土力学和地基基础课程设计.docx

1、土力学和地基基础课程设计 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。图1-1平面图（二）设计资料工程地质条件如图1-2所示。杂填土 粉质粘土 淤泥质土 图1-2工程地质剖面图室外设计地面，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F1K=，山墙F2K=，内横墙F3K=，内纵墙F4K=。基础采用M5水泥砂浆砌毛石，标准冻深为。（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

2、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、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。设计时间 三天。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d GB50007-2002规定dmin=Zd-hma

3、x或经验确定dmin=Z0+（100200）mm。式中 Zd设计冻深，Zd= Z0zszwze； Z0标准冻深； zs土的类别对冻深的影响系数，按规范中表（P162）； zw 土的冻胀性对冻深的影响系数，按规范中表（P162）； ze 环境对冻深的影响系数，按规范中表（P162）； （三）确定地基承载力特征值fa （P167）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/m3)； 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)；

4、 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 bH0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，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=20-10=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（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，

5、则需按下式验算下卧层顶面的地基强度，即 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

6、（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1-1所示。梁L-1截面尺寸为200mm500mm，伸入墙内240 mm，梁间距为 m，外墙及山墙的厚度为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。由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙F1K=，山墙F2K=，内横墙F3K=，内纵墙F4K=。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，地下水位在天然地表下，水质良好，无侵蚀性。3.基础设计荷载计算1）选定计算

7、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：取轴线之间两门中心间的墙体。山墙、横墙：分别取1 m宽墙体。图1-3 墙的计算单元2）荷载计算外纵墙：取两窗中心线间的距离 m为计算单元宽度 则山墙：取1 m为计算单元宽度 则内横墙：取1 m为计算单元宽度 则内纵墙：取两门中心线间的距离为计算单元宽度则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=故只需对地基承载力特征值进行深度修正 确定基础的宽度、高度 1）基础宽度外纵墙：b1山墙：b2 内横墙：b3内纵墙：b4故取b=

8、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。内横墙和内纵墙基础采用三层毛石，则每层台阶的宽度为 （符合构造要求）查GB50007-2002允许台阶宽高比b2/H0=1/，则每层台阶的高度为 H0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 = 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 ，则每层台阶的允许宽度为b又因单侧三层台阶的总宽度为（）m /2= m故取三层台阶的宽度分别为 m、 m、 m，均小于（符合构造要求）最上一层台阶顶面距室外设计地坪为（）m = 符合构造要求。（如

9、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 2）下卧层顶面处附加压力 因Z/b=，Es1/Es2=10/2=5故由GB50007-2002中表查得=25则3）下卧层顶面处自重压力4）下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值5）验算下卧层的强度=m2符合要求。 绘制施工图 如图1-6所示。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18 k

10、N/m3，地基承载力特征值fak=230kN/m2，地下水位在处，无侵蚀性，标准冻深为（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）（ft=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

11、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 三天。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 GB50007-2002规定dmin=Zd-hmax或经验确定dmin=Z0+（100200）mm。式中 Zd设计冻深，Zd= Z0zszwze； Z0标准冻深； zs土的类别对冻深的影响系数，按教材中表（P162）-规范； zw 土的冻胀性对冻深的影响系数，按教材中表（P162）-规范； ze 环境对冻深的影响系数，按教材中表（P162）-规范； （二）确定地基承载特征值fa （P167）式中 fa修正后的

12、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/m3)； 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）。（三）确定基础的底面面积 A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，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

13、kN/m3；当有地下水时， 取=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（m）。（四）持力层强度验算 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)； 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

14、础的高度 Fl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)； hp受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，hp取；当大于等于2000mm时，hp取，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 ； ； 式中 AsI、AsII 分别为平行于l、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(kNm)； 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