基础工程课程设计任务书及例题

《基础工程》课程设计任务书开题日期：2014年5月26 日完成日期：2014年 6 月 1 日一、设计目的通过本次设计，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，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f ak=130 kpa；③号土层黏土：厚1.5 m，可塑，稍湿，承载力特征值f ak=180 kpa；④号土层，细砂，层厚2.7 m，中密，承载力特征值f ak=240 kpa；⑤号土层，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值f ak=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。

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（E s）抗压强度（f rk）承载力特征值（f ak）kN/m³KPa度1MPa MPa MPa KPa①杂填土18②粉质粘土20 0.65 34 13 0.20 10.0 130③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 6206、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表3 柱底荷载效应基本组合值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，2009；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，2009；3.《土力学与基础工程》赵明华主编. 武汉工业大学出版社，2003；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，2011；5.《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012），中国建筑工业出版社，2012；6.《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011），中国建筑工业出版社，2011；7．《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010），中国建筑工业出版社，2010。

目录柱下独立基础设计 (1)1.1选择基础材料 (6)1.2选择基础埋置深度 (6)1.3地基承载力特征值 (7)1.4初步选择基底尺寸 (7)1.5验算持力层地基承载力 (8)1.6基础高度的确定 (9)1.7变阶处抗冲剪验算 (11)1.8配筋计算 (11)1.9基础配筋大样图 (13)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:KN V m KN M KN F K K K 104,266,2507=⋅== 。

②柱底荷载效应基本组合值: KN V m KN M KN F 136,346,2674=⋅==。

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Kpa f ak 240=，框架柱截面尺寸为500mm ⨯500mm ，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，所以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a f根据全风化砂质泥岩，查表得b η=2.0，d η=3.0。

基底以上土的加权平均重度为：3/5.185.05.12.15.0)1021(5.0)104.19(5.1)1020(2.0201185.0m KN m =+++-⨯+-⨯+-⨯+⨯+⨯=γ由于持力层为粘土，地基承载力特征值为：Kpa f ak 240= 持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度修正值）为Kpa d f f m d ak a 6.417)5.07.3(5.180.3240)5.0(=-⨯⨯+=-+=λη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：KN V m KN M KN F K K K 104,266,2057=⋅== 计算基础和回填土重K G 时的基础埋置深度为m d 43.3)65.32.3(21=+=基础底面积为200.67.3206.4172057m d f F A G a K =⨯-=-=γ由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即202.70.62.12.1m A A =⨯==初步选定基础底面积22.734.2m bl A =⨯==，且b=2.4m ≤3m 不需要再对a f 进行修正。

1.5验算持力层地基承载力基础和回填土重为KN dA G G K 5.3352.7)2.21043.320(=⨯⨯-⨯==γ偏心距5.0615.05.33520578.0104266=≤=+⨯+=+=lm G F M e K K K KK min P 0>，满足要求。

基底最大压应力：KN f KN l e A G F P a K K K 92.2682.137.256)316.061(4.844.3491282)61(max =<=⨯++=++=Pmax=(2057+335.5)／7.2＊(1+6⨯0.15/3)=432KN <1.2````` 1.6计算基底反力取柱底荷载效应基本组合设计值：KN V m KN M KN F 136,346,2674=⋅==静偏心距为：m N M e k 17.026748.01363460=⨯+==基础边缘处的最大和最小净反力为：Kpa l e lb F P ko 7.4971.245maxmin )317.061(2.72674)61(=⨯±=±=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, m a m b a c c t 5.0,5.0===,初步选定基础高度h=800mm ，分两个台阶，每阶段高度均为500mm 。

)(750220408000有垫层mm h =--=，则取 m m h a a t b 4.20.275.025.020<=⨯+=+=。

取b a =2.0m 。

因此，可得mm a a a b t m 1250220005002)(=+=+=因为偏心受压，Kpa p p n 7.497max ==取，冲切力：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=200max ,)22()22(h b b b h a l p F c c n lKN 3.577)75.025.024.2(4.2)75.025.023(7.4972=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---⨯--⨯= 抗冲切力为KN KN h a f m t hp 3.57744.83375.025.11027.10.17.07.030>=⨯⨯⨯⨯⨯=β 因此满足要求。

1.8变阶处抗冲剪验算由于有,35050400,5.1,2.120111mm h m a m b b a t =-=====则取m m h a a t b 4.29.17.02.12011<=+=+=所以取m a b 9.11=，m a a a b t m 55.129.12.121=+=+=冲切力为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=2011011max ,)22()22(h b b b h a l p F n l KN 7.446)35.022.124.2(4.2)35.025.123(7.4972=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---⨯--⨯= 抗冲切力为KN KN h a f m t hp 7.4463.48235.055.11027.10.17.07.030>=⨯⨯⨯⨯⨯=β因此满足要求。

1.9配筋计算选用HPB335钢筋，2/300mm N f y =。

1) 基础长边方向对于Ⅰ-Ⅰ截面，柱边净反力为 )(2min ,max ,min ,,n n l n I n p p la l p p -++= Kpa 5.392)1.2457.497(325.031.245=-⨯⨯++= 悬臂部分净反力平均值为Kpa p p I n n 1.445)5.3927.497(21)(21,max ,=+=+弯矩为)2())(2(2412,max ,1c c I n n b b a l p p M +-+= m KN ⋅=+⨯⨯-⨯⨯=3.614)5.04.22()5.03(1.4452412 钢筋的面积为 2601,6.30337503009.0103.6149.0mm h f M A y I S =⨯⨯⨯== 对于Ⅲ-Ⅲ截面（变阶处），有)(2min ,max ,1min ,3,n n n n p p la l p p -++= Kpa 6.434)1.2457.497(325.131.245=-⨯⨯++= 弯矩为 )2())(2(241121,max ,3b b a l p p M I n n +-+=m 5.244)2.14.22()5.13(6.4342412⋅=+⨯⨯-⨯⨯=KN 钢筋的面积为 26033,3.25873503009.0105.2449.0mm h f M A y S =⨯⨯⨯== 因此比较3s A 和1s A ，应取1s A 配筋，实际配200@16φ，则钢筋根数为1612003000=+=n 220.321716164mm A S =⨯⨯=π2) 基础短边方向 因为该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取Kpa p p p n n n 4.371)1.2457.497(21)(21min ,max ,=+=+= 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)2()(24122c c n a l b b p M +-= Kpa 1.363)5.032()5.04.2(4.3712412=+⨯⨯-⨯⨯= 260122,1.17937503009.0101.3639.0mm h f M A y S =⨯⨯⨯== Ⅳ-Ⅳ截面（变阶处）的计算：弯矩为)2()(2411214a l b b p M n +-= Kpa 1.167)5.132()2.14.2(4.3712412=+⨯⨯-⨯⨯= 260144,3.17683503009.0101.1679.0mm h f M A y S =⨯⨯⨯== 因此，按2s A 在短边方向配筋，实际配150@12φ钢筋根数为2111503000=+=n 2221.1793237521124mm mm A S >=⨯⨯=π1.10基础配筋大样图基础配筋大样图如图A3图纸01所示。