地基基础设计实例

1、地基基础课程设计 墙下条形基础课程设计 一、墙下条形基础课程设计任务书 （一）设计题目 某教学楼采用毛石条形基础，教学楼建筑平面如图4-1所示，试设计该基础 y f fJf . ji.fit：j l 1 |zJJ r 丄 主 H ai_il b 匚 J IJ l 卫 1 T lL 1 1 _ 1. 二 JH 一 莖 n. : 曲 1h n I 1 z 匚 3 - m 2 r 3333 1 1 - |药DO 13D3 333C : I 3 j：iOC 1| :no; I 31W 丄叫 5 ,E3 TiOZ 1 l| II 户匚:； 1 1 T* 1 r l j) 、 1 ; i艺 11 图4-1

2、平面图 （二）设计资料 工程地质条件如图4-2所示。 杂填土 丫 = 16KN/m 粉质粘土 Y = 18KN/m b =0.3 d =1.6 Es=10MPa fk =196KN/m 图4-2工程地质剖面图 淤泥质土 Es = 2MPa fk =88KN/m 室外设计地面-0.6m，室外设计地面标高同天然地面标高。 由上部结构传至基础顶 面的竖向力值分别为 外纵墙刀FiK=558.57kN ,山墙刀 F2K=168.61kN，内横墙刀 F3K=162.68kN，内纵墙刀 F4K=1533.15kN。 基础采用两种方案:(1)采用M5水泥砂浆砌毛石；(2)采用水泥砂浆 M5,砌MU10 砖基础

3、。标准冻深为1.20m。 (三) 设计内容 荷载计算(包括选计算单元、确定其宽度)。 确定基础埋置深度。 确定地基承载力特征值。 确定基础的宽度和剖面尺寸。 软弱下卧层强度验算。 (四) 设计要求 计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。 (2) 绘制施工图(两种方案的基础平面图和基础剖面图) (3) 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。 二、墙下条形基础课程设计指导书 （一）荷载计算 1. 选定计算单元 对有门窗洞口的墙体，取洞口间墙体为计算单元；对无 门窗洞口的墙体，则可取1m为计算单兀（在计算

4、书上应表示出来）。 2. 荷载计算计算每个计算单元上的竖向力值（已知竖向力值除以计算单元宽度） （二）确定基础埋置深度d GB50007-2002规定 dmin=Zd-hmax或经验确定 dmin=Zo+ （100200） mm。 式中 Zd设计冻深，Zd= Z0 书zs 书zw 书ze； Z0标准冻深； 书zs土的类别对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-1; 书zw 土的冻胀性对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-2; 书ze 环境对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-3; （三）确定地基承载力特征值fa fa = fak ZbY（b 3）+SYm（d 0.5） 式中 fa修正后的地

5、基承载力特征值（kPa）； fak地基承载力特征值（已知）（kPa）； n、n基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（已知）； 丫一一基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度（kN/m 3）； 丫 m基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）； b基础底面宽度（m）,当小于3m按3m取值，大于6m按6m取值； d基础埋置深度（m）。 （四）确定基础的宽度、高度 Fk b fa - h Ho 乂込 2tan : b2 2 / H 0 1 Fk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（ 为柱下独立基础时，轴向力算至基础顶面，当为墙下条形基础时，取 式中 kN）。

6、当 1m长度内的轴向力 （kN/m ）算至室内地面标高处； 当有地下水时，取丫/ m）。 3 丫 一一基础及基础上的土重的平均重度，取丫 =20 kN/m ； 3 =20-9.8=10.2 kN/m3 ； h计算基础自重及基础上的土自重 Gk时的平均高度（ b2基础台阶宽度（m）； H0 基础咼度（m）。 （五）软弱下卧层强度验算 如果在地基土持力层以下的压缩层范围内存在软弱下卧层，则需按下式验算下卧层顶 面的地基强度，即 az PzPcz w f 式中Pz相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力值 （kPa）； pcz软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值（kPa）； faz软弱下卧

