墙下条形基础设计例题.doc

目 录

课程设计任务书……………………………………………………………………1

教学楼首层平面图…………………………………………………………………4

工程地质条件表……………………………………………………………………5

课程设计指导书……………………………………………………………………6

教学楼首层平面大图………………………………………………………………19

《地基与基础》课程设计任务书

一、设计目的
1、了解一般民用建筑荷载的传力途径，掌握荷载计算方法；
2、掌握基础设计方法和计算步骤，明确基础有关构造；
3、初步掌握基础施工图的表达方式、制图规定及制图基本技能。
二、设计资料
工程名称：中学教学楼，其首层平面见附图。
建筑地点：
标准冻深：Z0 =
地质条件：见附表 序号
工程概况：建筑物结构形式为砖混结构，采用纵横墙承重方案。建筑物层数为四~六层，层高3.6m，窗高2.4m，室内外高差为0.6m。教室内设进深梁，梁截面尺寸b×h=250×500mm，其上铺钢筋混凝土空心板，墙体采用机制普通砖MU10，砂浆采用M5砌筑，建筑物平面布置详见附图。
屋面作法：改性沥青防水层
20mm厚1：3水泥砂浆找平层
　　　　　220mm厚（平均厚度包括找坡层）水泥珍珠岩保温层
一毡二油（改性沥青）隔气层
20mm厚1：3水泥砂浆找平层
预应力混凝土空心板120mm厚（或180mm厚）
20mm厚天棚抹灰（混合砂浆），
刷两遍大白
楼面作法：地面抹灰1：3水泥砂浆20mm厚
钢筋混凝土空心板120mm厚（或180mm厚）
天棚抹灰：混合砂浆20mm厚
刷两遍大白
材料重度：三毡四油上铺小石子（改性沥青） 0.4KN/m2
一毡二油（改性沥青） 0.05KN/m2
塑钢窗 0.45KN/m2
混凝土空心板120mm厚 1.88KN/m2
预应力混凝土空心板180mm厚 2.37KN/m2
水泥砂浆 20KN/m3
混合砂浆 17KN/m3
浆砌机砖 19KN/m3
水泥珍珠岩制品 4KN/m3
钢筋混凝土 25 KN/m3
屋面雪荷载及有关地区冻深 附表—1
地 点
标准冻深Z0（m）
雪荷载标准值（KN/m2）
哈尔滨
齐齐哈尔
牡丹江
佳木斯
伊春
大庆
2.0
2.2
1.8
2.0
2.4
2.1
0.40
0.30
0.55
0.70
0.60
0.30

屋面、楼面使用活荷载标准值 附表—2
类别
标准值KN/m2
备注说明
不上人的屋面（上人的屋面2.0）
楼 面（教 室、试验室、阅览室）
走 廊、门 厅、楼 梯
厕 所、盥洗室
0.5
2.0
2.5
2.5
墙、柱、基础计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数，按楼层活荷载折减系数为：
4～5层0.7；
6～8层为0.65。
注：表中使用活荷载仅用于教学楼，
黑龙江省建筑地基基础设计规范地基承载力特征值表
一般粘性土地基承载力特征值fak(kpa) 附表 —3
IL
e
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.20
0.60
(380)
320
250
(200)
(160)

0.70
310
275
215
170
140
120
0.80
260
240
190
150
125
105
0.90
220
210
170
135
110
100
1.00
190
180
150
120
100

一般粘性土地基承载力特征值fak(kpa) 附表 —4
标贯N
3
5
7
9
11
13
15
fak
110
145
180
215
250
290
325

粉土地基承载力特征值fak(kpa) 表 —5
标贯N
3
5
7
9

10
11
12
13
14
15
fak
105
145
185
225

245
265
285
305
325
345

砂土地基承载力特征值fak(kpa) 附表—6
标贯N
土的名称
10
15
30
中砂、粗砂
180
250
340
粉砂、细砂
140
180
250

淤泥及淤泥质土地基承载力特征值fak(kpa) 附表 —7
天然含水量W（%）
36
40
45
50
55
65
75
fak
100
90
80
70
60
50
40

