2019级《地基基础结构设计》课程设计任务书-7页word资料

《地基基础结构设计》课程设计任务书
一、课程设计的教学目的
通过本课程设计，使学生掌握基础结构设计的理论知识和应用条件，明确理论的假定条件，掌握理论的适用范围；能够选择和运用相关规范，初步选择基础方案，进行基础结构设计；能够绘制和识读基础结构施工图，增强解决工程实际问题的能力。

在设计中，树立作为工程技术和管理人员应有的职业道德、责任意识和敬业务实精神；培养团队协作精神、沟通交流能力、科学的工作态度和严谨的工作作风，并具有环保意识和开拓精神。

二、课程设计的内容和要求
（一）设计题目
某教学楼为多层现浇钢筋混凝土框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。

柱网布置如图所示，试设计该基础。

（二）设计资料
（1）工程地质条件
该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察，工程地质资料：自上而下依次为：
①杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾；
②粉质粘土：厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130KN/m2；
③粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=210KN/m2；
④全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值fak=230KN/m2；
⑤强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值fak=300KN/m2；
⑥中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值fak=620KN/m2；
地基岩土物理力学参数表表1
地
天然地基土
重度孔隙比凝聚力内摩压缩压缩抗压承载力
层代号土
名
（γ）（e）（c）擦角
（Φ）
系数
(a1-2)
模量
（Es）
强度
（frk）
特征值
（fak）KN/m³KPa度1
MPa MPa MPa KPa
①杂填土18
②粉质粘土20 0.65 34 13 0.20 10.0 130
③粘土19 0.58 25 23 0.22 8.2 210
④全风化砂
质泥岩
20 22 30 0.8 230
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
水文资料为：地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位深度位于地表下1.5m。

（2）给定参数
柱截面尺寸为500mm×500mm，上部结构作用在柱底的荷载标准值见表2，上部结构作
用在柱底的荷载效应基本组合设计值见表3：
柱底荷载标准值表2
题号
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 181
5 1370 210 175 271 71 73 67
5 1218 1873 1433 235 193 297 80 83 74
6 1282 1883 1496 25
7 21
8 325 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
柱底荷载效应基本组合设计值表3
题号
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 2019 1544 183 130 258 60 6
2 58
2 1342 2100 1627 214 16
3 288 72 78 67
3 1418 2250 1706 248 195 315 81 86 74
4 1496 2360 1782 274 228 353 93 9
5 88
5 1584 2435 1863 30
6 251 386 104 108 96
6 166
7 244
8 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
（3）材料选用混凝土等级Ｃ25~C30，钢筋Ⅰ、Ⅱ级。

（4）根据以上所给资料分组设计，具体分组根据学生人数考虑。

学生根据所在组号和题号，完成基础结构设计。

（三）设计内容
（1）确定基础埋置深度
（2）确定地基承载力特征值
（3）确定基础的底面尺寸
（4）对基础进行结构内力分析、强度计算
（5）确定基础的高度
（6）基础底板配筋计算、并满足构造设计要求
（7）编制设计计算书
（8）绘制基础结构施工图（含平面图、详图），提出必要的技术说明。

三、课程设计成果形式及要求
（1）计算书要求：书写工整、数字准确、图文并茂。

（2）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。

四、课程设计的考核
按照学生所提交的设计计算书、施工图及答辩情况，由指导教师进行评分。

评分等级分五级：优秀、良好、中等、及格、不及格。

评分标准：
优秀：计算书工整，条理性好，计算结果准确无误；施工图符合制图标准要求，正确反映设计结果，布图合理，图面整洁；答辩正确，学习态度认真。

良好：计算书工整，条理性好，计算结果大部分准确无误；施工图符合制图标准要求，布图较合理，图面较整洁；答辩基本正确，学习态度认真。

中等：计算书较工整，计算结果基本正确；施工图基本符合制图标准要求，布图较合理，图面较整洁；答辩基本正确，学习态度较认真。

及格：计算书内容基本完整，计算结果无原则性错误；施工图基本符合制图标准要求，图面还算整洁；在老师的提示下答辩基本正确，学习态度一般。

不及格：下列情况之一均属不及格：没有完成设计任务；计算书错误较多；图纸不符合制图标准要求；不能正确回答老师提出的问题；学习态度差，有抄袭现象。

五、主要参考文献
1.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB 50007-2019）. 北京：中国建筑工业出版社，2019
2.孙维东主编. 土力学与地基基础. 北京：机械工业出版社，2019
3.中华人民共和国国家标准. 砌体结构设计规范（GB50003-2019）. 北京：中国建筑工业出版社，2019
六、工作计划及进度
第一天上午：布置设计任务书，设计指导。

第一天~第三天：编制设计计算书 第四天：绘制施工图纸
第五天：答辩并上交课程设计成果
《地基基础结构设计》课程设计指导书
地基基础结构设计是建筑工程结构设计的重要组成部分，必须根据上部结构条件（建筑物的用途和安全等级、建筑布置、上部结构类型等）和工程地质条件（建筑场地、地基岩土和气候条件等），结合考虑其他方面的要求（工期、施工条件、造价和节约资源等），合理选择地基基础方案，因地制宜，精心设计，以确保建筑物和构筑物的安全和正常使用。

