【精品】土力學(xué)與地基基礎(chǔ)設(shè)計實例

1、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程設(shè)計第一部分墻下條形基礎(chǔ)課程設(shè)計一、墻下條形基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計題目某教學(xué)樓采用毛石條形基礎(chǔ)，教學(xué)樓建筑平面如圖4-1所示，試設(shè)計該基礎(chǔ)1Li：k圖4-1平面圖（二）設(shè)計資料工程地質(zhì)條件如圖4-2所示。雜填土丫=16KN/m3粉質(zhì)粘土丫=18KN/m3b0.3Es=10MPad1.62fk=196KN/m2淤泥質(zhì)土Es=2MPa2fk=88KN/m2室外設(shè)計地面-0.6m,室夕考佚然地面標(biāo)高由上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值分別為外縱墻匯FiK=558.57kN,山墻匯F2K=168.61kN,內(nèi)橫墻匯F3K=162.68kN,內(nèi)縱墻匯F4K=1533.15kN。基礎(chǔ)

2、采用M5水泥砂漿砌毛石，標(biāo)準凍深為1.2m。（三）設(shè)計內(nèi)容荷載計算（包括選計算單元、確定其寬度）。確定基礎(chǔ)埋置深度。確定地基承載力特征值。確定基礎(chǔ)的寬度和剖面尺寸。軟弱下臥層強度驗算。繪制施工圖（平面圖、詳圖）。（四）設(shè)計要求計算書要求書寫工整、數(shù)字準確、圖文并茂。制圖要求所有圖線、圖例尺寸和標(biāo)注方法均應(yīng)符合新的制圖標(biāo)準，圖紙上所有漢字和數(shù)字均應(yīng)書寫端正、排列整齊、筆畫清晰，中文書寫為仿宋字。設(shè)計時間三天。、墻下條形基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書（一）荷載計算1 .選定計算單元對有門窗洞口的墻體，取洞口間墻體為計算單元；對無門窗洞口的墻體，則可取1m為計算單元（在計算書上應(yīng)表示出來）。2 .荷載計算計算每

3、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(chǔ)埋置深度dGB50007-2002規(guī)定dmin=Zd-hmax或經(jīng)驗確定dmin=Z0+（100-200）mm。式中Zd設(shè)計凍深，Zd=Z04zs4zw4ze；Z0標(biāo)準凍深；巾zs土的類別對凍深的影響系數(shù)，按規(guī)范中表5.1.7-1;巾zw土的凍脹性對凍深的影響系數(shù)，按規(guī)范中表5.1.7-2;巾ze環(huán)境對凍深的影響系數(shù)，按規(guī)范中表5.1.7-3;（三）確定地基承載力特征值fafafakb（b3）dm（d0.5）式中fa修正后的地基承載力特征值（kPa）；fak地基承載力特征值（已知）（kPa）；巾、巾一一基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載

4、力修正系數(shù)（已知）；Y基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）；Tm基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）;b基礎(chǔ)底面寬度（m）,當(dāng)小于3m按3m取值，大于6m按6m取值;d基礎(chǔ)埋置深度（m）0（四）確定基礎(chǔ)的寬度、高度fa一hbb0b2H02tanbz/H。式中Fk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值（kN）。當(dāng)為柱下獨立基礎(chǔ)時，軸向力算至基礎(chǔ)頂面，當(dāng)為墻下條形基礎(chǔ)時，取1m長度內(nèi)的軸向力（kN/m）算至室內(nèi)地面標(biāo)高處；_一一一基礎(chǔ)及基礎(chǔ)上的土重的平均重度，取丫一=20kN/m3;當(dāng)有地下水時，取丫/=20-9.8=10.2kN/

5、m3;h計算基礎(chǔ)自重及基礎(chǔ)上的士自重Gk時的平均高度（m）0b2基礎(chǔ)臺階范度（m）H0基礎(chǔ)高度（m）0（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范圍內(nèi)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PzPcz&faz式中Pz相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值（kPa）;pcz軟弱下臥層頂面處土的自重壓力標(biāo)準值（kPa）;faz軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值（kPa）。（六）繪制施工圖（2號圖紙一張）合理確定繪圖比例（平面圖1:100、詳圖1:201:30）、圖幅布置；符合建筑制圖標(biāo)準。三、參考文獻1 .中華人民共和國國家標(biāo)準.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)

