《基础工程》课程设计任务书2010级1班--stw

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《基础工程》课程设计大纲

一、课程基本信息

课程名称：基础工程课程设计课程号（代码）：5091152 课程类别：实践课学时：一周适用专业：土木工程、农业建筑环境与能源工程

二、课程设计题目

某工程项目（民用住宅或公共建筑）的某部分基础结构设计。（可在墙下条基（刚性或柔性）、柱下独基（柔性）、桩基等多个题目中任选1个方向）

三、教学目的及要求

教学目的：

课程设计是教学过程中很重要的一个实践环节，通过对某种形式基础结构的全程设计，使学生系统了解进行基础工程设计的基本方法和基本环节，使学生进一步巩固和深化课堂所学基础设计、构造和计算分析等知识，培养学生运用所学知识解决工程实际问题的能力，为学生毕业后进行基本的土木工程结构基础设计打下基础。

教学要求：

1. 掌握基础工程设计的基本流程； 2. 掌握基础工程设计的基本计算方法；

3. 具备按现行相关要求绘制基础工程结构施工图的能力。

四、教学内容

要求对一个特定工程项目（民用住宅或公共建筑）的某部分基础进行设计。具体内容为： 1．基础埋置深度确定； 2．地基承载力确定； 3．地基变形验算； 4．基础结构设计计算；

5．绘制基础结构施工图，提出设计说明；

五、教材

《基础工程》刘丽萍等著，中国电力出版社

六、主要参考资料

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）.中国建筑工业出版社 2. 中华人民共和国国家标准.《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）.中国建筑工业出版社 3. 中华人民共和国国家标准.《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）.中国建筑工业出版社 4. 中华人民共和国国家标准.《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）.中国建筑工业出版社 5. 中华人民共和国国家标准. 砌体结构设计规范（GB50003-2001）.中国建筑工业出版社 6. 中华人民共和国建设部.《建筑工程设计文件编制深度规定》【建质（2008）216号】 7. 朱炳寅等编著. 《建筑地基基础设计方法及实例分析》.中国建筑工业出版社 8. 徐长节编著. 《地基基础设计专业技能入门与精通》.机械工业出版社 9. 贾莉莉等编著. 《土木工程专业毕业设计指导书》. 合肥工业大学出版社 10. 曾巧玲, 崔余江, 陈文化等主编. 基础工程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2007 11. 赵明华. 基础工程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2003

六、成绩评定

最终成果设计计算说明书60%及图纸成绩占20%，平常考勤占20%。

《基础工程》课程设计题目1

第一部分墙下条形基础设计（无筋扩展基础）

一、墙下条形基础课程设计任务书

（一）设计题目

某四层教学楼基础采用无筋扩展条形基础，教学楼建筑平面布置图如图1-1所示，梁L-1截面尺寸为200mm×500mm，伸入墙内240 mm，梁间距为3.3 m，外墙及山墙的厚度为370 mm，双面粉刷，试设计该基础。

图1-1平面图

（二）设计资料

⑴工程地质条件如图1-2所示。该地区地形平坦，地下水位在天然地表下8.5m，水质良好，无侵蚀性。

⑵室外设计地面-0.45m，室外设计地面标高同天然地面标高。

⑶由上部结构传至基础顶面的竖向力标准值分别为外纵墙∑F1K=560kN，山墙∑F2K=170kN，内横墙∑F3K=163kN，内纵墙∑F4K=1540kN。

⑷基础采用M5水泥砂浆砌毛石、M7.5水泥砂浆砌标准粘土砖或C15砼，工程位于昆明市内，基础埋深可不考虑标准冻深的影响，但应根据影响埋深的相关条件合理确定基础埋深（为便于同学区别选题与批阅，本题统一给定负1.4m、1.6m和1.8m（从室内地面起算）三种埋深（注意若选C15砼材料方向的基础埋深自定）和三种基础材料供学生各任选其一组合后进行设计）。