7、层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)。 三、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 50007-2002).北京：中国建 筑工业出版社，2002 2.孙维东主编.土力学与地基基础.北京：机械工业出版社，2003 3中华人民共和国国家标准.砌体结构设计规范(GB50003-2001).北京：中国建筑工 业出版社，2002 4.沈克仁王编.地基与基础.中国建筑工业出版社，1993 四、设计实例 1. 设计题目 某四层教学楼，平面布置图如图 4-1所示。梁L-1截面尺寸为 200mmx 500mm，伸入墙内240 mm，梁间距为3.3 m，外墙及山墙的厚度为 370

8、 mm，双 面粉刷，本教学楼的基础米用毛石条形基础，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 刀FiK=558.57kN,山墙刀F2K=168.61kN，内横墙刀F3K=162.68kN, 内纵墙刀 F4K=1533.15kN。 2. 工程地质情况 该地区地形平坦，经地质勘察工程地质情况如图4-2所示， 地下水位在天然地表下8.5m，水质良好，无侵蚀性。 3. 基础设计 荷载计算 1）选定计算单元取房屋中有代表性的一段作为计算单元。如图4-3所示。 外纵墙：取两窗中心间的墙体。 内纵墙：取一轴线之间两门中心间的墙体。 山墙、横墙：分别取1 m宽墙体。 丄I* .Ifl

9、:丄 fIf Jl - 斗 ?：l：r h 1 rsrj 1 :rtco 1| JUC pyx 11 IX： 1 1 1 1 1 1 1 图4-3墙的计算单元 2）荷载计算 外纵墙：取两窗中心线间的距离 3.3 m为计算单元宽度 贝U F1k丘 二 558.57 kN/m =169.26kN /m 3.33.3 山墙：取1 m为计算单元宽度 贝U F2k =二 168.61 kN / m 二 168.61kN / m 1 1 内横墙：取1m为计算单元宽度 则 F3k 二- 162.68 kN /m =162.68kN /m 1 1 内纵墙：取两门中心线间的距离 8.26m为计算单元宽度 贝 q

10、 F4k =汗你=1533.15 kN /m =185.61kN /m 8.26 8.26 确定基础的埋置深度d d=Z0+2OO = (1200 +200) mm=1400 mm 确定地基承载特征值fa 假设bv3m,因d=1.4m0.5m故只需对地基承载力特征值进行深度修正 即16x0.5+180.9“，3 ccz/ 3 mkN / m =17.29kN/m 0.5 0.9 fa=fakd m(d-0.5) = 196 1.6 17.29 1.4 -0.5 kN / m220.89kN / m2 确定基础的宽度、高度 1)基础宽度 外纵墙: F ik 山墙: b1兰169.26 m= 0.

11、877 m fa Yxh220.89 20X1.4 F2k 内横墙: 、2K168.61ca b2=km = 0.874m fa -Txh 220.89 -20 x1.4 F3k 3k162.68 b33km = 0.843m fa Yxh220.89 20X1.4 F 4k b44k185.61 m = 0.962m fa Y xh 220.89 20 汉 1.4 故取b=1.2mv 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 1 20 24 1 1.224卜丄m = 0. 16m（符合构造要求） 3 查GB500

12、07-2002允许台阶宽高比b2/H0=1/1.5,则每层台阶的高度为 H0b 0.16 m = 0.24m b2 / H J 1/1.5 综合构造要求，取H0=O. 4m。 最上一层台阶顶面距室外设计地坪为 （1.4-0. 4X 3） m = 0.2m 0.1m 故符合构造要求。（如图4-4所示） 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 b2/H0 H0 = 1/1.5 0.4m =0.267m 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