6、計規(guī)范（GB50007-2002）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20022 .孫維東主編.土力學(xué)與地基基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社，20033 .中華人民共和國國家標(biāo)準.砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50003-2001）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20024 .沈克仁王編.地基與基礎(chǔ).中國建筑工業(yè)出版社，1993四、設(shè)計實例1 .設(shè)計題目某四層教學(xué)樓，平面布置圖如圖4-1所示。梁L-1截面尺寸為200mmX500mm,伸入墻內(nèi)240mm,梁間距為3.3m,外墻及山墻的厚度為370mm,雙面粉刷，本教學(xué)樓的基礎(chǔ)采用毛石條形基礎(chǔ)，標(biāo)準凍深為1.2m。由上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值分別為外縱墻EF1K=55

7、8.57kN,山墻匯F2K=168.61kN,內(nèi)橫墻匯F3K=162.68kN,內(nèi)縱墻匯F4K=1533.15kN。2 .工程地質(zhì)情況該地區(qū)地形平坦，經(jīng)地質(zhì)勘察工程地質(zhì)情況如圖4-2所示，地下水位在天然地表下8.5m,水質(zhì)良好，無侵蝕性。3 .基礎(chǔ)設(shè)計荷載計算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。外縱墻：取兩窗中心間的墻體。內(nèi)縱墻：取一軸線之間兩門中心間的墻體。山墻、橫墻：分別取1m寬墻體。IX二&J二j三1|二一口：二11201二二二二18二1二二W：Cl二二身仃二二口H日苜工RL工1二113。工2算二。1”工二二引二一.itfrfTrrftrtrrftftft

8、frt1frii:圖4-3墻的計算單元2）荷載計算外縱墻：取兩窗中心線間的距離3.3m為計算單元寬度貝1F1k-Fk558.57kN/m169.26kN/m3.33.3山墻：取1m為計算單元寬度貝1F2k-F16861kN/m168.61kN/m11內(nèi)橫墻：取1m為計算單元寬度則F3k-F21162.68kN/m162.68kN/m11內(nèi)縱墻：取兩門中心線間的距離8.26m為計算單元寬度貝(JF4k-F1533.15kN/m185.61kN/m8.268.26確定基礎(chǔ)的埋置深度dd=Z0+200=（1200+200）mm=1400mm確定地基承載特征值fa假設(shè)b0.5m故只需對地基承載力特征值

9、進行深度修正160.5180.9330.50.9kN/m17.29kN/m2220.89kN/m22fafakdm(d0.5)1961.617.291.40.5kN/m2確定基礎(chǔ)的寬度、高度1)基礎(chǔ)寬度外縱墻：b1_F1k-169.26m0.877mfa-h220.89201.4山墻：b2168.61m0.874mfa-h220.89201.4內(nèi)橫墻：內(nèi)Y-fah內(nèi)縱墻：內(nèi)小口fah162.68m220.89201.4185.61m220.89201.40.843m0.962m故取b=1.2m一b2Qm0.24mb2/H01/1.5綜合構(gòu)造要求，取Ho=0.4m。最上一層臺階頂面距室外設(shè)計地坪

10、為(1.4-0.4X3)m=0.2m0.1m故符合構(gòu)造要求。（如圖4-4所示）外縱墻和山墻基礎(chǔ)仍采用三層毛石，每層臺階高0.4m,則每層臺階的允許寬度為b0.1m符合構(gòu)造要求。（如圖4-5所示）61M12圖4-5外墻基礎(chǔ)詳圖2-21亢圖4-4內(nèi)墻基礎(chǔ)詳圖軟弱下臥層強度驗算1）基底處附加壓力取內(nèi)縱墻的豎向壓力計算FkGkP0PkPc-一Amd185.61201.211.41.21,.2158.47kN/m2)下臥層頂面處附加壓力因Z/b=4.1/1.2=3.40.5,故由GB50007-2002中表5.2.7查得217.291.4)kN/mEs1/Es2=10/2=59=25則bp01.2158

