《土力学与地基基础》课程设计任务书河南建筑职业技术学院.docx
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《土力学与地基基础》课程设计任务书河南建筑职业技术学院
《土力学与地基基础》课程设计任务书
一、课程设计的教学目的
通过课程设计,使学生掌握钢筋混凝土墙下条形基础和柱下独立基础的理论知识和应用条件，能够初步选择基础方案，进行基础设计;能够绘制和识读基础结构施工图,增强解决工程实际问题的能力。
二、课程设计的内容和要求
（一）柱下独立基础
１.设计题目
某多层现浇钢筋混凝土框架结构，房屋高度H=30m，室外地坪标高同自然地面，室内外高差４50mm。
柱网布置如图所示，试进行柱下独立基础的设计。
2.上部结构传下来的荷载
柱截面尺寸为50０ｍm×500ｍm,上部结构作用在柱底的最不利荷载标准值见表1,上部结构作用在柱底的最不利荷载效应基本组合设计值见表２:
柱底荷载标准值 表1
题号
Fk（KN）
Mk（KN•m）
Ｖｋ（KN）
1
2
3
1
2
3
1
2
３
1
9７５
１54８
1187
１4０
1０0
198
４６
4８
４４
２
１0３2
1615
１２5２
164
125
２２1
５5
6０
5２
3
1090
173０
１3１2
１9０
1５0
242
62
66
57
4
１150
１815
1３７0
210
１75
２71
71
73
６7
５
1２１8
１８73
143３
235
1９3
２９7
８0
83
７４
6
1282
18８3
1496
257
218
3２5
8６
９０
８3
7
1339
1９７0
15６0
284
242
３55
9６
９5
89
8
1402
２0５７
1618
231
266
3７7
１02
1０４
98
９
1534
2140
1677
３35
288
４0２
1０９
１13
1０6
10
1598
２205
172７
３６5
309
428
1２0
117
１1４
柱底荷载效应基本组合设计值 表2
题号
F（KＮ）
M（ＫN•m）
V（KＮ）
１
2
３
1
2
3
1
2
3
1
1２6８
201２
154４
18３
１３0
2５8
60
62
５8
2
1342
2100
162７
214
163
288
72
78
67
３
１4１８
２250
1706
2４8
１9５
３15
81
８6
74
4
１４９6
2360
１７82
２７４
2２8
３５3
93
95
8８
5
１5８4
2435
１863
3０6
251
３８6
104
1０８
96
６
1667
2４４8
1９45
33４
２８4
４２3
１12
117
108
７
1741
2５62
2028
3６9
315
462
125
1２4
1１６
8
18２3
２674
2104
391
346
４９1
133
136
128
９
1995
2783
２１81
4２5
3７5
523
１42
14７
1３8
１0
2078
２866
2245
4５５
402
55７
1５６
153
１49
（二）墙下条形基础（锥形截面）
1.设计题目
某多层砖混结构，房屋高度Ｈ=15m,室外地坪标高同自然地面,室内外高差450ｍm。
结构平面布置如图所示，试进行墙下条形基础的设计。
2.上部结构传下来的荷载
内外墙墙厚均为２40mｍ，上部结构作用在墙底的最不利荷载标准值见表3,上部结构作用在墙底的最不利荷载效应基本组合设计值见表４。
墙底荷载标准值表3
题号
Fk （KN/ｍ）
Mk （ＫN•ｍ/m）
Ｖk（KN/ｍ）
1
1５０
2０5
30
4０
1０
18
2
１55
210
30
42
10
１8
3
16０
2１5
30
42
１0
２０
4
1６5
22０
3２
4５
１2
２0
5
17０
225
32
45
12
２０
6
１75
230
3５
４6
14
23
7
180
２3５
３5
47
１4
23
８
190
2４０
3６
48
15
２５
９
195
２45
38
5０
16
26
10
２00
250
40
50
1６
２8
墙底荷载设计值表3
题号
Ｆ（ＫN/m）
M （KN•m/m）
Ｖ （KＮ/ｍ）
内墙
外墙
内墙
外墙
内墙
外墙
1
203
2７7
41
５4
14
２4
2
209
２8４
41
５７
14
2４
3
216
２9０
41
５7
１４
27
4
22３
297
43
６１
１6
27
5
230
30４
４3
61
16
2７
6
２3６
３１1
４7
６2
１９
3１
７
243
3１7
47
6３
19
31
８
25７
3２4
４9
6５
２0
3４
9
263
３31
51
6８
22
35
１０
270
3３８
54
68
2２
38
（三）工程及水文地质材料
1．工程地质条件
该地区地势平坦,无相邻建筑物,经地质勘察，工程地质资料自上而下依次为:
①杂填土:
厚约0.5m,含部分建筑垃圾；
②粉质粘土：
厚１.2m，承载力特征值ｆak=1３0KN/m2;
③粘土:
厚1.5m,承载力特征值faｋ=210ＫN/m2；
④全风化砂质泥岩：
厚２.7ｍ,承载力特征值ｆaｋ＝230KN/m2；
⑤强风化砂质泥岩:
厚３.０m，承载力特征值ｆａk=3０0ＫN／m2；
⑥中风化砂质泥岩：
厚4.0ｍ,承载力特征值ｆak=620KN/m2;
建议持力层选第③层粘土层。
地基岩土物理力学参数表 表5
地
层
代
号
土
名
天然地基土
重度（γ）
孔隙比
（e）
粘聚力
（c）
内摩
擦角
（Φ）
压缩
系数
（a1－2）
压缩
模量
（Es）
抗压
强度
（frk）
承载力特征值
（fak）
KN/m³
度
①
杂填土
１8
②
粉质粘土
２0
0.３
３4
1３
０.2０
1０.0
130
③
粘土
19
0．25
25
23
0.22
8.2
２1０
④
全风化砂质泥岩
20
22
30
0.8
2３0
⑤
强风化砂质泥岩
22
20
25
3.０
300
⑥
中风化砂质泥岩
24
１5
40
4.0
620
2．水文地质资料
地下水对混凝土无侵蚀性,地下水位深度位于地表下3．５m，且属于不冻胀土。
（四）设计内容
（１）确定基础埋置深度
（2）确定地基承载力特征值
