基础工程课程设计

班级

姓名:

学号:

授课教师:

                                      

基础工程课程设计计算书

一、设计任务

根据房屋建筑学课程设计及混凝土原理课程设计修改方案，对该小学教学楼进行基础设计。通过PKPM计算柱脚内力并生成基础详图，在计算内力的前提下，参考PKPM基础设计方案设计基础类型并对基础底板进行配筋计算。

2、设计计算要求：

（1）综合分析设计资料和地基资料，确定基础类型（注意必要时采用联合基础）；

（2）应用PKPM 导算(或估算)整幢楼基础设计所需的荷载；

（3）确定基础埋置深度（注意同一幢楼尽量采用同一埋深）；

（4）确定地基承载力特征值；

（5）确定基础底面尺寸；

（6）持力层及下卧层强度验算；

（7）确定基础高度；

（8）基础底板配筋；

（9）使用PKPM软件设计基础的结果；并与手算结果进行比较（选做）；

（10）绘制施工图

1号或2号图纸1~2张（用流酸纸，绘图笔绘图），合理确定绘图比例（平面图为1：100、基础详图为1：20~1：30），图幅布置合理；绘图符合《建筑制图标准》的有关规定。应包含图纸说明和工程数量表。

3、基本要求

（1）整个说明书应满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范和版面美观的要求，图纸应该表达正确、布局合理和尺寸齐全；

（2）每位同学独立完成自己的任务，要求为整幢建筑完整的基础设计；

（3）每位同学上交一份说明书和一套图纸，说明书可用A4纸打印装订好，图纸按要求折好。

4、基础平面图及详图绘图要求

（1）基础平面图内容及绘法

1）采用直接正投影法绘制，剖视位置在正负零处，应画出剖到的墙或柱及其基础底面的轮廓线（如条形基础和独立基础的底面外形）；

2）基础平面应绘制与建筑图一致的平面布置和轴线，表示建筑朝向的指北针，一般画在平面图的右上角；

    3）标注轴线、墙、柱尺寸关系和剖面号，标注基础底面尺寸，标注墙垛、垃圾道等的剖面尺寸，基础梁、柱等的编号，标注圈梁、构造柱的平面布置、基槽宽度等；

    4）剖到的墙或柱应画成中粗线，基础底面外形用细线，钢筋混凝土柱子涂红；

（2）基础详图内容与绘法

    1）注明室内地面至基础底面范围内的竖向尺寸、墙厚、垫层宽度、大放脚的尺寸和总宽度尺寸，防潮层位置及垫层做法，外墙基础剖面还需注明室外地坪的相对标高；

   2）钢筋混凝土基础尚应标注钢筋直径与间距，现浇柱基础尚应标注预留插筋、搭接长度、箍筋加密等，对桩基础要表示承台、配筋及桩尖埋深等；

   3）绘制圈梁截面尺寸、配筋数量等；

   4）防潮层做法及距室内地面的尺寸，一般可在附注中说明。

二、基本条件确定

    人工填土不能作为持力层，选用粉质粘土层作为持力层。杂填土，故持力层选在粉质粘土层，基础埋深。

基础混凝土等级采用C30级混凝土，钢筋采用HRB335级钢筋。

PKPM计算结果如下：

参考PKPM设计结果，各基础类型选用如下：基础为独立基础， 为双柱联合基础,为四柱联合基础。

三、柱下独立基础设计

根据粉质粘土，查表得，基础埋深。

基础底面以上土的加权平均重度：

         

对地基承载力特征值进行修正（暂且不考虑对基础宽度进行修正）：

 

（1）独立基础设计

1、 确定基础的基底尺寸

（1）基础的柱脚内力（取荷载标准组合）为：

 

X方向弯矩较Y方向小，故以Y方向的弯矩为主进行计算，X方向只做复核参考。考虑基础偏心作用，将基础底面面积按20％增大，即基底面积

采用方形基础，初步选择基础底面尺寸：， ,不需要对进行修正。

（2）持力层承载力验算

用于持力层验算的回填土高度为

故基础和回填土重：

偏心距： ，（满足）

基础底面处的平均压力值：

,（满足)

验算基础底面边缘的最大压力值：

(满足)

