《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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