向，II-II 截面mkN49.82 mkN3.168.45.0235.061jminjaxzI plbMz2260yIsI m5.710219.48. hfMA-截面mkN25.38 kN3.168.42.1.06142jinjmaxzzIV plb2260ysIVsI .5309 hfMA比较 AsII 和 ASIV，应按 AsII 配筋，但面积仍较小，故在平行于 b 方向 2.4m 宽度范围内按构造配 1210200 （A s=942mm2715.5mm2） 。
