《土力學與地基基礎》課程設計
第一部分牆下條形基礎課程設計
一、牆下條形基礎課程設計任務書
（一）設計題目
某教學樓採用毛石條形基礎，教學樓建築平面如圖4-1所示，試設計該基礎。
圖4-1平面圖
（二）設計資料
⑴工程地質條件如圖4-2所示。
圖4-2工程地質剖面圖
⑵室外設計地面-0.6m，室外設計地面標高同天然地面標高。
⑶由上部結構傳至基礎頂面的豎向力值分別為外縱牆∑f1k=558.57kn，山牆∑f2k=168.61kn，內橫牆∑f3k=162.
68kn，內縱牆∑f4k=1533.15kn。
⑷基礎採用m5水泥砂漿砌毛石，標準凍深為1.2m。
（三）設計內容
⑴荷載計算（包括選計算單元、確定其寬度）。
⑵確定基礎埋置深度。
⑶確定地基承載力特徵值。
⑷確定基礎的寬度和剖面尺寸。
⑸軟弱下臥層強度驗算。
⑹繪製施工圖（平面圖、詳圖）。
（四）設計要求
⑴計算書要求書寫工整、數字準確、**並茂。
⑵製圖要求所有圖線、圖例尺寸和標註方法均應符合新的製圖標準，圖紙上所有漢字和數字均應書寫端正、排列整齊、筆畫清晰，中文書寫為仿宋字。
⑶設計時間三天。
二、牆下條形基礎課程設計指導書
（一）荷載計算
1.選定計算單元對有門窗洞口的牆體，取洞口間牆體為計算單元；對無門窗洞口的牆體，則可取1m為計算單元（在計算書上應表示出來）。
2.荷載計算計算每個計算單元上的豎向力值（已知豎向力值除以計算單元寬度）。
（二）確定基礎埋置深度d
gb50007-2002規定dmin=zd-hmax或經驗確定dmin=z0+（100~200）mm。
式中zd——設計凍深，zd=z0·ψzs·ψzw·ψze；
z0——標準凍深；
ψzs——土的類別對凍深的影響係數，按規範中表5.1.7-1；
ψzw——土的凍脹性對凍深的影響係數，按規範中表5.1.7-2；
ψze——環境對凍深的影響係數，按規範中表5.1.7-3；
（三）確定地基承載力特徵值fa
式中fa——修正後的地基承載力特徵值（kpa）；
fak——地基承載力特徵值（已知）（kpa）；
ηb、ηb——基礎寬度和埋深的地基承載力修正係數（已知）；
γ——基礎底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度（kn/m3）；
γm——基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位以下取浮重度（kn/m3）；
b——基礎底面寬度（m），當小於3m按3m取值，大於6m按6m取值；
d——基礎埋置深度（m）。
（四）確定基礎的寬度、高度
b≥h0≥
式中fk——相應於荷載效應標準組合時，上部結構傳至基礎頂面的豎向力值（kn）。當為柱下獨立基礎時，軸向力算至基礎頂面，當為牆下條形基礎時，取1m長度內的軸向力（kn/m）算至室內地面標高處；
——基礎及基礎上的土重的平均重度，取=20 kn/m3；當有地下水時，取γ＇=20-9.8=10.2 kn/m3；
——計算基礎自重及基礎上的土自重gk時的平均高度（m）。
b2——基礎台階寬度（m）；
h0——基礎高度（m）。
（五）軟弱下臥層強度驗算
如果在地基土持力層以下的壓縮層範圍內存在軟弱下臥層，則需按下式驗算下臥層頂面的地基強度，即
≤式中pz——相應於荷載效應標準組合時，軟弱下臥層頂面處的附加應力值
（kpa）；
pcz——軟弱下臥層頂面處土的自重壓力標準值（kpa）；
faz——軟弱下臥層頂面處經深度修正後的地基承載力特徵值（kpa）。
（六）繪製施工圖（2號圖紙一張）
合理確定繪圖比例（平面圖1：100、詳圖1：20~1：30）、圖幅布置；符合《建築製圖標準》。
三、參考文獻
1.中華人民共和國國家標準.建築地基基礎設計規範（gb 50007-2002）.北京：中國建築工業出版社，2002
2.孫維東主編.土力學與地基基礎.北京：機械工業出版社，2003
3.中華人民共和國國家標準.砌體結構設計規範（gb50003-2001）.北京：中國建築工業出版社，2002
4.沈克仁主編.地基與基礎.中國建築工業出版社，1993
四、設計例項
1.設計題目某四層教學樓，平面布置圖如圖4-1所示。梁l-1截面尺寸為
200mm×500mm，伸入牆內240 mm，梁間距為3.3 m，外牆及山牆的厚度為370 mm，雙面粉刷，本教學樓的基礎採用毛石條形基礎，標準凍深為1.2m。
由上部結構傳至基礎頂面的豎向力值分別為外縱牆∑f1k=558.57kn，山牆∑f2k=168.61kn，內橫牆∑f3k=162.
