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基础工程课程设计任务书及例题

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2020年4月19日
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《基础工程》课程设计任务书
开题日期： 5月 26 日 完成日期： 6 月 1 日
一、设计目的
经过本次设计，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，并逐步培养从事基础工程浅基础的设计能力。
二、设计内容
（一） 设计题目
柱下钢筋混凝土独立基础
（二） 设计内容
1、确定基础埋深；
2、按持力层承载力特征值确定基础底面尺寸；
3、验算地基变形；
4、基础结构设计：拟定基础剖面尺寸，进行内力分析、强度验算和配筋设计，并满足构造设计要求；
5、绘制基础施工图，包括基础平面图、立面图及配筋图。
三、设计资料
1、 地形
拟建建筑场地平整
2、工程地质资料
自上而下依次为：
①号土层填土：厚约0.5 m，含部分建筑垃圾；
②号土层粉质黏土：厚1.2 m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130 kpa；
③号土层黏土：厚1.5 m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180 kpa；
④号土层，细砂，层厚2.7 m，中密，承载力特征值fak=240 kpa；
⑤号土层，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值fak=300 kpa。
3、岩土设计技术参数
地基岩土物理力学参数如表1所示。

地
层
代
号
土的名称
天然地基土
重度
（γ）
孔隙比
（e）
黏聚力
（c）
内摩
擦角
（Φ）
压缩
系数
( a1-2)
压缩
模量
（Es）
抗压
强度
（frk）
承载力
特征值
（fak）
kN/m³

度

①
杂填土
18

②
粉质粘土
20
0.65
34
13
0.20
10.0

130
③
粘土
19.4
0.58
25
23
0.22
8.2

180
④
全风化
砂质泥岩
21

22
30

0.8
240
⑤
强风化
砂质泥岩
22

20
25

3.0
300
⑥
中风化
砂质泥岩
24

15
40

4.0
620
表1 地基岩土物理力学参数表

4、 水文资料为
地下水对混凝土无侵蚀性；地下水位于地表下1.5 m。
5、 上部结构资料
上部结构为多层全现浇框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置见图1，图中仅画出了1-6列柱子，其余7-10列柱子和4-1列柱子对称。

图1 柱网平面图

6、 上部结构作用：
柱底的荷载效应标准组合值和荷载效应基本组合值分别见表2和见表3。
表2 柱底荷载效应标准组合值
柱号
Fk (kN)
Mk (kN•m)
Vk (kN)
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
1
975
1548
1187
140
100
198
46
48
44
2
1032
1615
1252
164
125
221
55
60
52
3
1090
1730
1312
190
150
242
62
66
57
4
1150
1815
1370
210
175
271
71
73
67
5
1218
1873
1433
235
193
297
80
83
74
6
1282
1883
1496
257
218
325
86
90
83
7
1339
1970
1560
284
242
355
96
95
89
8
1402
2057
1618
231
266
377
102
104
98
9
1534
2140
1677
335
288
402
109
113
106
10
1598
2205
1727
365
309
428
120
117
114

表3 柱底荷载效应基本组合值
柱号
F (kN)
M (kN•m)
V (kN)
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
1
1268

1544
183
130
258
60
62
58
2
1342
2100
1627
214
163
288
72
78
67
3
1418
2250
1706
248
195
315
81
86
74
4
1496
2360
1782
274
228
353
93
95
88
5
1584
2435
1863
306
251
386
104
108
96
6
1667
2448
1945
334
284
423
112
117
108
7
1741
2562
2028
369
315
462
125
124
116
8
1823
2674
2104
391
346
491
133
136
128
9
1995
2783
2181
425
375
523
142
147
138
10
2078
2866
2245
455
402
557
156
153
149

7、 材料：混凝土等级C25～C30，钢筋HRB400。
8、 根据以上所给资料及学生人数，每班划分为3个组。
第1组共15人，基础持力层选用③土层，设计 A轴柱下独立基础；
第2组共15人，基础持力层选用④土层，设计 B轴柱下独立基础；
第3组共15人，基础持力层选用③土层，设计 C轴柱下独立基础。
三、设计成果及要求：
成果：《基础工程》课程设计计算书
（1）设计计算书封面
封面上应写明设计题目、学生姓名、专业、年级、指导教师等信息，且必须打印。
（2）目录及正文
目录及正文格式自定，且必须手写。
要求：
1．计算书按封面、任务书、目录、正文、结束语及参考文献的顺序进行左侧装订。
2．计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
四、参考资料
1．《土力学》（第2版）东南大学等四校合编.中国建筑工业出版社， ；
2．《基础工程》（第2版）华南理工大学等三校合编.中国建筑工业出版社， ；
3.《土力学与基础工程》赵明华 主编. 武汉工业大学出版社， ；
4.《混凝土结构设计》（新1版）白国良 主编. 武汉理工大学出版社， ；
5.《建筑结构荷载规范》（GB50009— ），中国建筑工业出版社， ；
6.《建筑地基基础设计规范》（GB50007— ），中国建筑工业出版社， ；
7．《混凝土结构设计规范》（GB50010— ），中国建筑工业出版社， 。

