《基礎工程設計原理》課程教學大綱
（principle design of foundation engineering）
一、課程編號：08081281
二、課程性質：專業基礎課
三、課程型別：必修課
四、學分：2.5 總學時： 40
五、考核方式：考試
六、先修課程：土力學與工程地質，材料力學，結構力學，鋼筋混凝土結構
七、適用專業：土木工程
八、課程教學目標：
通過本課程主要講授土木工程中常見的淺基礎、樁基礎及其他人工構造基礎的設計基本理論、設計計算方法，同時了解各類基礎的施工要點。
九、說明
本課程是土木工程專業的一門重要的專業基礎課，其主要任務是使學生掌握建築物基礎的設計原理及計算方法，了解基礎的施工方法，為今後從事工程設計或施工打好基礎。
本大綱堅持以中國特色社會主義理論體系為指導，借鑑省內外同類高校有關該學科的理論研究成果與應用實踐，力圖合理、準確、全面概括基礎工程設計的基本內容，期望能較好的體現以下特點：
1.了解地基基礎的概念和建築工程對地基基礎的要求。掌握淺基礎的型別，基礎埋置深度的選擇, 地基土容許承載力的確定和基礎底面尺寸的確定方法；掌握軟弱下臥層的驗算和地基變形驗算；了解地基變形引起的建築物的危害；掌握鋼筋混凝土單獨基礎的設計方法；了解地基、基礎與上部結構共同作用的概念和鋼筋混凝土梁、板式基礎的簡化計算方法；了解柱下條形基礎，柱下交梁基礎，片筏基礎和箱形基礎；掌握減輕不均勻沉降危害的措施；了解補償式基礎概要。
2．了解winkler地基上梁和板的計算原理, 地基上梁的數值分析和地基上板的數值分析方法。
3．掌握單樁豎向承載力的確定方法，靜載荷試驗方法, 群樁的豎向承載力確定方法和群樁的地基強度驗算方法；掌握樁基礎沉降計算方法, 樁基礎的設計方法和樁的水平承載力確定方法。
4．了解沉井的構造及施工工藝，掌握沉井的設計與計算。
5．了解支護結構的型別及特點；掌握基坑圍護工程設計的依據；掌握重力式水泥土擋牆設計；熟悉排樁或地下連續牆式支護結構設計；熟悉井點降水及土方開挖。
6．掌握常用的地基處理原理與設計方法。
7.使用教材及參考資料
教材：袁聚雲主編，《基礎工程設計原理》，同濟大學出版社，2007。
參考資料：白曉紅主編，《基礎工程設計原理》，科學出版社，2005。
8.平時成績、期末比例關係：平時（30%），期末（70%）。
十、基本教學內容及課時分配
（一）教學內容
第一章地基模型及其引數的確定
【教學目的與要求】
地基與基礎的基本概念，基礎工程重要性，課程基本內容簡介、課程特點及學習要求。
基礎工程的設計原則：設計內容、依據及原則（需同時滿足強度、變形及穩定性三大要求）；基礎型式選取原則、地基—基礎—上部結構共同作用概念。
【教學重點與難點】
基礎底面尺寸的確定方法；軟弱下臥層的驗算，地基變形驗算；地基變形引起建築物危害的例項分析；鋼筋混凝土單獨基礎的設計；地基、基礎與上部結構共同作用的概念；鋼筋混凝土梁、板式基礎的簡化計算方法；柱下條形基礎，柱下變梁基礎，片筏基礎，箱形基礎；減輕不均勻沉降危害的措施；補償式基礎概要。
【主要內容】
第一節概述
第二節線性彈性地基模型
一、文克勒地基模型
二、彈性半空間地基模型
三、分層地基模型
第三節非線性彈性地基模型
第四節地基的柔度矩陣和剛度矩陣
一、文克勒地基模型的柔度矩陣
二、彈性半空間地基模型的柔度矩陣
三、分層地基模型的柔度矩陣
四、非線性彈性地基模型的柔度矩陣
第五節地基模型引數的確定
一、基床係數k的確定
二、幾種曲線的線性變換及引數確定法
第六節地基模型的選擇
【思考題】
1.何謂地基模型？