68kn，內縱牆∑f4k=1533.15kn。
2.工程地質情況該地區地形平坦，經地質勘察工程地質情況如圖4-2所示，
地下水位在天然地表下8.5m，水質良好，無侵蝕性。
3.基礎設計
⑴荷載計算
1）選定計算單元取房屋中有代表性的一段作為計算單元。如圖4-3所示。
外縱牆：取兩窗中心間的牆體。
內縱牆：取①—②軸線之間兩門中心間的牆體。
山牆、橫牆：分別取1 m寬牆體。
圖4-3牆的計算單元
2）荷載計算
外縱牆：取兩窗中心線間的距離3.3 m為計算單元寬度
則山牆：取1 m為計算單元寬度
則內橫牆：取1 m為計算單元寬度
則內縱牆：取兩門中心線間的距離8.26m為計算單元寬度
則⑵確定基礎的埋置深度d
d=z0+200 =（1200 +200）mm=1400 mm
⑶確定地基承載特徵值fa
假設b＜3m，因d=1.4m＞0.5m故只需對地基承載力特徵值進行深度修正
⑷確定基礎的寬度、高度
1）基礎寬度
外縱牆：b1≥
山牆：b2≥
內橫牆：b3≥
內縱牆：b4≥
故取b=1.2m＜3m，符合假設條件。
2）基礎高度
基礎採用毛石，m5水泥砂漿砌築。
內橫牆和內縱牆基礎採用三層毛石，則每層台階的寬度為
（符合構造要求）
查gb50007-2002允許台階寬高比［b2/h0=1/1.5］，則每層台階的高度為
h0≥綜合構造要求，取h0=0. 4m。
最上一層台階頂面距室外設計地坪為
（1. 4-0. 4×3）m = 0.2m＞0.1m
故符合構造要求。（如圖4-4所示）
外縱牆和山牆基礎仍採用三層毛石，每層台階高0. 4m，則每層台階的允許寬度為b≤
又因單側三層台階的總寬度為（1.2-0.37）m /2=0.
415 m故取三層台階的寬度分別為0.115 m、0.15 m、0.
15 m，均小於0.2m（符合構造要求）
最上一層台階頂面距室外設計地坪為
（1.4-0.4×3）m = 0.2m＞0.1m符合構造要求。（如圖4-5所示）
圖4-4內牆基礎詳圖圖4-5外牆基礎詳圖
⑸軟弱下臥層強度驗算
1）基底處附加壓力
取內縱牆的豎向壓力計算
2）下臥層頂面處附加壓力
因z/b=4.1/1.2=3.4＞0.5，es1/es2=10/2=5
故由gb50007-2002中表5.2.7查得θ=25°則
3）下臥層頂面處自重壓力
4）下臥層頂面處修正後的地基承載力特徵值
5）驗算下臥層的強度
＜=177.1kn/m2
符合要求。
⑹繪製施工圖如圖4-6所示。
圖4-6條形基礎平面圖、剖面圖（暫無）
第二部分柱下鋼筋混凝土獨立基礎設計
一、柱下鋼筋混凝土獨立基礎設計任務書
（一）設計題目
某教學樓為四層鋼筋混凝土框架結構，採用柱下獨立基礎，柱網布置如圖4-7所示，試設計該基礎。
（二）設計資料
⑴工程地質條件
該地區地勢平坦，無相鄰建築物，經地質勘察：持力層為粘性土，土的天然重度為18 kn/m3，地基承載力特徵值fak=230kn/m2，地下水位在-7.5m處，無侵蝕性，標準凍深為1.
0m（根據地區而定）。
⑵給定引數
柱截面尺寸為350mm×500mm，在基礎頂面處的相應於荷載效應標準組合，由上部結構傳來軸心荷載為680kn，彎矩值為80kn·m，水平荷載為10kn。
⑶材料選用
混凝土：採用c20（可以調整）（ft=1.1n/mm2）
鋼筋：採用hpb235（可以調整）（fy=210 n/mm2）
（三）設計內容
⑴確定基礎埋置深度
⑵確定地基承載力特徵值
⑶確定基礎的底面尺寸
⑷確定基礎的高度
⑸基礎底板配筋計算
⑹繪製施工圖（平面圖、詳圖）
（四）設計要求
⑴計算書要求書寫工整、數字準確、**並茂。
⑵製圖要求所有圖線、圖例尺寸和標註方法均應符合新的製圖標準，圖紙
上所有漢字和數字均應書寫端正、排列整齊、筆畫清晰，中文書寫為仿宋字。
⑶設計時間三天。
二、柱下鋼筋混凝土獨立基礎課程設計指導書
（一）確定基礎埋置深度d同前所述
（二）確定地基承載特徵值fa同前所述
（三）確定基礎的底面面積
a≥式中各符號意義同前所述
（四）持力層強度驗算
≤1.2fa
≤fa式中pk——相應於荷載效應標準組合時，基礎底面處的平均壓力值（kpa）；
pkmax——相應於荷載效應標準組合時，基礎底面邊緣的最大壓力值（kpa）；
pkmin——相應於荷載效應標準組合時，基礎底面邊緣的最小壓力值（kpa）；
fk——相應於荷載效應標準組合時，上部結構傳至基礎頂面的豎向力值kn）；
gk——基礎自重和基礎上的土重（kn）；
a——基礎底面面積（m2）；
e0——偏心距（m）；
fa——修正後的地基承載力特徵值（kpa）；
l——矩形基礎的長度（m）。
（五）確定基礎的高度
fl≤0.7
式中fl——相應於荷載效應基本組合時作用在al上的地基土淨反力設計值（kn）；
βhp——受沖切承載力截面高度影響係數，當h不大於800mm時，βhp取1.0；當大於等於2000mm時，βhp取0.9，其間按線性內插法取用；
土力學與地基基礎
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