验算基础底面边缘的最小压力值：

 ,(满足）

故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为。

（3）软弱下卧层验算

由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。

由，且。

故取地基压力扩散角

下卧层顶面处附加应力

    软弱下卧层顶面处自重应力：

下卧层承载力特征值：

由淤泥质粘土查表得

，（满足）

2、基础的抗冲切验算

由《建筑地基基础设计规范GB50010-2010》确定基础配筋和验算材料张度时，上部传来的荷载效应组合应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，相应的基底反力内角反力（不包括基础自重和基础台阶上回填土重所引起的反力）

上部结构传至基础顶面的竖向荷载设计值 

初步拟定高度。按规范要求，铺设垫层时保护层厚度不低于40mm，所以保护层厚度为50mm，则基础抗冲切锥体的有效高度。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算

其中

因为，故

（1）计算基底净反力设计值

净偏心距

基底最大和最小净反力设计值

（2）基础高度

因为

故有

故冲击验算时

冲切力：

C30级混凝土轴心抗拉强度设计值。

抗冲切力：

柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求。

3、基础配筋计算

基础底板配筋：由于为正方形，且MX，MY比较相差不大，因此两方向布筋相同。

    

     

配筋率

故选用（实配）。

 

（2）独立基础设计

1、确定基础的基底尺寸

（1）基础的荷载标准组合为

 

Y方向弯矩较X方向小，故以X方向的弯矩为主进行计算，Y方向只做复核参考。考虑基础偏心作用，将基础底面面积按20％增大，即基底面积

采用方形基础，初步选择基础底面尺寸：， ,不需要对进行修正。

（2）持力层承载力验算

用于持力层验算的回填土高度为

故基础和回填土重：

偏心距： ，（满足）

基础底面处的平均压力值：

，（满足)

验算基础底面边缘的最大压力值：

(满足)

验算基础底面边缘的最小压力值：

  (满足）

故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为。

（3）软弱下卧层验算

由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。

由，且。

故取地基压力扩散角

下卧层顶面处附加应力

    软弱下卧层顶面处自重应力：

下卧层承载力特征值：

由淤泥质粘土查表得

，（满足）

2、基础的抗冲切验算

由《建筑地基基础设计规范GB50010-2010》确定基础配筋和验算材料张度时，上部传来的荷载效应组合应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，相应的基底反力内角反力（不包括基础自重和基础台阶上回填土重所引起的反力）

上部结构传至基础顶面的竖向荷载设计值 

初步拟定高度。按规范要求，铺设垫层时保护层厚度不低于40mm，所以保护层厚度为50mm，则基础抗冲切锥体的有效高度。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算

其中

因为，故

（3）计算基底净反力设计值

净偏心距

基底最大和最小净反力设计值

（4）基础高度

因为

故有

故冲击验算时

冲切力：

C30级混凝土轴心抗拉强度设计值。

抗冲切力：

柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求。

3、基础配筋计算

基础底板配筋：由于为正方形，且MX，MY比较相差不大，因此两方向布筋相同。

    

    

选用（实配）

四、双柱联合基础设计

1）联合基础设计

1、  确定基础的基底尺寸

   （1）计算基底形心位置及基础长度

对柱Z(B5)的中心取距，由，得：

        

采用矩形基础，初步选定基础底面尺寸A=bl=2.8×5.6=15.68m。b=2.8不需要修正。

（2）持力层承载力验算

用于持力层验算的回填土高度为

故基础和回填土重：

基础底面处的平均压力值：

，（满足)

故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为。

（3）软弱下卧层验算

由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。

由，且。

故取地基压力扩散角

下卧层顶面处附加应力

    软弱下卧层顶面处自重应力：

下卧层承载力特征值：

由淤泥质粘土查表得

，（满足）

2、基础的抗冲切验算

初步拟定高度。按规范要求，铺设垫层时保护层厚度不低于40mm，所以保护层厚度为50mm，则基础抗冲切锥体的有效高度。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算

其中

因为，故

因为

故有

故冲击验算时

冲切力：

C30级混凝土轴心抗拉强度设计值。

抗冲切力：

柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求。

3、基础配筋计算

（1）纵向配筋（采用HRB335）

       柱间正弯矩，

所需钢筋面积为：

     

基础底面配 ，As=4771mm2.

