(整理)土力学与地基基础设计实例
《土力学与地基基础》课程设计
第一部分 墙下条形基础课程设计
一、墙下条形基础课程设计任务书
（一）设计题目
某教学楼采用毛石条形基础，教学楼建筑平面如图4-1所示，试设计该基础。
（二）设计资料
⑴工程地质条件如图4-2所示。
杂填土 3
KN/m 16=γ
粉质粘土 3
KN/m 18=γ
3.0=b η a MP 10=s E
6.1=d η 2KN/m 196=k f
淤泥质土a 2MP =s E
2
KN/m 88=k f
⑵室外设计地面-0.6m ，室外设计地面标高同天然地面标高。
图4-1平面图
图4-2工程地质剖面图
⑶由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙∑F1K=558.57kN，山墙∑F2K=168.61kN，内横墙∑F3K=162.68kN，内纵墙∑F4K=1533.15kN。
⑷基础采用M5水泥砂浆砌毛石，标准冻深为1.2m。
（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（平面图、详图）。
（四）设计要求
⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
⑵制图要求所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图
纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。
⑶设计时间三天。
二、墙下条形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）。 （二）确定基础埋置深度d
GB50007-2002规定d min =Z d -h max 或经验确定d min =Z 0+（100~200）mm 。 式中 Z d ——设计冻深，Z d = Z 0·ψzs ·ψzw ·ψze ； Z 0——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；
（三）确定地基承载力特征值f a
)5.0()3(m d b ak a -+-+=d b f f γηγη
式中 f a ——修正后的地基承载力特征值（kPa ）； f ak ——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/m 3)；
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/m 3)； 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
b ≥h f F ?-γa k
H 0≥[]022
0/tan 2H b b b b =-α
式中 F k ——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 3
；当有地下水时， 取γ＇=20-9.8=10.2 kN/m 3；
h ——计算基础自重及基础上的土自重G K 时的平均高度（m ）。 b 2——基础台阶宽度(m)； H 0——基础高度(m)。 （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
cz z p p + ≤az f 式中 p 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
（kP a ）；
p cz ——软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值（kP a ）
；
f az——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kP a）。
（六）绘制施工图（2号图纸一张）
合理确定绘图比例（平面图1：100、详图1：20~1：30）、图幅布置；符合《建筑制图标准》。
三、参考文献
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）. 北京：中国建筑工业出版社，2002
2.孙维东主编. 土力学与地基基础. 北京：机械工业出版社，2003
3.中华人民共和国国家标准. 砌体结构设计规范（GB50003-2001）. 北京：中国建筑工业出版社，2002
4.沈克仁主编. 地基与基础. 中国建筑工业出版社，1993
四、设计实例
1.设计题目某四层教学楼，平面布置图如图4-1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，本教学楼的基础采用毛石条形基础，标准冻深为1.2m。由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙∑F1K=558.57kN，山墙∑F2K=168.61kN，内横墙∑F3K=162.68kN，内纵墙∑F4K=1533.15kN。
2.工程地质情况该地区地形平坦，经地质勘察工程地质情况如图4-2所示，
地下水位在天然地表下8.5m，水质良好，无侵蚀性。
3.基础设计
⑴荷载计算
1）选定计算单元取房屋中有代表性的一段作为计算单元。如图4-3所示。
外纵墙：取两窗中心间的墙体。
内纵墙：取①—②轴线之间两门中心间的墙体。
山墙、横墙：分别取1 m宽墙体。
图4-3 墙的计算单元
2）荷载计算
外纵墙：取两窗中心线间的距离3.3 m 为计算单元宽度
则m /kN 26.169kN/m 3
.357
.5583.31k 1k ==
∑=F F 山墙：取1 m 为计算单元宽度
则m /kN 61.168m /kN 1
61
.16812k 2k ==∑=F F
内横墙：取1 m 为计算单元宽度
则m /kN 68.162m /kN 1
68
.16213k 3k ==∑=F F
内纵墙：取两门中心线间的距离8.26m 为计算单元宽度
则m /kN 61.185m /kN .26
815
.1533.2684k 4k ==∑=F F
⑵确定基础的埋置深度d
d =Z 0+200 =（1200 +200）mm=1400 mm
⑶确定地基承载特征值f a
假设b ＜3m ，因d =1.4m ＞0.5m 故只需对地基承载力特征值进行深度修正
33m m /kN 29.17m /kN 0.9
0.59
.0185.016=+?+?=γ
⑷确定基础的宽度、高度 1）基础宽度
外纵墙：b 1≥
m 877.0m 4.12089.22026
.169a 1k =?-=?-h f F γ 山墙：b 2≥
m 874.0m 4.12089.22061
.168a 2k =?-=?-h f F γ 内横墙：b 3≥
m 843.0m 4.12089.22068
.162a 3k =?-=?-h f F γ 内纵墙：b 4≥
m 962.0m 4
.12089.22061
.185a 4k =?-=?-h f F γ 故取b =1.2m ＜3m ，符合假设条件。
2）基础高度
基础采用毛石，M5水泥砂浆砌筑。
内横墙和内纵墙基础采用三层毛石，则每层台阶的宽度为
0.16m m 31
224.02
2.12=???? ??-=b （符合构造要求） 查GB50007-2002允许台阶宽高比［b 2/H 0=1/1.5］，则每层台阶的高度为
H 0≥
[]m 24.0m 5.1/116
.0/022==H b b 综合构造要求，取H 0=0. 4m 。
最上一层台阶顶面距室外设计地坪为
（1. 4-0. 4×3）m = 0.2m ＞0.1m
()[]2
2m d ak a m /kN 89.220m /kN 5.04.129.176.1196)5.0(=-??+=-+=d f f γη
故符合构造要求。（如图4-4所示）
外纵墙和山墙基础仍采用三层毛石，每层台阶高0. 4m ，则每层台阶的允许宽度为b ≤[][]0.267m m 4.05.1/1/002==H H b
又因单侧三层台阶的总宽度为（1.2-0.37）m /2=0.415 m 故取三层台阶的宽度分别为0.115 m 、0.15 m 、0.15 m ，均小于0.2m （符合构造要求）
最上一层台阶顶面距室外设计地坪为
（1.4-0.4×3）m = 0.2m ＞0.1m 符合构造要求。（如图4-5所示）
⑸软弱下卧层强度验算 1）基底处附加压力
取内纵墙的竖向压力计算
2
2m k
k c k 0158.47k N /m
m /kN )4.129.1712.14
.112.12061.185(
=?-????+=-+=-=d
A
G F p p p γ 2）下卧层顶面处附加压力
因Z /b =4.1/1.2=3.4＞0.5，E s1/E s2=10/2=5 故由GB50007-2002中表5.2.7查得θ=25°则
220z m /kN 85.37m /kN tan25
4.121.2158.47
2.1tan 2=??+?=+=
θz b bp p 3）下卧层顶面处自重压力
22cz 98kN/m 5)kN/m 185.016(=?+?=p
4）下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值
图4-4内墙基础详图 图4-5外墙基础详图
33m m /kN 82.17m /kN 5
0.55
185.016=+?+?=
γ
()()[]22m d ak az
kN/m 1.177m /kN 5.055.082.170.1885.0=-+??+=-++=z d f f γη5）验
算下卧层的强度
22kN/m 85.135kN/m )9885.37(=+=+cz z p p ＜az f =177.1kN/m 2 符合要求。
⑹绘制施工图 如图4-6所示。
图4-6条形基础平面图、剖面图