（3）确定基础的底面尺寸
（４）确定基础的高度
（5）对基础进行结构内力计算
（6）基础底板配筋计算,并满足构造设计要求
（7）编制设计计算书
（8）绘制基础结构施工图（含平面图、详图），提出必要的技术说明。
三、课程设计成果形式及要求
（1）计算书要求:
书写工整、数字准确、图文并茂。
（2）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。
四、课程设计的考核
按照学生所提交的设计计算书、施工图及答辩情况,由指导教师进行评分。
评分等级分五级:
优秀、良好、中等、及格、不及格。
优秀:
计算书工整,条理性好,计算结果准确无误；施工图符合制图标准要求,正确反映设计结果，布图合理,图面整洁；学习态度认真。
良好:
计算书工整,条理性好,计算结果大部分准确无误;施工图符合制图标准要求，布图较合理，图面较整洁;学习态度认真。
中等：
计算书较工整,计算结果基本正确;施工图基本符合制图标准要求，布图较合理，图面较整洁；学习态度较认真。
及格:
计算书内容基本完整，计算结果无原则性错误;施工图基本符合制图标准要求，图面还算整洁；学习态度一般。
不及格:
下列情况之一均属不及格：
没有完成设计任务；计算书错误较多;图纸不符合制图标准要求;学习态度差，有抄袭现象。
五、主要参考资料
1．建筑地基基础设计规范（GB5000７-2０11）
2．教材
六、工作计划及进度
第一天上午:
布置设计任务书，设计指导
第一天~第二天:
编制设计计算书
第三~四天:
绘制施工图纸
第五天:
上交课程设计成果
《土力学与地基基础》课程设计指导书
一、基础设计的步骤
1.选择基础的材料、类型，进行基础平面布置;
２．选择地基持力层;
3．地基承载力验算，确定基础底面尺寸;
4.地基变形验算；（略）
5．基础结构设计；
６.基础施工图绘制,并提出必要的技术说明。
二、确定基础埋置深度d
根据地质勘察报告建议,将持力层选在第三层粘土层上,并且础埋置深度约为房屋高度的1／１５。
三、确定地基承载特征值fa
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（kPa）;
ηb、ηb——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；
γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）；
γm——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、确定基础的底面尺寸
1．初步确定基础底面尺寸
（1）柱下独立基础:
（２）墙下条形基础：
２.基础底面尺寸
（1）柱下独立基础：
，
（2）墙下条形基础:
３.持力层地基土承载力校核
当
时，
≤fａ
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（m2）；
e——偏心距（m）；
fa——修正后的地基承载力特征值（kPａ）；
b——矩形基础的长度（m）。
五、软弱下卧层承载力验算
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
≤
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、确定基础的材料与高度
1.锥形基础的边缘高度不宜小于２０0mm，且两个方向的坡度不宜大于1：
3;阶梯形基础的每阶高度，宜为３00mm~500ｍm；垫层的厚度不宜小于7０mｍ，垫层混凝土强度等级不宜低于C１0；混凝土强度等级不应低于C20;
２.柱下独立基础
当冲切破坏锥体落在基础底面以内（基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度）时，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力;
（2）对基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独立基础，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受剪切承载力；
３．墙下条形基础
墙下条形基础底板应按上式验算墙与基础底板交接处截面受剪承载力,其中：
Ａ0为验算截面处基础底板的单位长度垂直截面有效面积，Vs为墙与基础交接处由基底平均净反力产生的单位长度剪力设计值。
七、底板配筋计算
1.底板危险截面弯矩设计值的计算
（１）柱下独立基础
锥形截面：
柱与基础底板相交处（A2-Ａ2,B２-Ｂ2）
阶梯形截面:
柱与基础底板相交处（Ａ2-A2，B２-B2）,基础变阶处（A1-A1,B1-B1）
（２）墙下条形基础
其危险截面为墙与基础底板相交处（最大弯矩截面位置），应符合下列规定：
1）当墙体材料为混凝土时,取a１=b１;
2）如为砖墙且放脚不大于１／4砖长时,取a1=ｂ1+1/4砖长；
2.底板配筋的计算
3、构造要求
（1）基础底板配筋除满足计算外,尚应符合扩展基础受力钢筋最小配筋率不应小于0．１5%。
计算最小配筋率时,应用截面的折算宽度和截面的有效高度。
（2）底板受力钢筋的最小直径不宜小于１０mm,间距不宜大于200mm，也不宜小于10０mｍ。
墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不宜小于8mｍ；间距不宜大于３０0ｍm；每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的15%。
（３）当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于
2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的０.9倍,并宜交错布置。
八、绘制施工图（２号图纸两张）
合理确定绘图比例（平面图1:
100、详图1:
20～1:
30）、图幅布置；符合《建筑制图标准》。
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