《土力学与基础工程》课程设计任务书一、设计资料1、工程概况某五层综合楼，全框架结构。

底层柱网平面如图所示，柱截面尺寸均为 450mm ×450mm ，室内外高差为0.45m 。

2、地质资料（1）地基土自上而下：第一层：素填土，厚1m ，3/8.17m kN =γ；第二层：粉质黏土，厚9m ，3/7.18m kN =γ，885.0=e ，MPa E s 5.7=， c=15kp a , 020=ϕ, a k a kp f 280= 第三层：碎石土：很厚，中密（2）地下水：建设场地内地表以下无地下水；（3）西宁地区标准冻深－1.16m ，最大冻深－1.34m ，土的冻胀类别属不冻胀。

3、荷载（1）外柱：A 、D 轴，基础承受上部荷载M kN M k ⋅=2201，kN V kN F k k 48178011==，。

（2）内柱：B 、C 轴，基础承受荷载 kN F k 15602=。

二、设计内容1、设计③轴外柱下钢筋混凝土独立基础、内柱下双柱联合基础；2、绘制基础平面布置图(1:100)、配筋图(1:30)，并编写施工说明； 三、设计步骤1、确定基础的埋置深度2、确定持力层承载力特征值；3、按持力层承载力特征值确定基底尺寸；4、基础结构设计；5、绘制施工图并附施工说明。

四、设计要求1、设计计算过程条理清楚，内容完整；2、设计步骤合理，设计图纸清晰；3、计算说明书一律用A4纸打印，题目为三号黑体，标题用小四黑体，正文为小四宋体，1.25行间距。

4、手绘施工图，图纸一律用铅笔按比例绘制，要求线条清楚，绘图正确。

五、进度和考核集中设计一周，按百分制记分。

六、参考文献1、赵明华主编，《土力学与基础工程》，武汉理工大学出版社。

2、中华人民共和国国家标准，建筑地基基础设计规范（GB50007－2011）．北京：中国建筑工业出版社，2011。

《土力学与地基工程》课程设计计算书一、确定基础持力层及基础的类型地基土自上而下分为两层，第一层为1.0m 厚的杂填土，第二层为9.0m 的粉质粘土，第三层为很厚的碎石类土。

杂填土层成分较杂乱，均匀性较差，不能作持力层，将基础底部落在粉质粘土上，则可以采取浅基础形式。

各框架柱的内力较大，且有弯矩、剪力作用，故采用钢筋混凝土基础（柔性基础）——A.D 轴为柱下钢筋混凝土独立基础，B.C 轴为双柱联合基础。

二、③轴外注下钢筋混凝土独立基础设计 1.基础埋置深度的确定：根据任务书要求和工程地质资料，建筑场内地表以下无地下水，最大冻深-1.34m ；取基础底面高时最好取至持力层下0.5m ，本设计取第二层土为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为1+0.5=1.5m 。

由此得基础剖面示意图如下：2.确定地基承载力特征值a f 根据地质资料，查表得0.10==d b ηη基底以上土的加权平均重度3/03.185.15.07.1818.17m KN r m =⨯+⨯=持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度的修正） )5.05.1(03.180.1280)5.0(-⨯⨯+=-+=d f f m d ak a γηa KP 03.298=3.初步选择基底尺寸<1>、取柱底荷载标准值： m 2201⋅=kN M k ，kN V kN F k k 48178011==， 计算基础和回填土重k G 时的基础埋深 ()m d 725.195.15.121=+= 基础底面积：21075.6725.12003.2981780m d f F A G a k =⨯-=⋅-=γ由于偏心不大，基础底面积按20％增大，即： 201.875.62.12.1m A A =⨯==初步选定基础底面面积24.84.25.3m b l A =⨯=⋅=，且m m b 34.2<=不需要再对a f 进行修正。