11、.4722pz0kN/m37.85kN/mb2ztan1.224.1tan253)下臥層頂面處自重壓力pcz(160.5185)kN/m298kN/m24）下臥層頂面處修正后的地基承載力特征值160.518533mkN/m17.82kN/m0.55fazfakdmdz0.5881.017.820.550.5kN/m2177.1kN/m25)驗azakdm算下臥層的強度pzpcz(37.8598)kN/m2135.85kN/m2faz=177.1kN/m2符合要求。繪制施工圖如圖4-6所示。圖4-6條形基礎(chǔ)平面圖、剖面圖第二部分柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計一、柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計任務(wù)書（一）

12、設(shè)計題目某教學(xué)樓為四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用柱下獨立基礎(chǔ)，柱網(wǎng)布置如圖4-7所示，試設(shè)計該基礎(chǔ)。（二）設(shè)計資料工程地質(zhì)條件該地區(qū)地勢平坦，無相鄰建筑物，經(jīng)地質(zhì)勘察：持力層為粘性土，土的天然重度為18kN/m3,地基承載力特征值fak=230kN/m2,地下水位在-7.5m處，無侵蝕性，標(biāo)準凍深為1.0m（根據(jù)地區(qū)而定）。給定參數(shù)柱截面尺寸為350mmx500mm,在基礎(chǔ)頂面處的相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合，由上部結(jié)構(gòu)傳來軸心荷載為680kN,彎矩值為80kN-m,水平荷載為10kN。材料選用混凝土：采用C20（可以調(diào)整）（ft=1.1N/mm2）鋼筋：采用HPB235（可以調(diào)整）（fy=210N/

13、mm2）（三）設(shè)計內(nèi)容確定基礎(chǔ)埋置深度確定地基承載力特征值確定基礎(chǔ)的底面尺寸確定基礎(chǔ)的高度基礎(chǔ)底板配筋計算繪制施工圖（平面圖、詳圖）（四）設(shè)計要求計算書要求書寫工整、數(shù)字準確、圖文并茂。制圖要求所有圖線、圖例尺寸和標(biāo)注方法均應(yīng)符合新的制圖標(biāo)準，圖紙上所有漢字和數(shù)字均應(yīng)書寫端正、排列整齊、筆畫清晰，中文書寫為仿宋字。設(shè)計時間三天。、柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書（一）確定基礎(chǔ)埋置深度d同前所述（二）確定地基承載特征值fa同前所述fafakb（b3）dm（d0.5）（三）確定基礎(chǔ)的底面面積fa一h式中各符號意義同前所述（四）持力層強度驗算kmaxFkGk6e0Pkmin101.2faAlPk

14、pkmaxpkminM0.9h0fyM0.9h0fyMiibbz22lazpjmax48pjmin式中pk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值（kPa）；Pkmax相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值（kPa）；pkmin相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，基礎(chǔ)底面邊緣的最小壓力值（kPa）；Fk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值kN）;Gk基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重（kN）；A基礎(chǔ)底面面積（m）e0偏心距（m）；fa修正后的地基承載力特征值（kPa）；l矩形基礎(chǔ)的長度（m）。（五）確定基礎(chǔ)的高度FK0.7hpftamh。式中Fl相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時作用在

15、Al上的地基土凈反力設(shè)計值（kN）;Bhp受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當(dāng)h不大于800mm時，Bhp取1.0;當(dāng)大于等于2000mm時，Bhp取0.9,其間按線性內(nèi)插法取用；ft混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值（kPa）；am沖切破壞錐體最不利一側(cè)計算長度（m）；h0基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度（m）。（六）底板配筋計算I,2MIlaz2bbzpjmaxpjI48式中Asi、Asii分別為平行于l、b方向的受力鋼筋面積（m2）;Mi、Mii分別為任意截面I-I、II-II處相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的彎矩設(shè)計值（kNm）；l、b分別為基礎(chǔ)底面的長邊和短邊（m）；fy鋼筋抗拉強度設(shè)計值（N/mm2）;pj

16、max、pjmin相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的基礎(chǔ)底面邊緣最大和最小地基凈反力設(shè)計值（kPa）；pjl、pjII任意截面I-I、II-II處相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的基礎(chǔ)底面地基凈反力設(shè)計值（kPa）；az、bz分別為平行于基礎(chǔ)長邊和短邊的柱邊長（m）；（七）繪制施工圖（2號圖紙一張）合理確定繪圖比例（平面圖1:100、詳圖1:201:30）、圖幅布置；符合建筑制圖標(biāo)準。三、參考文獻1 .中華人民共和國國家標(biāo)準.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20022 .孫維東主編.土力學(xué)與地基基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社，20033 .中華人民共和國國家標(biāo)準.砌體結(jié)