三、设计要求
1、结构布置方案：中学教学楼结构类型为砖混结构，纵墙承重方案。
2、基础方案：采用墙下钢筋混凝土条形基础
3、基础材料：混凝土采用C20，钢筋采用HPB235级。（如四层教学楼也可采用毛石基础，毛石采用MU 20,砂浆采用M5）。
4、绘图要求：绘制2号图一张，包括基础平面布置图和基础剖面图，并编写施工说明。绘图比例：基础平面布置图1：100；基础剖面图1：30。
3、设计进度
课程设计时间为一周。时间与进度安排：第1～3天为荷载计算、地基与基础计算，三天内务必完成；第4～5天绘制基础施工图。要求计算书内容清晰完整；并要求图面能清晰准确表达设计者意图，保证图面质量。

工 程 地 质 条 件

序

号

土层

指
标

地下
水位(m)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
土
的
名
称
层

厚
m

KN/m3
土
的
名
称
层

厚
m

KN/m3

ds

ω

%

ωp

%

ωl

%

Es

N/mm2

N
土
的
名
称
层

厚
m

KN/m3

ds

ω

%

ωp

%

ωl

%

Es

N/mm2

N
1
-7
耕土

0.6
16.3
粘土
6.4
18.0
2.72
28
19
37
10
8
细砂饱合
3
19.0
2.68
28
--
--
10
15
2
-7
杂填
土
0.5
17.0
粉土
6.5
18.9
2.70
25
22
30
12
8
粘土
3
19.5
2.72
38
24.5
42.5
9
7
3
-6.5
杂填
土
0.8
16.7
粉质
粘土
5.7
18.1
2.74
28
22
34
10
7
淤泥土质
3.5
17.5
2.70
45
22
42
3
-
4
-8
多年
填土
0.8
16.9
粘土
5.2
18.5
2.72
30
21
39
9
7
粉质粘土
4
18.3
2.74
28
22
34
10
7
5
-6
耕土

0.5
16.2
粉质
粘土
5.5
18.2
2.73
29
23
35
10
7
粘土
4
19.6
2.71
37.5
24
42
9
7
6
-10
填土

0.6
16.1
粘土
5
18.3
2.71
27
18
36
8
8
粉土
4.5
18.7
2.73
25
20
40
8
7
7
-9
杂填
土
0.7
16
粘土
6.3
18.4
2.72
26
20
37
8
7
粉质粘土
3
18.5
2.72
27
23
41
8
10
8
-7
杂填
土
0.5
16.2
粘土
6.5
18
2.73
24
19
38
10
7
淤泥
3
19
2.7
30
25
45
3
--
9
-12
耕土