图1-2工程地质剖面图 3杂填土 γ=16KN/m 3粉质粘土 γ=18KN/m ?b?0.3 Es=10MPa ?d?1.6 fk=196KN/m2

淤泥质土Es=2MPa 2f=88KN/m k

（三）设计内容

⑴荷载计算（包括选计算单元、确定其宽度）。 ⑵确定基础埋置深度。 ⑶确定地基承载力特征值。 ⑷确定基础的宽度和剖面尺寸。 ⑸软弱下卧层强度验算。 ⑹绘制施工图（基础平面布置图、基础详图），并提出必要的施工说明。（四）设计要求

⑴计算说明书要求：计算说明书一律用A4幅面；装订顺序：封面（须注明：《基础工程》课程设计，专业班级，学号，姓名，日期），目录、设计任务书，计算说明书；要求书写工整、数字准确、图文并茂。

⑵制图要求：要求采用CAD绘图，图幅建议图纸采用A3幅面，所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合国家现行工程制图标准，图纸上所有汉字和数字均应表达要清楚、排列整齐、规范，汉字为仿宋字。施工图图纸折叠成A4大小。

⑶设计时间 5天。注：要求提交电子文档和纸质文档各1份。（五）设计建议

在复习本课程理论知识，收集并阅读相关设计规范和参考书后进行本课程设计任务内容学时半天一天两天一天半天地点 # 区 1班：教室 2班：教室机房或自理 4#501室时间周一上午周一下午～周二上午周二下午～周四上午周四下午～周五上午周五下午14：00前建议工作计划集中学习查阅资料计算与设计绘图交计算书和图纸（六）选题要求本课题方向建议学分积点为2.0以下同学可选，基础埋深分别为负1.4m、1.6m和1.8m（从室内地面起算），学生可任选1种埋深和材料进行设计。注：2种材料3种埋深加1种砼材料自定埋深，共7种以上组合，每种组合限报5个学生，本课题方向限报40人。

二、墙下条形基础（无筋扩展基础）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为计算单元（在计算书上应表示出来）。

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）。

图1-3 墙的计算单元（二）确定基础埋置深度d 1、若在需考虑冻深的影响地区，可如下确定

GB50007-2002规定dmin=Zd-hmax或经验确定dmin=Z0+（100~200）mm。式中 Zd——设计冻深，Zd= Z0·ψzs·ψzw·ψze； Z0——标准冻深；

ψzs——土的类别对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-1；

ψzw ——土的冻胀性对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-2；

ψze ——环境对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-3； 2、在不需考虑冻深的影响地区

工程位于昆明市内，基础埋深可不考虑标准冻深的影响，但应根据影响埋深的相关条件合理确定基础埋深（为便于同学区别选题与批阅，本题统一给定负1.4m、1.6m和1.8m三种埋深和两种基础材料供学生各任选其一组合后进行设计）。

（三）确定地基承载力特征值fa

fa?fak??b?(b?3)??d?m(d?0.5)

式中 fa——修正后的地基承载力特征值（kPa）； fak——地基承载力特征值（已知）(kPa)；

ηb、ηb——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（已知）；

γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度(kN/m3)；

γm——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

fa???hb?b0b2H0≥ ?2tan??b2/H0?式中 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）。当为柱下独立基础时，轴向力算至基础顶面，当为墙下条形基础时，取1m长度内的轴向力（kN/m）算至室内地面标高处；

γ——基础及基础上的土重的平均重度，取γ=20 kN/m；当有地下水时，取γ＇=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（m）。 b 2——基础台阶宽度(m)； H0——基础高度(m)。

b≥

（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

?z??cz ≤faz 式中 ?z——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）；

； ?cz——软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值（kPa）

。 faz——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）

（六）绘制施工图

合理确定绘图比例（平面图1：100、详图1：20~1：30）；图幅布置应符合《建筑制图标准》。

三、参考文献

《基础工程》课程设计题目2

第二部分墙下条形基础设计（有筋扩展基础）

一、墙下条形基础课程设计任务书

（一）设计题目

某四层教学楼基础采用有筋扩展条形基础，教学楼建筑平面布置图如图1-1所示，梁L-1截面尺寸为200mm×500mm，伸入墙内240 mm，梁间距为3.3 m，外墙及山墙的厚度为370 mm，双面粉刷，试设计该基础。