<2>、验算持力层地基承载力：回填土和基础重：KN A d G G k 8.2894.25.3725.120=⨯⨯⨯=⋅⋅=γ偏心距： m lm G F M e k k k k 58.06125.08.28917808.048220111=<=+⨯+=+=，基底最大压力： ⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=5.3125.061.4.88.2891780611max l e A G F P k k k k)64.357(2.12.299a a a KP f KP =<= 0min >k P ，满足所以，最后确定基础底面尺寸为m m b l 4.25.3⨯=⨯ <3>、计算基底净反力n p净偏心距 m F M e n 145.017808.048220k 1k 1=⨯+==基础边缘处的最大和最小净反力)5.3145.061(4.25.31780)61(k 1max ,min,⨯±⨯⨯=±=l e lb F n n n pa min n a max n 24.15957.264KP P KP P ==，，4.确定基础高度(采用阶梯形基础)<1>、柱边基础截面抗冲切验算ml5.3=，mb4.2=，mbact45.0==，mac45.0=初步选定基础高度mmh800=，分两个台阶，每阶高度均为400mm，mmh750)1040(800=+-=（有垫层），混凝土采用C30，2/43.1mmNft=，保护层为：40mm；垫层：混凝土C15，厚100mm，出基础边100mm。

mbmhaatb4.295.175.0245.02=<=⨯+=+=，mmaaa btm1200219504502=+=+=因偏心受压，np取KPapn57.264max,=冲切力：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛---⎪⎭⎫⎝⎛--=2max,2222hbbbhalPF ccnlKN78.47875.0245.024.24.275.0245.025.357.2642=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛---⨯⎪⎭⎫⎝⎛--⨯=抗冲切力：75.02.11043.10.17.07.03⨯⨯⨯⨯⨯=hafmthpβKNKN87.4789.900>=，满足<2>、变阶处抗冲切验算m b a t 5.11==，m a 9.11=，mm h 3505040001=-=m b m h a a t b 4.22.235.025.1201=<=⨯+=+=，取m a b 2.2=m a a a b t m 85.122.25.12=+=+=冲切力：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--=2011011max ,2222h b b b h a l P F n l=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯235.025.124.24.235.029.125.357.264 KN 1.283=抗冲切力：35.085.11043.10.17.07.0301⨯⨯⨯⨯⨯=h a f m t hp βKN KN 1.28315.648>=，满足 5.配筋计算选用的HRB335 级钢筋，2/300mm N f y =偏心受压柱基础底板配筋计算简图<1>、基础长边方向1-1截面（柱边） 柱边净反力：()min ,max ,min ,2n n cn Ⅰn P P la l P P -++= ()24.15957.2645.3245.05.324.159-⨯⨯++=a KP 68.218=悬臂部分净反力平均值：()()a Ⅰn n n KP P P p 63.24168.21857.2642121,max ,=+⨯=+= 弯矩： ()()c c n b b a l p M +-=224121)45.04.22()45.05.3(63.2412412+⨯⨯-⨯⨯=m KN ⋅=7.491钢筋面积： 26011,1.24287503009.0107.4919.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯==3-3 截面（变阶处） 变阶处净反力：()min ,max ,1min 3,2n n n n P P la l P P -++= ()24.15957.2645.329.15.324.159-⨯⨯++=a KP 5.240=弯矩： ()()1213,max ,322241b b a l P P M n n +-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= )5.14.22()9.15.3(25.24057.2642412+⨯⨯-⨯+⨯=m KN ⋅=41.339 钢筋面积： 260133,6.35913503009.01041.3399.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯== 比较1,S A 和3,S A ，应按23,6.3591mm A S =配筋每米宽配筋面积235.14964.26.3591mm b A A s s==='，配满足＞ss A mm A '=Φ21547130@16钢筋根数：1911301002400=+-=n实配钢筋面积满足＞226.35919.38201.20119mm mm A s =⨯=即实配钢筋为130@1619Φ <2>、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：()()a n n n KP P P P 9.21124.15957.2642121min .max .=+⨯=+=2-2截面（柱边） 弯矩： ()()c c a l b b P M +-=2242n2 )45.05.32()45.04.2(9.2112412+⨯⨯-⨯⨯=m KN ⋅=12.250钢筋面积：26022.12357503009.01012.2509.