柱间负弯矩较小，按构造配筋即可。

（2）横向钢筋

 

   As=2471mm2

沿基础全长均配。实际As=6154mm2

2)联合基础设计

1、确定基础的基底尺寸

   （1）计算基底形心位置及基础长度

对柱Z(A6)的中心取距，由，得：

        

采用矩形基础，初步选定基础底面尺寸A=bl=2.7*2.7=7.29m。b=2.7不需要修正。

（2）持力层承载力验算

用于持力层验算的回填土高度为

故基础和回填土重：

基础底面处的平均压力值：

，（满足)

故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为。

（3）软弱下卧层验算

由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。

由，且。

故取地基压力扩散角

下卧层顶面处附加应力

    软弱下卧层顶面处自重应力：

下卧层承载力特征值：

由淤泥质粘土查表得

，（满足）

2、基础的抗冲切验算

初步拟定高度。按规范要求，铺设垫层时保护层厚度不低于40mm，所以保护层厚度为50mm，则基础抗冲切锥体的有效高度。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算

其中

因为，故

因为

故有

故冲击验算时

冲切力：

C30级混凝土轴心抗拉强度设计值。

抗冲切力：

柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求。

3、基础配筋计算

（1）纵向配筋（采用HRB335）

       柱间正弯矩，

所需钢筋面积为：

     

基础底面配 ，As=3051mm2.

柱间负弯矩较小，故按构造配筋即可。

(2)横向配筋

 由于为方形基础，故横向配筋取纵向配筋布置。

联合基础设计

1、确定基础的基底尺寸

   （1）计算基底形心位置及基础长度

对柱Z(B5)的中心取距，由，得：

        

2

采用矩形基础，初步选定基础底面尺寸A=bl=2.2×4.4=9.68m。b=2.2不需要修正。

（2）持力层承载力验算

用于持力层验算的回填土高度为

故基础和回填土重：

基础底面处的平均压力值：

，（满足)

故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为。

（3）软弱下卧层验算

由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。

由，且。

故取地基压力扩散角

下卧层顶面处附加应力

    软弱下卧层顶面处自重应力：

下卧层承载力特征值：

由淤泥质粘土查表得

，（满足）

2、基础的抗冲切验算

初步拟定高度。按规范要求，铺设垫层时保护层厚度不低于40mm，所以保护层厚度为50mm，则基础抗冲切锥体的有效高度。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算

其中

因为，故

因为

故有

故冲击验算时

冲切力：

C30级混凝土轴心抗拉强度设计值。

抗冲切力：

柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求。

3、基础配筋计算

（1）纵向配筋（采用HRB335）

       柱间正弯矩，

所需钢筋面积为：

     

基础底面配 ，As=2916mm2.

柱间负弯矩

按最小配筋率配筋，As=2916mm2.

（3）横向钢筋

 

   As=1116mm2

 b

沿基础全长均配。实际As=6154mm2。

五、四柱联合基础设计

联合基础设计

 （1）计算基底形心位置及基础长度

    将B6、B7合并，C6、C7合并。

对柱Z(B67)的中心取距，由，得：

        

采用矩形基础，初步选定基础底面尺寸A=bl=3*4.8=14.4m。b=3m不需要修正。

（2）持力层承载力验算

用于持力层验算的回填土高度为

故基础和回填土重：

基础底面处的平均压力值：

，（满足)

故基底面积满足要求，确定该基础底面尺寸为。

（3）软弱下卧层验算

由于持力层下存在软弱下卧层，故需对其进行验算。

由，且。

故取地基压力扩散角

下卧层顶面处附加应力

    软弱下卧层顶面处自重应力：

下卧层承载力特征值：

由淤泥质粘土查表得

，（满足）

2、基础的抗冲切验算

初步拟定高度。按规范要求，铺设垫层时保护层厚度不低于40mm，所以保护层厚度为50mm，则基础抗冲切锥体的有效高度。柱与基础交接处的受冲切承载力，应按以下公式进行验算

其中

因为，故

因为

故有

故冲击验算时

冲切力：

C30级混凝土轴心抗拉强度设计值。

抗冲切力：

柱与基础交接处的受冲切承载力满足要求。

3、基础配筋计算

（1）纵向配筋（采用HRB335）

       柱间正弯矩，

所需钢筋面积为：

     

基础底面配 ，As=2916mm2

(3)横向配筋

 将B6、C6，B7、C7合并。

对柱Z(B67)的中心取距由，，得：

     

     

     

     

 柱间正弯矩

所需钢筋面积为：

     

基础底面配，As=7392mm2