目 录

柱下独立基础设计 1
1.1选择基础材料 3
1.2选择基础埋置深度 3
1.3地基承载力特征值 4
1.4初步选择基底尺寸 5
1.5验算持力层地基承载力 5
1.6基础高度的确定 6
1.7变阶处抗冲剪验算 8
1.8配筋计算 8
1.9基础配筋大样图 10
结束语 11
参考文献 12
独立基础设计
本人设计资料
本人分组情况为第二组第23号，根据分组要求及参考书柱底荷载效应标准组合值及柱底荷载效应基本组合值选用8题号B轴柱底荷载.
①柱底荷载效应标准值: 。
②柱底荷载效应基本组合值: 。
持力层选用4号全风化砂质泥岩土层，厚2.7米，承载力特征值，框架柱截面尺寸为500mm500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。
1.1选择基础材料
基础采用C25混凝土，HRB335级钢筋，预估基础高度0.8m。
1.2选择基础埋置深度
根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。
拟建厂区地下水对混凝土结构无侵蚀性，地下水位于地表下1.5m。
取基础底面高时最好取至持力层下0.5m，本设计取4号土层为持力层，因此考虑取室外地坪到基础底面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m。由此得基础剖面示意图，如图1.2所示。 修改图上尺寸

图1.2 基础剖面示意图
1.3求地基承载力特征值
根据全风化砂质泥岩，查表得=2.0，=3.0。
基底以上土的加权平均重度为：

由于持力层为粘土，地基承载力特征值为：
持力层承载力特征值（先不考虑对基础宽度修正值）为

上式d按室外地面算起。
1.4初步选择基底尺寸
取柱底荷载标准值：
计算基础和回填土重时的基础埋置深度为

基础底面积为

由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即

初步选定基础底面积，且b=2.4m3m不需要再对 进行修正。
1.5验算持力层地基承载力
基础和回填土重为

偏心距

，满足要求。
基底最大压应力：
Pmax=(2057+335.5)／7.2＊(1+60.15/3)=432<1.2`````
1.6计算基底反力
取柱底荷载效应基本组合设计值：

静偏心距为：

基础边缘处的最大和最小净反力为：

1.7基础高度的确定
柱边基础截面抗冲切验算（见图1.3）

（a）

（b）
图1.3 冲切验算简图
（a）柱下冲切 （b）变阶处冲切
取l=3m,b=2.4m, ,初步选定基础高度h=800mm，分两个台阶，每阶段高度均为500mm。，则取
。
取=2.0m。因此，可得

因为偏心受压，，冲切力：

抗冲切力为

因此满足要求。
1.8变阶处抗冲剪验算
由于有
则取
因此取，

冲切力为

抗冲切力为

因此满足要求。
1.9配筋计算
选用HPB335钢筋，。
1) 基础长边方向
对于Ⅰ-Ⅰ截面，柱边净反力为

悬臂部分净反力平均值为

弯矩为

钢筋的面积为

对于Ⅲ-Ⅲ截面（变阶处），有

弯矩为

钢筋的面积为

因此比较和，应取配筋，实际配，则钢筋根数为

2) 基础短边方向
因为该基础受单向偏心荷载作用，因此，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取

与长边方向的配筋计算方法相同，对于
Ⅱ-Ⅱ截面（柱边）的计算：
弯矩为

Ⅳ-Ⅳ截面（变阶处）的计算：
弯矩为

因此，按在短边方向配筋，实际配钢筋根数为

1.10基础配筋大样图
基础配筋大样图如图A3图纸01所示。修改图样

图1.4 基础配筋示意图

结束语
本次课程设计即将告一段落，在此两周里，经过同学和老师的帮助，还有自己的努力终于完成了此次课程设计的任务，可能课程设计的结果会差强人意，但在其中的过程中，学到的知识量却是令人欣慰的。
课程设计本身就是一项理论与实际相结合的过程，与平时的课后作业相比，需要更多的知识积累与运用。同时我们越是认真负责的对待，我们在这个过程中收获得就越多。相对于我自己而言，刚刚开始做的时候会有很多顾忌，生怕会应该前期的错误会引起后面的大麻烦，从而要求我细心处理每一个细节问题，包括荷载的取值，基础的埋深等等，经过与同学的探讨，加深了自己对那些原来有疑惑的知识点的理解，越做到后面，计算步骤就越熟练，计算速度也就越快。可能这是完成一个任务的普遍规律，由浅而深，由生到熟的过程。
与此同时，这次的课程设计也是一次知识的总结，剪力计算、弯矩计算等这些大一大二学过的知识点，这次有得到了一次演练。地基承载力、基底压力等是这学期学的新内容，在这次的设计中也大量运用了这些知识。
总之，不论在现在还是以后，认认真真完成每一项自己应该完成的任务，不但是对别人负责也是对自己的一次考验。
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- ），北京：中国建筑工业出版社， ；
[2] 赵明华主编，《土力学与基础工程》，武汉：武汉理工大学出版社， 。