0.6
16
粘土
5.4
18.2
2.72
20
18
37
10
8
中砂
4
18.6
2.68
20
--
--
12
15
10
-10
填土

0.8
16.3
粘土
6.2
18
2.73
20
20
39
8
7
粉土
4
18.8
2.74
20
18
36
10
10

《地基与基础》课程设计指导书

——墙下条形基础

一、设计资料
工程名称：中学教学楼，首层平面见附图-3
建筑地点：哈尔傧市
标准冻深：Z0 =2 m
地质条件：见附图-1
工程概况：建筑物结构形式为砖混结构，采用纵横墙承重方案。建筑物层数为六层，层高3.6m，窗高2.4m，室内外高差为0.6m。教室内设进深梁，梁的截面尺寸
b×h=250×500mm，其上铺钢筋混凝土空心板，墙体采用机制普通砖MU15，砂浆采用M5砌筑。
屋面作法：改性沥青防水层
20mm厚1：3水泥砂浆找平层
　　　　　220mm厚（平均厚度包括找坡层）水泥珍珠岩保温层
一毡二油（改性沥青）隔气层
20mm厚1：3水泥砂浆找平层
预应力混凝土空心板120mm厚（或180mm厚）
20mm厚天棚抹灰（混合砂浆），
刷两遍大白
楼面作法：地面抹灰1：3水泥砂浆20mm厚
钢筋混凝土空心板120mm厚（或180mm厚）
天棚抹灰：混合砂浆20mm厚
刷两遍大白
材料重度：三毡四油上铺小石子（改性沥青） 0.4KN/m2
一毡二油（改性沥青） 0.05KN/m2
塑钢窗 0.45KN/m2
混凝土空心板120mm厚 1.88KN/m2
预应力混凝土空心板180mm厚 2.37KN/m2
水泥沙浆 20KN/m3
混合沙浆 17KN/m3
浆砌机砖 19KN/m3
水泥珍珠岩制品 4KN/m3

屋面及楼面使用活荷载：

屋面、楼面使用活荷载标准值 附表—1
类别
标准值KN/m2
备注说明
不上人的屋面（上人的屋面2.0）
楼 面（教 室、试验室、阅览室）
走 廊、门 厅、楼 梯
厕 所、盥洗室
0.5
2.0
2.5
2.5
墙、柱、基础计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数，按楼层活荷载折减系数为：
4～5层0.7；
6～8层为0.65。
注：表中使用活荷载仅用于教学楼，

黑龙江省建筑地基基础设计规范推荐的地基承载力特征值：
一般粘性土地基承载力特征值fak(kpa) 附表—2
IL
e
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.20
0.60
(380)
320
250
(200)
(160)

0.70
310
275
215
170
140
120
0.80
260
240
190
150
125
105
0.90
220
210
170
135
110
100
1.00
190
180
150
120
100

一般粘性土地基承载力特征值fak(kPa) 附表-3
标贯N
3
5
7
9
11
13
15
fak
110
145
180
215
250
290
325

粉土地基承载力特征值fak(kPa) 附表 -4
标贯N
3
5
7
9

10
11
12
13
14
15
fak
105
145
185
225

245
265
285
305
325
345

砂土地基承载力特征值fak(kPa) 附表-5
标贯N
土的名称
10
15
30
中砂、粗砂
180
250
340
粉砂、细砂
140
180
250

淤泥及淤泥质土地基承载力特征值fak(kPa) 附表-6
天然含水量W（%）
36
40
45
50
55
65
75
fak
100
90
80
70
60
50
40

二、设计目的
1、了解砌体结构的受力特点及荷载传递途径；
2、掌握荷载计算方法及浅基础设计步骤；
3、明确基础有关构造要求；
4、初步掌握基础施工图的表达方式、制图规定及制图基本技能。
三、设计要求
1、结构布置方案：中学教学楼结构类型为砖混结构，纵墙承重方案。
2、基础类型及构造要求：采用墙下钢筋混凝土条形基础，混凝土采用C25 ，基础垫层混凝土采用C10。基础底板钢筋采用HPB235级；其受力钢筋直径不宜小于10mm；间距不宜大于200mm，也不小于100mm。基础纵向分布钢筋的直径不小于8mm；间距不宜大于300mm。基础设垫层钢筋保护层不小于40mm。
3、绘图要求：绘制2号图一张，包括基础平面布置图和基础剖面图，并编写施工说明。绘图比例：基础平面布置图1：100；基础剖面图1：30。
四、基础设计步骤
（一）计算上部结构竖向荷载
对于纵横墙承重方案，外纵墙荷载传递途径为：
屋面（楼面）荷载→进深梁→外纵墙→墙下基础→地基
计算上部结构传来的竖向荷载时，根据房屋结构承重方案的受力特点，合理地选择荷载计算单元，具体可分为以下两种情况：
（1） 对于有门窗洞的墙以及搁置进深大梁的承重墙，可取一个开间为计算单元。
（2） 对于无门窗洞的墙，可取1m宽为荷载计算单元。
由上部结构传至基础设计标高±0.00处的竖向荷载主要有：结构自重（屋面、楼面、墙体等）；屋面使用活荷载（注意：屋面使用活荷载与雪荷载二者不能同时考虑，取其较大者计算）以及楼面使用活荷载。
（二）根据建筑物荷载大小、地基土质情况等，合理选择基础类型和材料。
（三）根据工程地质条件、建筑物使用要求以及地下水影响等因素、确定基础埋深。
首先根据工程地质条件，可初步选择基础持力层，建筑地基基础设计规范规定，基础埋深不得小于0.5 m。对于寒冷地区，确定外墙基础埋深时，应考虑地基土冻胀的影响。主要根据持力层土质情况、冻前天然含水量、及冻结期间地下水位距冻结面的最小距离、平均冻胀率等因素，确定地基土的冻胀性（查表7-3）。再根据土的冻胀性、基础形式、采暖情况、基底平均压力，确定基底下容许残留冻土层厚度（查表7-4），然后计算基础最小埋深（还需考虑土的类别、环境对冻深等因素的影响）即：

