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1、土木工程专业基础工程课程设计指导书1前言1Ll地基基础设计的目的与任务11.2 地基基础的设计内容21.3 基础工程课程设计的基本要求32设计题目之某单层厂房柱下基础设计42.1 设计任务42.2 设计资料4221工程概况4222地勘资料62.2.3设计荷载113基础工程课程设计指南193.1 设计计算说明书的主要内容193.2 设计计算说明书的章节划分和内容组织193.3 设计和计算方法203.3.1 概述部分203.3.2 方案设计（或初步设计）213.3.3 技术设计（或详细设计）233.3.4 施工方案26规范及参考书271前言1.1 地基基础设计的目的与任务地基和基础是建筑体系的重要
2、组成部分。因为基础埋置于地基之中，两者之间密切相关，设计时必须认真考虑其相互间的影响，所以在实际工作中通常将两者合并在一起进行设计。地基基础设计的目的是根据上部结构的使用功能和结构形式在确定的场地条件下选择适宜的地基基础方案并确定其技术细节，使设计的地基基础在预定的使用期限内和规定的使用条件下能够安全正常地工作，在此基础上满足降低造价和保护环境的要求。地基基础设计的总体目标可以概括为：安全适用、技术先进、经济合理、确保质量和保护环境。地基基础设计的任务通常包含：1 .方案设计：目的是确定地基基础的技术方案，包括地基持力层的选取和基础结构形式的确定。2 .技术设计：包括地基检算和基础结构设计两者
3、。其任务是通过力学计算和结构措施两方面的手段来保证所设计的地基基础满足设计总体目标的要求。1.2 地基基础的设计内容地基基础的设计内容通常包括：1 .收集相关的设计资料，通常有：(1)上部结构的类型、安全等级和平面尺寸；(2)地基勘察资料；(3)作用于基础上的荷载的大小、性质、组合情况及作用位置。2 .初步确定地基基础的技术方案，包括：(1)选择地基类型和持力层。一般地，当天然地基能满足各项设计要求时，应优先选用天然地基，只有在天然地基不能满足要求时才考虑采用人工地基。持力层的选择及基础埋置深度的确定是一个复杂的问题，应综合考虑多方面的因素确定，在基础工程的教材中对此已有详细的论述，此处不赘述
4、；（2）根据上部结构的类型、荷载的大小与性质和地基持力层的承载力、埋置深度等因素决定基础的类型（浅基础或深基础，刚性基础或钢筋混凝土扩展基础等等）并初步确定基础的尺寸，选择基础的材料；（3）根据地质、水文和施工条件拟定施工方案，如基坑开挖的方式和基础的施工形式等。3 .地基基础的技术设计，包括：（1）采用浅基础时应进行下列设计和计算：1）地基检算，包括地基持力层和软弱下卧层的承载力检算，必要时还应进行基础沉降和地基基础的稳定性方面的检算；2）确定基础的平面尺寸和立面尺寸，使之满足相关要求；3）采用钢筋混凝土扩展基础、柱下条形基础等柔性基础时尚应计算基础的内力、检算基础的强度并配置钢筋；4）当上
5、述计算不能通过，或设计方案未达理想状态时调整设计方案，重新进行上述各项检算。（2）采用沉井基础时应进行下列设计和计算：1）确定沉井的平面形状，拟定沉井各部分尺寸；2）施工期间沉井下沉能力检算；3）考虑弹性抗力时沉井基础的整体检算；4）沉井结构强度检算（包括配筋）。（3）采用桩基础时应进行下列设计和计算：1）单桩承载力计算。应根据规范的规定采用相应的方法确定单桩的竖向承载力，对于承受水平荷载较大的桩基础，尚应确定单桩的水平承载力；2）根据桩基础的结构形式和受力情况选择适当的方法计算桩顶内力；3）检算单桩承载力是否满足要求；4）根据桩基础的结构形式和受力情况检算群桩基础的承载力，必要时计算基础的沉
6、降；5）当上述计算不能通过，或设计方案未达理想状态时调整设计方案，重新进行上述各项检算。当设计对象为建筑桩基础时，上述第3）步和第4）步可合并为一步。4.绘制施工图，计算工程数量，编制工程概预算。1.3基础工程课程设计的基本要求由于课时数的限制，在本次课程设计中只要求同学们完成上述设计任务中的一部分。这些题目均来源于工程实际，但根据基础工程课程教学的要求并结合同学们的实际情况进行了简化，目的是帮助同学们尽快上手，以期在课时有限的条件下达到更好的效果。通过本次课程设计，要求同学了解地基基础设计的全过程，掌握一种常用的基础结构和地基的设计计算方法，并具有一定的处理地基基础问题的能力。2设计题目之某
7、单层厂房柱下基础设计2.1设计任务本设计对象为某机械厂的装配车间。厂房基础顶面以上部分的建筑和结构设计工作已经完成。本课程设计的任务是完成柱下基础与地基的设计与检算。要求同学选择（或由任课教师分配）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作，具体要求如下：1 .设计计算：（1）综合分析设计资料，对三种常用的房屋基础类型（刚性基础、钢筋混凝土扩展基础和桩基础）的技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理的基础方案。确定所选柱下基础的类型，平面尺寸及埋深；（2）完成该基础（包括地基）的计算；（3）初步决定修筑基础的施工方案。2 .图纸：（1）基础总平面布置图（假定