图1-1平面图

（二）设计资料

⑴工程地质条件如图1-2所示。该地区地形平坦，地下水位在天然地表下8.5m，水质良好，无侵蚀性。

⑵室外设计地面-0.45m，室外设计地面标高同天然地面标高。

⑶由上部结构传至基础顶面的竖向力标准值分别为外纵墙∑F1K=560kN，山墙∑F2K=170kN，内横墙∑F3K=163kN，内纵墙∑F4K=1540kN；竖向力基本值分别为外纵墙∑F1K=700kN，山墙∑F2K=213kN，内横墙∑F3K=204kN，内纵墙∑F4K=1925kN；

⑷基础砼采用C20或C25，钢筋采用HPB235级，工程位于昆明市内，基础埋深可不考虑标准冻深的影响，但应根据影响埋深的相关条件合理确定基础埋深（为便于同学区别选题与批阅，本题统一给定负1.0m、1.3m和1.6m（从室内地面起算）三种埋深和两种基础材料供学生各任选其一组合后进行设计）。

图1-2工程地质剖面图 3杂填土 γ=16KN/m 3粉质粘土 γ=18KN/m ?b?0.3 Es=10MPa ?d?1.6 fk=196KN/m2

淤泥质土Es=2MPa 2f=88KN/m k

（三）设计内容

⑶设计时间 5天。注：要求提交电子文档和纸质文档各1份。（五）设计建议

在复习本课程理论知识，收集并阅读相关设计规范和参考书后进行本课程设计任务内容学时半天一天两天一天半天地点 # 区 1班：教室 2班：教室机房或自理 4#501室时间周一上午周一下午～周二上午周二下午～周四上午周四下午～周五上午周五下午14：00前建议工作计划集中学习查阅资料计算与设计绘图交计算书和图纸（六）选题要求本课题方向建议学分积点为2.0以上-2.8以下同学可选，基础埋深分别为负1.0m、1.3m和1.6m（从室内地面起算），学生可任选1种埋深和材料进行设计。注：2种材料3种埋深共6种组合，每种组合限报5个学生，本课题方向限报30人。

二、墙下条形基础（有筋扩展基础）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为计算单元（在计算书上应表示出来）。

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）。

图1-3 墙的计算单元（二）确定基础埋置深度d 工程位于昆明市内，基础埋深可不考虑标准冻深的影响，但应根据影响埋深的相关条件合理确定基础埋深。为便于同学区别选题与批阅，本题统一给定负1.0m、1.3m和1.6m（从室内地面起算）三种埋深和两种基础材料供学生各任选其一组合后进行设计。（三）确定地基承载力特征值fa

fa?fak??b?(b?3)??d?m(d?0.5)

式中 fa——修正后的地基承载力特征值（kPa）； fak——地基承载力特征值（已知）(kPa)；

ηb、ηb——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（已知）；

γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度(kN/m3)；

γm——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）确定基础底面宽度

基础底面宽度确定方法参考教材第三章例题3-2或课件第三章第三节钢筋混凝土扩展基础设计

（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

?z??cz ≤faz 式中 ?z——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）；

； ?cz——软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值（kPa）

faz——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）

（六）地基净反力计算

地基净反力计算方法参考教材第三章例题3-2或课件第三章第三节钢筋混凝土扩展基础设计

（七）确定基础高度

基础高度确定方法参考教材第三章例题3-2或课件第三章第三节钢筋混凝土扩展基础设计

（八）基础底板配筋计算

基础底板配筋计算方法参考教材第三章例题3-2或课件第三章第三节钢筋混凝土扩展基础设计

（九）绘制施工图，提出设计说明

合理确定绘图比例（平面图1：100、详图1：20~1：30）；图幅布置应符合《建筑制图标准》。

三、参考文献

《基础工程》课程设计3

第三部分柱下钢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2-1所示，试设计Z1和Z2基础并确定Z3基础底面尺寸。