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯==4-4截面（变阶处） 弯矩： ()()121n4224a lb b P M +-=)9.15.32()5.14.2(9.2112412+⨯⨯-⨯⨯=m KN ⋅=65.63钢筋面积： 260144,5.6733503009.01065.639.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯== 比较2,S A 和4,S A ，应按22,2.1235mm A S =配筋，每米宽配筋面积27.2284.52.1235mm l A A s s===' 配满足＞ss A mm A '=Φ2393200@10钢筋根数满足＞实配钢筋面积222.123514135.78181812001003500mm mm A n s =⨯==+-=即实配钢筋为200@1018Φ6.基础配筋大样图：见施工图三、③轴内柱下双柱联合基础设计1.确定荷载的合力和合力作用点作用在基础顶面的竖向荷载为：mm l KNF F KN F k k 240031202,1560122====合力，由 0=∑B M 有 12k 0l F Fx = 得 m 2.131204.2156012k 0=⨯==F l F x m l m l l 5.16.1~2.132~2110==⎪⎭⎫⎝⎛=去 以合力作用点作为基底的形心，则基底长度为()()m 4.55.12.12x 200=+⨯=+=l l 此时基底压力均匀分布2.确定基础底面宽度 ()()m d f l F G a 96.15.12003.2984.53120b =⨯-=-=γ 取去b=2.2m有kN dA G k 4.3562.24.55.1200=⨯⨯⨯==γ满足a a a k kp f kp A G F p 03.29863.2922.24.54.3563120=<=⨯+=+=所以，基础底面尺寸为m m b l 2.24.5⨯=⨯满足设计要求3.按静定梁计算基础内力基础沿纵向的净反力m KN l F F P /8.5774.53120b 21n ==+= 由剪力为 0 的截面确定最大弯矩的截面位置，假定弯矩最大截面至基础左 端距离为x 则k F x P V 2n b -=，当时0=V 有m bp F x n k 7.28.57715602=== 最大负弯矩()()m KN l x F x bp M k n /08.2345.1-7.21560-7.28.57721212022max =⨯⨯⨯=--=' 最大正弯矩m KN l bp M M M n C B /025.6505.18.5772121220max =⨯⨯==== 4.确定基础高度抗冲切强度验算： 考虑沿柱全周边的冲切作用o m t hp t h b f F β7.0≤<1>、柱1:冲切力 12A p F F n k t -= a n kp bl F p 63.2622.24.53120=⨯==破坏锥体实际底面积： ()()776.09.32245.0245.05.122020000001++=+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+⎪⎭⎫ ⎝⎛++=h h h h h b h a l A c c 上下周边平均值：()9.3345.0245.05.1222200000011+=++⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯=++⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+=h h h h b h a l b a b c c m 由 o m t hp t h b f F β7.0≤有 o m t hp n k h b f A p F β7.012≤-即()()0030209.331043.17.0776.09.3263.262-1560h h h h +⨯⨯⨯≤++⨯解得：mm h 2750≥则mm h h 315400=+=取mm h mm h 460405005000=-==则实际的由mm l h 4006240061==＞ 即基础高度大于柱距的1/6, 因此无需配置受剪钢筋 <2>、柱2的计算同柱1<3>、抗冲切验算：计算截面在冲切破坏锥体底面边缘处：07.0bh f V t c β≤KN h a l bp F V c n k 51.29746.0245.05.18.577156021002=⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯-=⎪⎭⎫ ⎝⎛++-= 满足＞V KN bh f t c 12.101346.02.21043.10.17.07.030=⨯⨯⨯⨯⨯=β 5.配筋计算<1>、纵向钢筋A. 底面配筋：260max 7.52334603009.010025.6509.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯== 每米宽配筋面积 223792.27.5233mm b A A s s ===' 配满足＞ss A mm A '=Φ22545100@18 钢筋根数： 2211001002200=+-=n 实际配筋： 227.523355995.25422mm mm A s ＞=⨯= 满足即实配钢筋为100@1822ΦB.顶面配筋260max 7.18844603009.01008.2349.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯='= 每米宽配筋面积 268.8562.27.1884mm b A A s s ===' 配满足＞ss A mm A '=Φ2870130@12 钢筋根数 1711301002200=+-=n实际配筋 227.18847.19221.11317mm mm A s ＞=⨯= 满足即实配钢筋为130@1217Φ<2>、横向配筋 基础横向宽度为b ，在柱下取一垂直于基础纵向的假想等效梁进行计算。