8、所有基础均与自己设计的基础相同）；（2）基础结构图（应包含图纸说明和工程数量表）。3 .将上述成果整理成设计计算说明书。设计计算说明书应制作成WOrd文档。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，图纸应用CAD制作而且应该表达正确、布局合理和尺寸齐全。说明书用16开纸张打印，和图纸一起装订成册，交任课老师评阅。2.2设计资料2.2.1 工程概况该装配车间采用单层钢筋混凝土排架承重结构，设计跨度24m,柱距6m,车间内有2对30吨中级工作制桥式吊车。建筑平面图见图2-1。规定室内地面标高为土0.00,相当于黄海高程455.00m,室外地面标高为-0.15m
9、,柱顶标高为12.50m,轨顶图21装配车间平面图mm标高为9.80mo各柱在基础顶面处的截面形状为矩形，尺寸为：边柱Z1：长X宽=IooOX400mm；角柱Z2：长X宽=IoooX400mm；抗风柱Z3：长X宽=700x400mm；基础梁的横截面尺寸如图22,梁与柱之间的净距为20mm,置于柱子外侧的杯口基础上。图22基础梁的横截面尺寸2.2.2 地勘资料简化后的建筑场地“工程地质勘察报告”如下。XX工程地质勘察报告拟建工程为XX机械厂的装配车间，建筑场地位于该机械厂厂区内，厂房平面尺寸为42m24m,采用钢筋混凝土排架结构，结构的设计跨度为24m,柱距为6m。勘察工作按施工图设计阶段的要求
10、进行。自X年X月X日开始，至X年X月X日结束。共完成钻孔6个，并结合钻孔取原状土样XX个进行了室内土工实验。场地处地面平坦。拟建车间的西南角有一古河道，现己淤填。据钻探揭露，各地层的情况如下：第层：人工填土。分布于场地表面，以灰黑色粉土为主，伴有碎砖，炉渣等杂物的填土层。厚约0.51.2m,结构疏松，土质不均，平均天然重度为17.1kN.第层：粉质粘土。呈棕红色。除1#孔外各孔均有，厚度9.510.1m0硬塑可塑，土质较均匀。第层：粉土。呈褐黄色。仅在1#孔可见到，厚约3.3m,流塑。第层：淤泥。呈黑色，流塑。含大量有机质，有臭味。仅在1#孔见到，厚度约8.0r11o第层：粉质粘土。呈灰黄色，
11、仅在1#孔见到，厚约3.6m,夹有粉砂薄层，流塑。第层：粘土。呈黄黑色，各孔均可见到，没有钻透，据调查厚度在IOm以上。土质均匀，可塑硬塑。场区地下水属潜水，初见水位在2.53.1m深处，稳定水位在2.93.9m深处。地下水补给来源为大气降水，水位随季节变化，无侵蚀性。根据钻探及室内土工实验的情况分析，第层杂填土不宜用作建筑物地基。建议把基础埋置在强度较高的第层粉质粘土或第层粘性土中。其地基承载力标准值分别为：第层：=260kPa第层：=270kPa建议：受古河道影响的几个柱基采用桩基础；其余基础可采用柱下杯口单独基础。钻探点布置见图23,地质剖面见图2-4图2-6,土工试验成果见表21,地质
12、柱状图略。报告人：XXXX年X月X日图例4#11.5m钻孔位置钻孔编号钻孔深度地质剖面编号车间位置图2-3地质钻孔平面布置图I-I地质剖面图2-4().510.411.51454.40442.40-SZZ-轴线位置=4#1寸1454.800.610.711.5443.30图:22LI432.30厂房边线钻孔编号432.30绝对标高土层编号图2-6In-In剖面和图例2.2.3 设计荷载基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30kNm计算。各柱底（标高0.5m处）的内力设计值如下：(1)边柱Zl：(横向计算)M=265kN-mF=1400kNH=40kN(2)角柱Z2:(横向计算)M=350kN-m
13、F=100OkNH=65kN(3)抗风柱Z3:(纵向计算)M=200kN-mF=420kNH=35kN上述所谓纵向是指沿车间的长轴方向，横向是指沿车间的短轴方向。弯矩M以柱子的外侧受拉为正，剪力以指向车间内部为正。表2-1某机械厂装配车间土工试验成果报告试样编号取样深度/111土的分类名称天然含水量/%天然重度kNm3比重天然孔隙比液限/%塑限/%塑性指数液性指数压缩系数/MPa1内摩擦角粘聚力/kPa1孔-I3.00-3.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.391605.62-25.00-5.40淤泥74.1115.62.661.97143.3123.0120.32.641.126o30,1.20-39.00-9.40淤泥80.5915.22.682.18447.3126.0121.32.551.466。01.28-413.00-13.40粉质粘土29.0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.3323o39,5.96-516.60-17.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.2719o20,5.40-621.00-21.40粘土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.2515o48,7.222孔-12.603.00