图2-1柱网布置图（二）设计资料

⑴工程地质条件

该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察，地基土层自上而下依次为：①号土层：杂填土，层厚约0.6m，含部分建筑垃圾；②号土层为粘性土，层厚5.5m，可塑，稍湿，土的天然重度为18 kN/m3，地基承载力特征值fak=230kN/m2；③号土层：细砂，层厚6.5m以上未揭穿，中密，地基承载力特征值fak=250kN/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，也可不考虑标准冻深的影响，但应说明建设地区，比如在昆明）。

⑵室外设计地面-0.45m，室外设计地面标高同天然地面标高。 ⑶给定参数

柱截面尺寸为350mm×500mm，在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合，四大角柱均为Z1，由上部结构传来轴心荷载标准值为690kN，力矩标准值为85kN·m，水平荷载标准值为10KN; 由上部结构传来轴心荷载基本组合值为863kN，力矩基本组合值为106kN·m，水平荷载基本组合值为13KN。

B轴和C轴上均为Z3，由上部结构传来轴心荷载标准值为1485kN，力矩标准值为65kN·m，水平荷载标准值为18KN; 由上部结构传来轴心荷载基本组合值为1856kN，力矩基本组合值为81kN·m，水平荷载基本组合值为23KN。

其他柱均为Z2，由上部结构传来轴心荷载标准值为990kN，力矩标准值为95kN·m，水平荷载标准值为15KN; 由上部结构传来轴心荷载基本组合值为1238kN，力矩基本组合值为119kN·m，水平荷载基本组合值为19KN。

⑷材料选用

混凝土：采用C20（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

⑴确定基础埋置深度 ⑵确定地基承载力特征值 ⑶确定基础的底面尺寸 ⑷确定基础的高度 ⑸基础底板配筋计算 ⑹绘制施工图（基础平面布置图、基础详图），并提出必要的施工说明。（四）设计要求

⑶设计时间 5天。

注：要求提交电子文档和纸质文档各1份（五）设计建议

在复习本学期课程理论知识后，收集并阅读相关设计规范和参考书后进行本课程设计任务。内容学时半天一天两天一天半天地点教室教室教室机房 4#501室时间周一上午周一下午～周二上午周二下午～周四上午周四下午～周五上午周五下午建议工作计划集中学习查阅资料计算与设计绘图交计算书和图纸（六）选题要求本课题方向建议学分积点为2.5以上同学可选，本课题方向可选20人，但建议基底埋深应有所区别。

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??b?(b?3)??d?m(d?0.5)

（三）确定基础的底面面积

FkA≥

fa???h式中各符号意义同前所述

（四）持力层强度验算

F?Gk?6e0?kmaxpkmin?k?1??≤1.2fa

A?l?p?pkminpk?kmax≤fa

2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?hpftamh0 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

M?1?l?az?2?2b?bz??pjmax?pjI? ； MI?As??480.9h0fy As???M??1?b?bz?2?2l?az??pjmax?pjmi?n ； MII? 480.9h0fy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

合理确定绘图比例（平面图1：100、详图1：20~1：30）；图幅布置应符合《建筑制图标准》。

三、参考文献

《基础工程》课程设计4

第三部分柱下钢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2-1所示，试设计Z1和Z3基础，并确定Z2基础底面尺寸。