基础设计可按下列步骤进行：
( 1 ）选择基础的材料、类型，进行基础平面布置； ( 2 ）选择地基持力层；
( 3 ）地基承载力验算，确定基础底面尺寸； ( 4 ）地基变形验算； ( 5 ）基础结构设计；
( 6 ）基础施工图绘制，并提出必要的技术说明。

（一） 确定基础埋置深度d 同前所述 （二）确定地基承载特征值f a 同前所述
（三）确定基础的底面面积
A ≥h
f F ⨯-γa k
式中各符号意义同前所述
（四）持力层强度验算
⎪⎭⎫ ⎝⎛±+=l e A G F p 0k k k max
k min
61≤1.2f a 2
k min
k max k p p p +=≤f a
式中 p k ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)；
p kmax ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值(kPa)； p kmin ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最小压力值(kPa)； F k ——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值kN)； G k ——基础自重和基础上的土重(kN)； A ——基础底面面积(m 2)； e 0——偏心距(m)；
f a ——修正后的地基承载力特征值(kPa)； l ——矩形基础的长度(m)。

（五）确定基础的高度
F l ≤0.70m t hp h a f β
式中F l——相应于荷载效应基本组合时作用在A l上的地基土净反力设计值(kN)；
βhp——受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取
1.0；当大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用；
f t——混凝土轴心抗拉强度设计值(kPa)；
a m——冲切破坏锥体最不利一侧计算长度(m)；
h0——基础冲切破坏锥体的有效高度(m)。

（六）底板配筋计算
式中A sI、A sII——分别为平行于l、b方向的受力钢筋面积(m2)；
M I、M II——分别为任意截面I-I 、II-II处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值(kN·m)；
l、b——分别为基础底面的长边和短边(m)；
f y——钢筋抗拉强度设计值(N/mm2)；
p jmax、p jmin——相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地
基净反力设计值（kPa）；
p jI、p jII——任意截面I-I 、II-II处相应于荷载效应基本组合时的基础底面地基净反力设计值（kPa）；
a z、
b z——分别为平行于基础长边和短边的柱边长(m)；
（七）绘制施工图（2号图纸一张，如不够可另附一张A3图纸）
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》。

（八）、设计实例
1.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2-1所示，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，由上部结构传来的轴心荷载为680kN，弯矩值为80kN·m，水平荷载为10kN。

柱永久荷载效应起控制作用，柱截面尺寸为350mm×500mm，试设计该基础。

图2-1柱网布置图
2.工程地质情况
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（ηb =0、ηd =1.0），土的天然重度为18 kN/m 3，f ak =230kN/m 2，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）。

3.基础设计
⑴确定基础的埋置深度d
d =Z 0+200 =（1000 +200）mm=1200 mm
根据GB50007-2019规定，将该独立基础设计成阶梯形，取基础高度为650 mm ，基础分二级，室内外高差300mm ，如图2-2所示。

⑵确定地基承载特征值f a
假设b ＜3m,因d =1.2m ＞0.5m 故只需对地基承载力特征值进行深度修正, ()[]22m d ak a m /kN 6.242m /kN 5.02.1180.1230)5.0(=-⨯⨯+=-+=d f f γη ⑶确定基础的底面面积
A ≥22a k
m 11.3m 35
.1186.242680
=⨯-=⨯-+h f P F k γ 考虑偏心荷载影响，基础底面积初步扩大12%，于是 取矩形基础长短边之比l/b =1.5，即l =1.5b 取b=1.6 m 则l =1.5b =2.4 m
A = l ×b =2.4×1.6 m=3.84 m 2
⑷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 符合要求。

＜1.2f a =1.2×242.6kN/m 2=291.12kN/m 2 ＜f a =242.6kN/m 2 故持力层强度满足要求。

⑸基础高度验算
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=1100 kN/m 2，钢筋f y =210 N/mm 2。

地基净反力
图2-2基础高度和底板配筋示意
由图4-8可知，h =650mm ，h 0=610mm ；下阶h 1=350mm ，h 01=310mm ；a z1=1200mm ，
b z1=800mm 。

1) 柱边截面
b z +2 h 0=(0.35+2×0.61)m=1.57m ＜b =1.6m kN 2.171kN 83.3145438.0max 11=⨯==j p A F
kN 91.450kN 5856.011000.17.07.02t hp =⨯⨯⨯=A f β＞F 1=171.2kN
符合要求。

2) 变阶处截面
b z1+2 h 01=(0.8+2×0.31)m=1.42m ＜b =1.6m
kN 96.264kN 3441.011000.17.07.02t hp =⨯⨯⨯=A f β＞F 1=143.53kN
符合要求。

⑹基础底板配筋计算
1）计算基础的长边方向，I-I 截面 柱边地基净反力 III-III 截面：
比较A sI 和A SIII ，应按A sI 配筋，在平行于l 方向 1.6m 宽度范围内配12φ12@140（A s =1356mm 2>1319.28mm 2）。

2) 计算基础的短边方向，II-II 截面 Ⅳ-Ⅳ截面
比较A sII 和A SIV ，应按A sII 配筋，但面积仍较小，故在平行于b 方向2.4m 宽度范围内按构造配12φ10@200（A s =942mm 2>715.5mm 2）。

（7）绘制施工图。