课程名称：《土力学与地基基础》
设计题目：墙下条形基础设计
柱下钢筋混凝土独立基础院系：矿业工程学院
专业班级：
学号：
姓名：
指导教师：谢秀芳
2014 年 01月03 日
课程设计任务书
专业班级姓名学号
开题日期：2013 年12 月30 日完成日期：2014年01 月03 日（一）设计的目的
通过本次设计，让学生初步掌握柱下钢筋混凝土独立基础的设计步骤、方法及具体的计算过程。培养从事基础工程浅基础的设计能力
（二）设计要求
⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
⑵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。（三）成绩及评语
指导教师(签章)
年月日
第一部分墙下条形基础课程设计任务书（一）设计题目
设计题目某四层教学楼采用毛石条形基础，，教学楼建筑平面布置图如图1所示。梁L-1截面尺寸为200mm×500mm，伸入墙内240 mm，梁间距为3.3 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 1.2m。由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙∑F1K=(486+2n)kN，山墙∑F2K=(96+2n)kN，内横墙∑F3K=(90+2n)kN，内纵墙∑F4K=(1173+10n)kN。（n为学生学号最后两位数）
（二）设计资料
该地区地形平坦，经地质勘察工程地质情况如图2所示，
地下水位在天然地表下7.5m，水质良好，无侵蚀性。
⑴工程地质条件如图2所示。
⑵室外设计地面-0.6m，室外设计地面标高同天然地面标高。
(3)基础采用M5水泥砂浆砌毛石，标准冻深为1.2m。
墙下条形基础设计步骤
⑴荷载计算 （包括选计算单元、确定其宽度）。
学号后两位，n=16
外纵墙:()kN KN KN F K 518162486)162486(1=?+=?+=∑ 山 墙:()()kN kN kN F K ∑=?+=?+=12816296162962 内横墙:()()∑=?+=?+=kN kN kN F K 12216290162903
内纵墙:()∑=?+=?+=kN kN kN F K 1333)16101173(161011734 外纵墙：取两窗中心线间的距离3.3 m 为计算单元宽度
则m /kN 97.156kN/m 3.3518
3.31k 1k ==∑=
F F 山 墙：取1 m 为计算单元宽度
则m /kN 128m /kN 1128
12k 2k ==∑=
F F 内横墙：取1 m 为计算单元宽度 则m /kN 122m /kN 112213k 3k ==∑=
F F 内纵墙：取两门中心线间的距离8.26m 为计算单元宽度
则m /kN 38.161m /kN .26
81333
.2684k 4k ==∑=
F F ⑵确定基础埋置深度
026.19.095.012.10=???==???ze zw zs d Z Z ψψψ 0574.16.2026.1max min <-=-=-=m h Z d d
说明设计冻深在建筑基底下允许残留冻土层厚度之内。 按经验确定mm Z d )200~100(0min +=
d =Z 0+200 =（1200 +200）mm=1400 mm
⑶确定地基承载特征值f a
假设
b ＜3m ，
因d =1.4m ＞0.5m
故只需对地基承载力特征值进行深度修正
33m m /kN 29.17m /kN 0.9
0.59
.0185.016=+?+?=
γ
⑷确定基础的宽度、高度
1）基础宽度
外纵墙：b 1≥
m 81.0m 4
.12089.22097
.156a 1k =?-=?-h f F γ
山墙：b 2≥
m 66.0m 4
.12089.220128
a 2k =?-=?-h f F γ
内横墙：b 3≥
m 63.0m 4
.12089.220122
a 3k =?-=?-h f F γ
内纵墙：b 4≥
m 84.0m 4
.12089.22038
.161a 4k =?-=?-h f F γ
故取b =1.2m ＜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
0.16m m 31
224.02
2.12=???? ??-=b （符合构造要求）
a
a m k a KP KP d A F p KP 20048.1624.1202.138.161)/(100<=?+÷=+=<γ
查GB50007-2002允许台阶宽高比［b 2/H 0=1/1.25］，则每层台阶的高度为 H 0≥
[]m 2.0m 25
.1/116.0/022==H b b
综合构造要求，取H 0=0. 4m 。
最上一层台阶顶面距室外设计地坪为 （1. 4-0. 4×3）m = 0.2m ＞0.1m 故符合构造要求。（如图2所示）