13、（符合构造要求） 最上一层台阶顶面距室外设计地坪为 内纵墙: b2 = 0.1m符合构造要求。（如图4-5所示） ffl1 們Ti 广也广fiTl 图4-4内墙基础详图 图4-5外墙基础详图 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 Po Pk - Pc Fk +Gkd m u 185.6120 1.2 1 1.4 1.2 2 -17.29 1.4)kN/m2 1 5 8. 47k N/m 2)下卧层顶面处附加压力 因 Z/b=4.1/1.2=3.40.5, Es1/Es2=10/2=5 故由 GB50007-2002中表 5.2.7查得 9 =25。贝U Pz bp b

14、 2ztan) 1.2 158.47 1.22 4.1 tan25 -kN / m 2 = 37.85kN /m 3）下卧层顶面处自重压力 Pcz =(16 0.518 5)kN/m 二 98kN/m 4）下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值 0.5 5 16 0.5 18 5kN /m3 =17.82kN/m3 faz = fakd m d z -0.5 = 88 1.0 17.820.5 5 -0.5 kN /m 177.1kN/m 2 算下卧层的强度 pz pcz =(37.85 98)kN/m 2 =135.85kN/m 2 v faz=177.1kN/m2 符合要求。 第二部分柱下钢

15、筋混凝土独立基础设计 一、柱下钢筋混凝土独立基础设计任务书 （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4-7所示， 试设计该基础。 （二）设计资料 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fak=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）。 给定参数 柱截面尺寸为350mmx 500mm，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680kN，弯矩值为80kN m,水平荷载为10kN。 材料选用 混凝土：采用C2

16、0 （可以调整）（ft=1.1N/mm2） 钢筋：采用HPB235 （可以调整）（fy=210 N/mm2） （三）设计内容 确定基础埋置深度 确定地基承载力特征值 确定基础的底面尺寸 确定基础的高度 基础底板配筋计算 （四）设计要求 计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。 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。 设计时间五天。 二、柱下钢筋混凝土独立基础课程设计指导书 （一）确定基础埋置深度d同前所述 （二）确定地基承载特征值fa同前所述 fa = fak +HbY（b 3）十力dYm（d 0.

17、5） （二）确定基础的底面面积 Fk A fa - h 式中各符号意义同前所述 Fk Gk A W fa （四）持力层强度验算 kmax Pkmin 式中pk相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）； Pkmax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）； Pkmin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）； Fk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）； Gk基础自重和基础上的土重（kN）; A基础底面面积（m）; e0偏心距（m）; fa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

18、基础的高度 Fl 0.7 Php ftamh。 式中 Fl相应于荷载效应基本组合时作用在 Al上的地基土净反力设计值（kN）; B hp受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，B hp取 1.0;当大于等于2000mm时，B hp取0.9,其间按线性内插法取用； ft 混凝土轴心抗拉强度设计值（kPa）； am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 代一 0.9ho fy M - Mi 式中 0.9h。fy Asi、Asli Mi、Mii Mii 12 = （l az ） （2b + bz Kpjmax + Pji） 4

19、8 1 2 （b bz）（2l+azIpjma*Pjmih 48 分别为平行于l、b方向的受力钢筋面积（m2）； 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）； fy钢筋抗拉强度设计值（N/mm2）； Pjmax、Pjmin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）； pjl、Pjll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)； az、bz分别为平行于基础长边和短边的柱边长(m)； 三、参考文献 1中华人民共和国国家标准建筑地基基础

20、设计规范(GB 50007-2002).北京：中国建 筑工业出版社，2002 2. 孙维东主编.土力学与地基基础.北京：机械工业出版社，2003 3中华人民共和国国家标准.砌体结构设计规范(GB50003-2001).北京：中国建筑工 业出版社，2002 4.沈克仁王编.地基与基础.中国建筑工业出版社，1993 四、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 4-7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 x 500m