17、構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50003-2001）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20024 .沈克仁王編.地基與基礎(chǔ).中國建筑工業(yè)出版社，1993四、設(shè)計實例1 .設(shè)計題目某教學(xué)樓為四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用柱下獨立基礎(chǔ)，柱網(wǎng)布置如圖4-7所示，在基礎(chǔ)頂面處的相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合，由上部結(jié)構(gòu)傳來的軸心荷載為680kN,彎矩值為80kNm,水平荷載為10kN。柱永久荷載效應(yīng)起控制作用，柱截面尺寸為350mmx500mm,試設(shè)計該基礎(chǔ)。圖4-7柱網(wǎng)布置圖II2 .工程地質(zhì)情況該地區(qū)地勢平坦，無相鄰建筑物，經(jīng)地質(zhì)勘察：持力層為粘性土（“b=0、”d=1.0）,土的天然重度為18kN/m3,fak=230kN/

18、m2,地下水位在-7.5m處，無侵蝕性，標(biāo)準凍深為1.0m（根據(jù)地區(qū)而定）。3 .基礎(chǔ)設(shè)計確定基礎(chǔ)的埋置深度dd=Z0+200=(1000+200)mm=1200mm根據(jù)GB50007-2002規(guī)定，將該獨立基礎(chǔ)設(shè)計成階梯形，取基礎(chǔ)高度為650mm,基礎(chǔ)分二級，室內(nèi)外高差300mm,如圖4-8所示。圖4-8基礎(chǔ)高度和底板配筋示意確定地基承載特征值fa假設(shè)b0,5m故只需對地基承載力特征值進行深度修正,fafakdm(d0,5)2301.0181.20.5kN/m2242.6kN/m2aakdm確定基礎(chǔ)的底面面積1.21.5FkPk_fa一h1.35m6802m242.6181.353.11m2

19、FkGkMkMegMkFkGk86.5m783.68絕0.4m考慮偏心荷載影響，基礎(chǔ)底面積初步擴大12%,于是_2一_2A1.2A1,23.11m3.73m取矩形基礎(chǔ)長短邊之比l/b=1.5,即l=1.5bA3.73dg1.58m1.5.1.5取b=1.6m則l=1.5b=2.4mA=lxb=2.4X1.6m=3.84m2持力層強度驗算作用在基底形心的豎向力值、力矩值分別為783.68kN680kNAh(680203.841.35)kNVh(80100,65)kNm86.5kNm符合要求。ckmaxFkGk6eo783.6860.112260.21kN/m2Pkmin：-IT-kN/mA13.

20、842.4147.96kN/m21.2fa=1.2義242.6kN/m2=291.12kN/m2Pkx端沂UkN/m22fa=242.6kN/m2_2204.09kN/m故持力層強度滿足要求?；A(chǔ)高度驗算現(xiàn)選用混凝土強度等級C20,HPB235鋼筋,查得混凝土ft=1.1N/mm2=1100kN/m2,鋼筋fy=210N/mm地基凈反力2。pjmaxpmaxG/CL1.35pkmaxA(1.35260.21些1.35GKA203.843.845)kN/m2pjmin314.83kN/m2GpminT1.35Apkmin(1.35147.961.351.35GkA203.841.353.842)

21、kN/mbz22.40.5220.611.61.620.350.612一一2163.3kN/m由圖4-8可知，h=650mm,h0=610mm；下階h二350mm,h01=310mm；az1=1200mm,bz1=800mm。1）柱邊截面bz+2h0=(0.35+2X0.61)m=1.57mF1=171.2kN符合要求。2)變階處截面bz1+2h01=(0.8+2x0.31)m=1.42mFi=143.53kN符合要求?；A(chǔ)底板配筋計算1)計算基礎(chǔ)的長邊方向，I-I截面柱邊地基凈反力Pjipjmin2pjmaxpjmin24059163.3314.83163.3kN/m222.4254.85kN/m2MiAsi-1