()[]22m d ak a m /kN 89.220m /kN 5.04.129.176.1196)5.0(=-??+=-+=d f f γη
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 ≤[][]0.32m m 4.025.1/1/002==H H b
又因单侧三层台阶的总宽度为（1.2-0.37）m /2=0.415 m 故取三层台阶的宽度分别为0.115 m 、0.15 m 、0.15 m ，均小于0.2m （符合构造要求）
最上一层台阶顶面距室外设计地坪为
（1.4-0.4×3）m = 0.2m ＞0.1m 符合构造要求。（如图3所示）
⑸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
22m k
k c k 0138.28k N /m
m /kN )4.129.171
2.14.112.12038.161(=?-????+=-+=
-=d A
G F p p p γ
2）下卧层顶面处附加压力
因 Z /b =5.1/1.2=4.25＞0.5，E s1/E s2=10/2=5 故 由GB50007-2002中表5.2.7查得θ=25°则
220z m /kN 61.26m /kN tan25
5.121.2138.28
2.1tan 2=??+?=+=
θz b bp p 3)下卧层顶面处自重压力
2
2cz 116kN/m
6)kN/m 185.016(=?+?=p
4）下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值
33m m /kN 85.17m /kN 6
0.56
185.016=+?+?=
γ
()()[]22m d ak az kN/m 1.196m /kN 5.065.085.170.1895.0=-+??+=-++=z d f f γη 5）验算下卧层的强度
22kN/m 61.142kN/m )11661.26(=+=+cz z p p ＜az f =196.1kN/m 2 符合要求。
⑹绘制施工图（平面图、详图）。（2号图纸一张）
第二部分柱下钢筋混凝土独立基础设计
（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3所示，试设计该基础。试设计该基础。
（二）设计资料
⑴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 kN/m3，地基承载力特征值f ak=230kN/m2，地下水位在-7.5m处，无侵蚀性，标准冻深为1.0m（根据地区而定）。
⑵给定参数
柱截面尺寸为400mm×400mm，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(610+2n)kN，弯矩值为(45+n)kN·m，水平荷载为10kN。（n为学生学号最后两位数）
⑶材料选用
混凝土：采用C20（可以调整）（f t=1.1N/mm2）
钢筋：采用HPB235（可以调整）（f y=210 N/mm2
（三）设计内容
⑴确定基础埋置深度
⑵确定地基承载力特征值
⑶确定基础的底面尺寸
⑷确定基础的高度
⑸基础底板配筋计算
（四）设计要求
⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
⑵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。
⑶设计时间三天。
柱下钢筋混凝土独立基础设计步骤
（一）荷载计算
学号后两位，n=16
F=642kN, M=61kN/2m m , F=10kN
,
（二）确定基础埋置深度d
公式：最小埋置深度：max min h z d d -=
季节性冻土地基的设计冻深：ze zw zs d z z ψψψ???=0 ①计算d z
已知0z =1.0m ，查表知zs ψ=1.00，zw ψ=0.95，ze ψ=0.9 855.09.095.000.11=???=d z m ②计算d
取经验值mm z d )200~100(0min +==1.2m
根据GB50007-2002规定，将该独立基础设计成阶梯形，取基础高度h 为650 mm ，
基础分二级。 （三）确定地基承载特征值f a
m b 3<所以按3m 取值查，故只需对深度进行修正 查表得b η=0.3，d η=1.6 3/17.172
.118
7.05.016m kN m =?+?=
γ
)5.0(-+=d f f m d ak a γη=a kP 23.249)5.02.1(17.176.1230=-??+
（四）确定基础的底面面积
已知：k F =642kN ，a f =249.23a kP ，G γ=203/m kN ，d =1.2m
A ≥d f F G ?-γa k =
285.22
.12023.249642
m =?- 22m 42.3m 85.22.12.1=?=='A A
实际采用基底面积为2242.361.39.19.1m m >=?