21、m，试设计该基础。 T 1 1 r 1 = 1 150C ii 3 1 - IPD 1 1500 (3/(1C5)(6) (巧 (9)13 图4-7柱网布置图 * 丄.：H 1：； 9 一一 ini p 1 :i:, 1 680 2 2 m = 3.11m Fk G 86.5 783.68 m = 0.11m v -1 2.4m 二 0.4m 图4-8基础咼度和底板配筋示意 符合要求。 p驚=口！ 1士姮卜783鱼仁竺空kN/m A= l X b=2.4X 1.6 m=3.84 m 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 Fk Gk =680kN Ah =(68020 3.84

22、 1.35)kN =783.68kN Mk =M Vh =(80 10 0.65)kN m =86.5kN m =260.21kN/m2 A l I 丿 3.84 i 24 丿147.96kN/m2 2 2 v 1.2fa=1.2X 242.6kN/m =291.12kN/m Pkmax * pkmin pk=T 2 v fa=242.6kN/m2 故持力层强度满足要求。 基础高度验算 现选用混凝土强度等级 2 fy=210 N/mm。 地基净反力 260.21147.96 kN/m204.09kN/m2 C20, HPB235 钢筋，查得混凝土 ft=1.1N/mm2=1100 kN/m2，

23、钢筋 P j max 二 p max A 35Pkmax = (1.35 260.21 - 1.35Gk A 1.35 20 3.84 1.35、2 )kN / m 3.84 P j min = 314.83kN /m2 G -Pmin1 .35 pk A 1.35Gk A 1.35x20 x3.84 x 1.352 = (1.35 147.96)kN/m2 min 3.84 2 =163.3kN /m 由图 4-8 可知，h=650mm, h=610mm；下阶 h1=350mm, h01=310mm； az1=1200mm, bz1=800mm。 1)柱边截面 bz+2 h0=(0.35+2

24、X 0.61)m=1.57mv b=1.6m 了 2.4 0.5 1.6 0.35 1 - 0.61 产 1.6 -0.61 1 r 代2 2 丿 F1=171.2kN 符合要求。 2)变阶处截面 bz什2 h01=(0.8+2 x 0.31)m=1.42mv b=1.6m 2.4 1 2 Y 1.6 0.8 -0.311.6 - -0.31 | m II. 2 2 ) 2 2 丿 rar-h01-K 也h Y 22讥 =0.4559m 2 =0.8 0.310.31m =0.3441m2 R = A Pj max =0.4559 314.83kN =143.53kN 0.7 “p ft A2

25、 =0.7 1.0 1100 0.3441kN =264.96kN Fi=143.53kN 符合要求。 基础底板配筋计算 1)计算基础的长边方向，1-1截面 柱边地基净反力 PjI pj m i n laz 21 二 163.3 空 05 314.83-163.3 kN/m2 _2 2.4 -254.85kN/m2 1 2 = -az ) (2b +bz【Pjmax + PjI ) 48 1 2 2.4 -0.52 1.6 0.35 314.83254.85 kN m 48 m 152.1 10622 mm = 1319.28mm 0.9 210 610 =152.1kN AsI _ MI 0

26、.9fyh III-III 截面: PjIII l p j min - 2l 24+122 二 163.3314.83-163.3 kN/m2 IL2 2.4 = 276.95kN/m2 1 2 =48 l az1 2b bz1 Pjmax PjIII 二2.4 -1.2 2 2 1.6 0.8 314.83 276.95 kN m 48 = 71.01kN Mm 0.9 fyh (Pjmax pj min ) m 71.01 10622 mm =1211.98mm 0.9 210 310 比较Asi和Asiii，应按 AsI配筋， Asiii 在平行于 I方向1.6m宽度范围内配 12 12140 2 2 (As=1356mm 1319.28mm )。 2)计算基础的短边方向， M ii 1 b - bz $ 2l 48 II-II az 截面 -p jmax p jmin 1 2 1.6 - 0.352 2.4 0.5 314.83 16