选择外基础埋深时，要求基础埋深＞，内墙基础埋深不必考虑地基土冻胀的影响，可以适当浅埋。
（四）根据工程地质条件，计算地基持力层和下卧层的承载力。如果地基下卧层是软弱土层（淤泥或淤泥质土），必须进行软弱下卧层承载力验算，并要求满足：

（五）根据修正后的地基承载力特征值以及相应于荷载效应标准组合上层结构传至基础顶面的竖向力（即每延米荷载），按下式计算墙下条形基础宽度：

（六）对于墙下钢筋混凝土条形基础，需根据抗剪强度条件确定基础高度（即底板厚度），同时还要考虑其构造要求。然后计算基础底板配筋。具体设计步骤与计算方法详见下面设计实例。
五、墙下条形基础设计实例
根据设计资料、工程概况和设计要求，教学楼采用墙下钢筋混凝土条形基础。基础材料选用C25混凝土，1.27N/mm2；HPB235钢筋，210N/mm2.。建筑场地工程地质条件，见附图-1所示。下面以外纵墙（墙厚0.49m）基础为例，设计墙下钢筋混凝土条形基础。
（一）确定基础埋深
已知哈尔滨地区标准冻深Zo=2m,工程地质条件如附图-1所示：

附图-1 建筑场地工程地质条件

根据建筑场地工程地质条件，初步选择第二层粉质粘土作为持力层。根据地基土的天然含水量以及冻结期间地下水位低于冻结面的最小距离为8m，平均冻胀率η=4，冻胀等级为Ⅲ级，查表7-3，确定持力层土为冻胀性土，选择基础埋深ｄ=1.6m。
（二）确定地基承载力
1、第二层粉质粘土地基承载力

查附表-2，地基承载力特征值=202.5 KPa按标准贯入试验锤击数N=6，查附表-3，=162.5KPa二者取较小者，取=162.5KPa
2、第三层粘土地基承载力

查附表-2， =135 KPa，按标准贯入锤击数查表-3，=145 KPa，二者取较小者，取=135 KPa。
3 、修正持力层地基承载力特征值
根据持力层物理指标=0.9， I=0.75，二者均小于0.85。
查教材表4-2 0.3，1.6