（五）持力层强度验算
作用在基底形心的竖向力值、力矩值分别为
kN 64.728kN )2.161.320642(kN 642K K =??+=+=+Ad G F G γ
m kN 5.67m )kN 65.01061(k ?=??+=+=Vh M M
m 093.0m 64.7285.67k k 0==+=k
G F M e < m l 317.069.16==符合要求。
??? ??±+=l e A G F p
0k k kmax
kmin
61= ??? ???±9.1093.06161.364.728 =2
2/56.142/12.261m
kN m kN <1.2f a =a kP 08.29923.2492.1=?
2
kmin kmax k p p p +=
=
a kP 84.201256
.14212.261=+ （六）确定基础的高度 现选用混凝土强度等级C20，HPB235钢筋，查得混凝土f t =1.1N/mm 2=11002/m kN ， 钢筋f y =210 N/mm 225/101.2m kN ?= ①地基净反力 2 2K max max max m /kN 11.320m /kN ).61 32 .161.32035.112.26135.1(35.135.1=???-?=-=- =A G p A G p p k j 2 2K min min min m /kN 06.160m /kN ).61 32 .161.32035.156.14235.1(35.135.1=???-?=- =-=A G p A G p p k j ②柱边截面 h =650mm ，有垫层h 0=40-h =610mm ；下阶h 1=350mm ，h 01=310mm ；1t a =950mm ， 1t b =950mm 。 t b +2 h 0=(0.4+2×0.61)m=1.62m ＜b =1.9m 2 22 2 001m 25.0m 61.024.029.19.161.024.029.12222=??????????? ??---???? ??--=? ? ? ??---??? ??--=h b b b h a l A t t ()()2 20 02m 62.00.61m 61.04.0=?+=+=h h b A t kN 03.80kN 11.32025.0max 11=?==j p A F kN 40.477kN 62.011000.17.07.02t hp =???=A f β＞F 1=80.03kN 符合要求。 变阶处截面 1t b +2 h 01=(0.95+2×0.31)m=1.57m ＜b =1.9m 2 22 2 01101110.29m m 31.0295.029.19.131.0295.029.12222=??????????? ??---???? ??--=? ? ? ??---??? ??--=h b b b h a l A t t ()()2 201 0112m 39.00.31m 31.095.0=?+=+=h h b A t kN 83.92kN 11.32029.0max 11=?==j p A F kN 76.300kN 39.011000.17.07.02t hp =???=A f β＞F 1=92.83kN 符合要求。 （七）底板配筋计算 1）由于基础底面是正方形，只需计算一边即可，I-I 截面 柱边地基净反力 ()()22 m i n j m a x j t m i n jI m /kN 93.256m /kN 06.16011.3209.124.09.106.1602=?? ????-?++=-++=p p l a l p p j ()()()()()()m kN 60.113m kN 93.256320.114.09.124.09.148 1248 12 jI jmax t 2 t I ?=?++?-=++-=p p b b a l M 226 0y I sI mm 38.985mm 6102109.01060.1139.0=???==h f M A II-II 截面： ()()2 2min j max j 1 min jII m /kN 10.280m /kN 06.16011.3209.1295.09.106.1602=??????-?++=-++ =p p l a l p p t j ()()()()()()m kN 60.53m kN 10.28011.32095.09.1295.09.148 12481 2 jII jmax t121II ?=?++?-=++-= p p b b a l M t 226 0y II sII mm 83.914mm 310 2109.01053.609.0=???==h f M A 比较I s A 和II s A ，应按I s A 配筋，在平行于l 方向1.9m 宽度范围内配9φ12@230，符合要求。 （八）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1：20~1：30）、图幅布置；符合《建筑制图标准》。
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