2.最常用的，最簡單的線彈性地基模型有哪幾種？
3.寫出文克勒地基模型的柔度矩陣？
4.試述非線性彈性地基模型的引數及其確定方法？
第二章天然地基上淺基礎的設計
【教學目的與要求】
淺基礎的分類；淺基礎的材料；淺基礎埋置深度的確定方法；地基計算（承載力、地基變形、地基穩定性）；剛性基礎設計；擴充套件基礎設計。
了解淺基礎的結構型別、材料型別；掌握淺基礎埋置深度的確定方法；掌握淺基礎的地基計算（承載力、地基變形、地基穩定性）方法；掌握剛性基礎、擴充套件基礎的設計方法。
【教學重點與難點】
winkler地基上梁和板的計算；地基上梁的數值分析；地基上板的數值分析方法。
【主要內容】
第一節概述
第二節淺基礎的型別
一、剛性基礎
二、柔性基礎
第三節基礎的埋置深度
一、建築物的用途型別及荷載大小性質
二、工程地質和水文地質
三、相鄰建築物基礎埋深的影響
四、地基土凍脹和融陷得影響
五、補償基礎概念
第四節地基承載力的確定及驗算
一、安全等級
二、荷載確定
三、地基基礎設計的技術要求
四、地基基礎設計的三種表示式
五、地基承載力的確定及驗算
第五節地基底面尺寸的確定
第六節地基的變形驗算
第七節地基基礎的穩定性驗算
一、基本概念
二、.上部結構剛度對共同作用的影響
三、地基土性質與計算模型的影響
第八節減輕不均勻沉降危害的措施
一、建築措施
二、結構措施
三、施工措施
【思考題】
1.試述剛性基礎和柔性基礎的區別？
2.何謂基礎的埋置深度？影響基礎埋深有哪些因素？
3.何謂補償基礎？
4.地基基礎設計原理是什麼？
5.確定地基承載力的方法有哪些?
6.何謂軟弱下臥層？試述驗算軟弱下臥層強度的要點？
7.什麼情況下需進行地基變形驗算？變形控制特徵有哪些？
8.何謂上部結構與地基基礎的共同作用？
9.由於地基不均勻變形引起的建築物裂縫有什麼規律？
10.減輕建築物不均勻沉降危害的措施有哪些？
第三章淺基礎結構設計
【教學目的與要求】
條形、筏形、箱形基礎的結構特點、計算特點；上部結構－基礎－地基共同作用原理；地基模型（文克爾、半無限空間、有限壓縮層）；柱下條形基礎計算（倒樑法、文克爾地基樑法）。
【教學重點與難點】
鋼筋混凝土條形基礎、筏形基礎及箱形基礎的特點、適宜條件和一般構造要求。彈性地基梁的基本分析方法。柱下鋼筋混凝土條形基礎、筏形基礎及箱形基礎等基本分析和簡化計算方法。
【主要內容】
第一節概述
第二節無筋擴充套件基礎
一、剛性基礎的設計原理
二、剛性基礎的構造要求
三、剛性基礎的設計計算步驟
第三節牆下條形基礎
一、牆下條形基礎的設計原則
二、基礎截面的設計計算步驟
三、牆下條形基礎的構造要求
第四節柱下獨立基礎
一、柱下獨立基礎的設計計算
二、柱下獨立基礎的設計構造要求
第五節柱下交叉條形基礎
一、柱下條形基礎的受力特點
二、基礎梁的縱向內力計算
三、柱下條形基礎的設計計算步驟
四、柱下條形基礎的構造要求
第六節十字交叉條形基礎
一、節點荷載的初步分配
二、節點荷載的調整
第七節筏板基礎
一、地基承載力驗算
二、筏板的內力計算
三、截面強度驗算與配筋計算
四、筏板基礎的構造與基本要求
第八節箱型基礎
一、箱型基礎的構造與基本設計要求
二、箱型基礎的設計計算
【思考題】
1.地基反力分布假設有哪些？其適用條件各是什麼？
2.簡述基礎結構設計的主要內容？
3.試比較剛性基礎，牆下條形基礎與柱下獨立基礎在截面高度確定方法上的區別？
4.試述倒樑法計算柱下條形基礎的過程和適用條件？
5.如何區分無限長梁河有限長梁？文克勒地基上無限長梁河有限長梁的內力是如何求得的?