（五）计算上部结构传来的竖向荷载
对于纵横墙承重方案，外纵墙荷载传递途径为：
屋面（楼面）荷载→进深梁→外纵墙→墙下基础→地基

附图2 教学楼某教室平面及外墙剖面示意图

1、外纵墙（墙厚0.49m）基础顶面的荷载，取一个开间3.3m为计算单元（见附图-2）
(1) 屋面荷载
恒载：
改性沥青防水层： 0.4KN/m2
1：3水泥沙浆20mm厚： 0.02 20=0.4KN/m2
1：10 水泥珍珠岩保温层（最薄处100mm厚找坡层平均厚120mm）：
0.22×4=0.88KN/m2
改性沥青隔气层： 0.0.5KN/m2
1：3水泥沙浆20mm厚： 0.02×20=0.4KN/m2
钢混凝土空心板120mm厚： 1.88KN/m2
混合沙浆20mm厚： 0.02×17=0.34KN/m2
————————————————————————————————————
恒载标准值： 4.35KN/m2
恒载设计值： 1.2×4.35=5.22KN/m2
屋面活载标准值 0.5KN/m2
屋面活载设计值 1.4×0.5=0.7KN/m2
————————————————————————————————————
屋面总荷载标准值 4.35+0.5=4.85KN/m2
屋面总荷载设计值 5.22+0.7=5.92KN/m2
(2)楼面荷载
恒载：
地面抹灰水泥砂浆20mm厚 0.02×20=0.4KN/m2
钢筋混凝土空心板120mm厚 1.88KN/m2
天棚抹灰混合砂浆20mm厚 0.02×17=0.34KN/m2
恒载标准值 2.62KN/m2
恒载设计值 1.2×2.62=3.14KN/m2
楼面活载标准值（教室） 2.0KN/m2
楼面活载设计值 1.4×2.0×0.65*=1.82KN/m2
————————————————————————————————————
楼面总荷载标准值 2×0.65*+2.62=3.92KN/m2
楼面总荷载设计值 5.94KN/m2
注：0.65*为荷载规范4.1.2规定：设计墙、柱和基础时活荷载按楼层的折减系数
(3) 进深梁自重
钢筋混凝土梁 25×0.25×0.5=3.13KN/m
梁侧抹灰 17×0.02×0.5×2=0.34KN/m
————————————————————————————————————
梁自重标准值 3.47KN/m
梁自重设计值 1.2×3.47=4.16KN/m
（4）墙体自重（注：窗间墙尺寸：2.1m×2.4m）
窗重 : 0.45×2.1×2.4=2.27KN
浆砌机砖: 19×0.49×（3.6×3.3-2.1×2.4）=63.86KN
墙双面抹灰： 0.02×（17+20）×（3.6×3.3-2.1×2.4）=5.06KN
————————————————————————————————————
墙体自重标准值 71.19KN
墙体自重设计值 1.2×71.19 = 85.43KN
(5)基础顶面的竖向力
=[ 屋面荷载 + 楼面荷载×（层数-1）]×进深/2+（进深梁重×进深/2+墙体自重）÷开间×层数 即：
=[4.85+3.92×5]×6.6/2+（3.47×6.6/2+71.19）÷3.3×6=230.9KN/m
2、内纵墙（墙厚0.37m）基础顶面的荷载，取一个开间3.3m为计算单元
对于纵横墙承重方案，内纵墙荷载传递途径：
屋面（楼面）荷载→进深梁↘
内纵墙→墙下基础→地基
走廊屋面（楼面）荷载↗
(1)屋面荷载（同外纵墙） 4.85kN/m
(2)楼面荷载（同外纵墙） 3.92 kN/m
(3) 进深梁自重（同外纵墙） 3.47kN/m
(4)墙体自重
浆砌机砖: 19×0.37×3.6×3.3=83.52KN
墙双面抹灰： 0.02×2×17×3.6×3.3=8.08KN
————————————————————————————————————
墙体自重标准值 91.60KN
墙体自重设计值 1.2×91.60 = 109.92KN
(5)基础顶面的竖向力
[ 屋面荷载 + 楼面荷载×（层数-1）]×进深/2+（进深梁重×进深/2+墙体自重）÷开间×层数+[ 屋面荷载 + 楼面荷载×（层数-1）]×走廊开间/2 ，即：