图2-1柱网布置图（二）设计资料

⑴工程地质条件

⑵室外设计地面-0.45m，室外设计地面标高同天然地面标高。 ⑶给定参数

⑷材料选用

混凝土：采用C20（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

⑶设计时间 5天。

注：要求提交电子文档和纸质文档各1份（五）设计建议

二、柱下钢筋混凝土独立基础课程设计指导书设计指导书同课程设计3

《基础工程》课程设计5

第四部分柱下钢筋混凝土桩基础设计

一、柱下钢筋混凝土桩基础课程设计任务书

（一）课程设计题目

某拟建15层框架结构办公楼柱下独立承台桩基础设计

（二）课程设计设计资料

1、工程设计概况

某城市新区拟建一栋15层框架结构的办公楼，其场地位于临街地块居中部位，无其它邻近建筑物，地层层位稳定，场地地质剖面及桩基计算指标见工程地质资料。试设计柱下独立承台桩基础。（1）地基基础设计等级为乙级；

（3）柱的截面尺寸为：450mm×600mm；

（4）承台底面埋深：d=2.0m（也可自行按规范要求选定）；

（5）根据地质资料以及上部荷载情况，自行选择桩型、桩径和桩长；（6）桩基沉降量容许值：[s]= 200mm或查相关规范确定；（7）桩的类型：预制桩或者灌注桩（自行斟酌设定）；（8）沉桩方式：静压或者打入（自行斟酌设定）。

（9）方案要求尽量先选择以粉质粘土为持力层，若不满足要求，再行选择卵石或岩石层作为持力层，并

作简要对比说明。 2、荷载情况

已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：轴力Fk=8000kN，弯矩Mkx=80kN·m，Mky=700kN。（其中，Mkx、Mky分别为沿柱截面短边和长边方向作用）。上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应基本组合：轴力F=9000kN，弯矩Mx=100kN·m，My=850kN。 3、工程地质资料

建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同，自上而下划分为5层，地质剖面与桩基计算指标见表1，勘察期间测得地下水水位埋深为2.2m。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。

（三）设计内容及要求

（1）确定单桩竖向承载力特征值；

（2）确定桩数，桩的平面布置，承台平面尺寸，单桩承载力验算；（3）若必要，进行软弱下卧层承载力验算；（4）桩基沉降验算；（5）桩身结构设计及验算；（6）承台结构设计及验算；

（7）桩及承台施工图设计：包括桩平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图、节点详图、钢筋图、钢筋表

和必要的施工说明；

表1 地质剖面与桩基计算指标

层厚 /m 地下水位 /m 单桩布置 /m 桩基计算指标预制桩 qpk 200 土层种类沉管桩 qpk 冲、钻孔桩 qsik 50 qsik 40 qpk qsik 44 粘土 3.0 1000 1800 200 淤泥 9.5 0.5 粘土 14 40 12 粉质粘土 4.5 9500 淤泥 3000 50 2000 40 1000 44 淤泥质土 9.2 9200 4500 粉质粘土 20 14 16 卵石 3.0 3000 淤泥质粘土 10000 120 7000 100 2800 120 卵石强风化岩未见底强风化岩 7000 100 5000 72 2000 100

（四）设计成果及提交

（1）计算说明书：计算说明书一律用A4幅面；装订顺序：封面（须注明：《基础工程》课程设计，专业

班级，学号，姓名，日期），目录、设计任务书，计算说明书；

（2）桩基础施工图：建议图纸采用A2或A3幅面，表达要清楚，施工图（图纸折叠成A4大小）。

（五）建议的设计步骤及涵盖内容

（1）列出设计资料（包括上部结构资料、建筑场地资料）；（2）选择桩型、桩端持力层和承台埋深；（3）确定单桩机选承载力标准值；（4）确定桩数和承载底面尺寸；（5）确定群桩竖向承载力设计值；（6）桩基中单桩荷载验算；

（7）桩基软弱下卧层和沉降验算（若不须验算桩基软弱下卧层沉降，建议另行设定条件自行练习）；

（8）承台设计（包括柱对承台以及角桩对承台的冲切计算、承台斜截面抗剪验算及承台配筋等）。

（六）选题要求

本课题方向建议学分积点为2.5以上同学可选，本课题方向可选25人。

二、柱下钢筋混凝土桩基础课程设计指导书（略）

（可参考教材例题4-1、4-2）