6.簡述用有限單元法計算彈性地基梁與彈性地基板內力與變形的主要步驟。
第四章樁基礎
【教學目的與要求】
概述（深基礎型別、樁的分類等）；單樁豎向承載力分析、負摩擦力等；單樁豎向承載力的確定方法（靜載試驗法、靜力觸探法、經驗公式法）；樁的抗拔承載力、橫向承載力；橫向荷載作用下單樁內力計算；樁基計算（群樁基礎的工作特點、樁基承載力計算）；承臺的設計與計算；樁基礎的設計步驟。
了解深基礎的型別（樁基礎、沉井基礎、沉箱基礎、地下連續牆基礎等）；了解單樁豎向承載力分析方法，理解負摩擦力的概念；了解單樁豎向承載力的現場試驗方法（靜載試驗法、靜力觸探法等）；掌握按經驗公式法（規範）計算單樁承載力的方法；理解樁的抗拔承載力、橫向承載力的確定方法；掌握橫向荷載作用下單樁內力計算方法；理解樁基群樁基礎的工作特點，掌握其承載力的計算方法；掌握承臺的設計與計算、樁基礎的設計步驟。
【教學重點與難點】
單樁豎向荷載的傳遞；單樁豎向承載力的確定方法，靜載荷試驗方法；群樁的豎向承載力，群樁的地基強度驗算；樁基礎沉降計算方法簡介；樁基礎的設計；樁的水平承載力。
【主要內容】
第一節概述
第二節樁的型別及施工工藝
一、樁的分類
二、各類樁的主要特點
第三節豎向荷載下的樁基礎
一、單樁的荷載傳遞和荷載-沉降特性
二、單樁承載力確定
三、群樁承載力確定
四、樁的負摩阻力和抗拔承載力
五、樁基沉降計算
六、沉降控制符合樁基設計的基本概念
第四節水平荷載下的樁基礎
一、單樁水平靜荷載試驗確定水平承載力
二、基樁內力和位移計算的基本概念
三、彈性單樁，單排樁的內力和位移計算
四、彈性多排樁基樁內力與位移計算
第五節樁基礎設計
一、樁型的選擇
二、基樁幾何尺寸確定
三、確定樁數及其平面布置
四、樁身結構強度驗算
五、承臺設計計算
【思考題】
1.樁可以分為多少類？各類樁的優缺點和適用條件是什麼？
2.軸向荷載在樁身是如何傳遞的？影響樁側，樁端阻力的因素有哪些？
3.什麼是樁的負摩阻力？如何進行計算？
4.地基土的水平向土抗力大小與那些因素有關？
5.「m」法為什麼要分多排樁和單排樁？彈性樁和剛性樁？
6.什麼叫「群樁效應」？請說明單樁承載力與群樁中一根樁的承載力有什麼不同？
第五章沉井基礎（選修）
【教學目的與要求】
了解沉井的概念、作用、適用條件及主要施工方法。熟悉沉井的常用型別和基本構造。掌握沉井的設計內容與驗算思路，尤其是作為永久整體深基礎的計算方法(剛性樁)，以及作為臨時支擋結構的受力特點、刃腳等計算與驗算位置。
【教學重點與難點】
沉井的構造及施工工藝；沉井的設計與計算。
【主要內容】
第一節概述
第二節沉井基礎的構造及施工計算
一、沉井的組成構造
二、沉井的施工
第三節沉井的設計與計算
一、沉井作為整體深基礎的設計與計算
二、沉井的結構設計
【思考題】
1.沉井基礎有什麼特點？
2.沉井基礎的設計計算包含哪些內容？
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