2009级《地基基础结构设计》课程设计任务书

2009级《地基基础结构设计》课程设计任务书《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地表1层代号土名天然地基土承载力特征值内摩擦角（Φ压抗压缩缩压系数模强(a1-量度2)（E（fr（fs）k）ak）重度（γ）（e）孔隙比凝聚力（c））KN/m³度杂填土18201粉质粘土0.34252220130.2010.0365020.粘土192022230.228.21580全风化砂质泥岩强风化砂质泥岩023025.38033.000（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（GB50007-2002）.北京：中国建筑工业出版社，20022.孙维东主编.土力学与地基基础.北京：机械工业出版社，20033.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fa同前所述（三）确定基础的底面面积A≥式中各符号意义同前所述（四）持力层强度验算≤1.2fa≤fa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(m2)；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）确定基础的高度Fl≤0.7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)；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；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；；式中AsI、AsII——分别为平行于l、b方向的受力钢筋面积(m2)；MI、MII——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）；pjI、pjII——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)；（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18kN/m3，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）。3.基础设计⑴确定基础的埋置深度dd=Z0+200=（1000+200）mm=1200mm根据GB50007-2002规定，将该独立基础设计成阶梯形，取基础高度为650mm，基础分二级，室内外高差300mm，如图2-2所示。图2-2基础高度和底板配筋示意⑵确定地基承载特征值fa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,⑶确定基础的底面面积A≥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=1.6m则l=1.5b=2.4mA=l×b=2.4×1.6m=3.84m2⑷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。＜1.2fa=1.2×242.6kN/m2=291.12kN/m2＜fa=242.6kN/m2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ft=1.1N/mm2=1100kN/m2，钢筋fy=210N/mm2。地基净反力由图4-8可知，h=650mm，h0=610mm；下阶h1=350mm，h01=310mm；az1=1200mm，bz1=800mm。1)柱边截面bz+2h0=(0.35+2×0.61)m=1.57m＜b=1.6m＞F1=171.2kN符合要求。2)变阶处截面bz1+2h01=(0.8+2×0.31)m=1.42m＜b=1.6m＞F1=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