（4.85+3.92×5）×6.6/2+（3.47×6.6/2+91.6）÷3.3×6+（4.85+3.92×5）×2.7/2= 80.685+187.37+33.01=301.1KN/m
3、山墙（墙厚0.49m）基础顶面的荷载，取①轴山墙4.5m开间、1m宽为计算单元
(1) 屋面荷载（同外纵墙） 4.85 KN/m
(2)楼面荷载（同外纵墙） 3.92 KN/m
(3)墙体自重
浆砌机砖: 19×0.49×3.6=33.52KN/m
墙双面抹灰： 0.02×（17+20）×3.6=2.66KN/m
————————————————————————————————————
墙体自重标准值 36.18KN/m
墙体自重设计值 1.2×36.18 = 43.42KN/m
（5）基础顶面的竖向力
=[屋面荷载 + 楼面荷载×（层数-1）]×开间/2+墙体自重×层数，即：
=[4.85+3.92×5]×4.5/2+36.18×6= 272.09KN/m
3、内横墙（墙厚0.24m）基础顶面的荷载，取1m宽为计算单元
(1) 屋面荷载（同外纵墙） 4.85 KN/m
(2)楼面荷载（同外纵墙） 3.92 KN/m
(3)墙体自重
浆砌机砖: 19×0.24×3.6=16.42KN/m
墙双面抹灰： 0.02×2×17×3.6=2.45KN/m
————————————————————————————————————
墙体自重标准值 18.87KN/m
墙体自重设计值 1.2×18.87= 22.64KN/m
(4)基础顶面的竖向力
=[ 屋面荷载 + 楼面荷载×（层数-1）]×开间+墙体自重×层数，即：
=[4.85+3.92×5]×3.3+18.89×6=194.3KN/m
(四) 求基础宽度
1、外纵墙基础
m取m
2、内纵墙基础
m，取m
3、山墙基础
m，取1.9m
4、内横墙基础
m，取m
(五) 计算基础底板厚度及配筋
1、外纵墙基础
(1)地基净反力
kPa
(2)计算基础悬臂部分最大内力
m ，
kN.m kN
初步确定基础底版厚度
先按的经验值初步确定，然后再进行受剪承载力验算。
m
取h=0.3m=300mm h0=300-40=260mm
(3)受剪承载力验算
NkN ＞V=113.4kN
基础底板配筋
mm
选用Φ12@130 mm（AS=870mm2）,分布钢筋选用Φ8@300 mm。
2、内纵墙基础
（1）地基净反力
kPa
（2）计算基础悬臂部分最大内力
m
kN.m kN
初步确定基础底版厚度
先按的经验值初步确定，然后再进行受剪承载力验算。
m
取m =mm ， mm.
（3）受剪承载力验算
N=231.14kN＞kN
基础底板配筋
mm
选用Φ16@130mm（mm2）,分布钢筋选用Φ8@300 mm。
3、山墙基础
(1)地基净反力
kPa
(2)计算基础悬臂部分最大内力
m ，
kN.m
kN
初步确定基础底版厚度
先按的经验值初步确定，然后再进行受剪承载力验算。
m
取mmm mm
(3)受剪承载力验算
N
kN ＞kN
基础底板配筋
mm
选用Φ14@150 mm（AS=1026mm2）,分布钢筋选用Φ8@300 mm。

4、内横墙基础
(1)地基净反力
kPa
计算基础悬臂部分最大内力
m
kN.m kN
初步确定基础底版厚度
先按的经验值初步确定，然后再进行受剪承载力验算。
m
取m ， mm
(2)受剪承载力验算
N=186.69kN＞108.7kN　
基础底板配筋
mm
选用Φ12@140 mm（AS=808mm2）,分布钢筋选用Φ8@300 mm.。

(六)确定基础剖面尺寸，绘制基础底板配筋图
1、 外纵墙基础剖面及底板配筋，详见附图-3。

附图-3 外纵墙基础剖面图

2、 内纵墙基础剖面及底板配筋详图，见附图-4。

附图-4 内纵墙基础剖面图

3、 山横墙基础剖面及底板配筋图，见附图-5。

附图-5 山横墙基础剖面图

4、 内横墙基础剖面及底板配筋图，见附图-6。

附图-6 内横墙基础剖面图

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