貴州大學(xué)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)?摘要：本課程設(shè)計(jì)圍繞貴州大學(xué)基礎(chǔ)工程課程展開，旨在通過理論與實(shí)踐結(jié)合，讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)的基本方法和流程。涵蓋了地基承載力確定、基礎(chǔ)類型選擇、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容，通過實(shí)際案例分析與計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生解決基礎(chǔ)工程問題的能力，提升其專業(yè)素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力。

一、引言基礎(chǔ)工程是土木工程專業(yè)的核心課程之一，對(duì)于建筑物的安全和穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。本次貴州大學(xué)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)，是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)工程理論知識(shí)的綜合運(yùn)用和實(shí)踐檢驗(yàn)。學(xué)生需要根據(jù)給定的工程條件，完成基礎(chǔ)工程的各項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，包括場(chǎng)地工程地質(zhì)條件分析、地基承載力計(jì)算、基礎(chǔ)選型、基礎(chǔ)尺寸確定以及配筋計(jì)算等，從而全面掌握基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)的方法和技能。

二、工程概況（一）工程地點(diǎn)本次課程設(shè)計(jì)工程位于貴州大學(xué)某校區(qū)內(nèi)。

（二）建筑功能及規(guī)模擬建建筑物為一棟多層教學(xué)樓，地上五層，地下一層。建筑面積約為[X]平方米，主要功能為教室、辦公室、實(shí)驗(yàn)室等。

（三）場(chǎng)地工程地質(zhì)條件1.地形地貌場(chǎng)地較為平坦，地勢(shì)起伏較小，地面標(biāo)高在[具體標(biāo)高范圍]之間。2.地層巖性自上而下依次為：雜填土：黃褐色，松散，主要由建筑垃圾、生活垃圾及粘性土組成，厚度約為[X]米。粉質(zhì)粘土：可塑狀態(tài)，中等壓縮性，干強(qiáng)度中等，韌性中等，厚度約為[X]米。粉土：稍密狀態(tài)，低壓縮性，干強(qiáng)度低，韌性低，厚度約為[X]米。中砂：密實(shí)狀態(tài)，低壓縮性，主要礦物成分為石英、長石，厚度約為[X]米。強(qiáng)風(fēng)化泥巖：巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯呈碎塊狀，手可折斷，厚度約為[X]米。中風(fēng)化泥巖：巖石風(fēng)化程度中等，巖芯呈柱狀，較堅(jiān)硬，為場(chǎng)地的持力層。3.水文地質(zhì)條件場(chǎng)地內(nèi)地下水主要為上層滯水和基巖裂隙水。上層滯水賦存于雜填土和粉質(zhì)粘土層中，水位隨季節(jié)變化較大；基巖裂隙水主要賦存于中風(fēng)化泥巖的裂隙中，水量較小。勘察期間測(cè)得地下水位埋深約為[X]米。

三、地基承載力確定（一）根據(jù)土的物理性質(zhì)指標(biāo)確定1.對(duì)于粉質(zhì)粘土，采用室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得其天然含水量\(w=[X]\%\)，天然重度\(\gamma=[X]kN/m3\)，孔隙比\(e=[X]\)，液性指數(shù)\(IL=[X]\)。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500072011），查得粉質(zhì)粘土的承載力特征值\(f_{ak}\)計(jì)算公式如下：\(f_{ak}=M_\gammab+M_z3jilz61osys\gamma_{m}d+M_{c}c_{k}\)其中，\(M_\)、\(M_z3jilz61osys\)、\(M_{c}\)為承載力系數(shù)，可根據(jù)土的物理性質(zhì)指標(biāo)查規(guī)范表格得到；\(\gamma\)為基礎(chǔ)底面以下土的重度；\(b\)為基礎(chǔ)底面寬度；\(\gamma_{m}\)為基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度；\(d\)為基礎(chǔ)埋深；\(c_{k}\)為基底下一倍基礎(chǔ)寬度深度范圍內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值。代入相應(yīng)數(shù)值計(jì)算可得粉質(zhì)粘土的承載力特征值\(f_{ak1}=[X]kPa\)。2.對(duì)于粉土，測(cè)得其天然含水量\(w=[X]\%\)，天然重度\(\gamma=[X]kN/m3\)，孔隙比\(e=[X]\)，液性指數(shù)\(IL=[X]\)。同樣根據(jù)規(guī)范公式計(jì)算粉土的承載力特征值\(f_{ak2}=[X]kPa\)。

（二）根據(jù)原位測(cè)試成果確定1.采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)對(duì)場(chǎng)地土進(jìn)行測(cè)試，在粉質(zhì)粘土層和粉土層中分別進(jìn)行了若干次標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，得到標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)\(N\)值。對(duì)于粉質(zhì)粘土層，平均標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)\(N_1=[X]\)擊。根據(jù)規(guī)范相關(guān)表格，經(jīng)修正后得到該層土的承載力特征值\(f_{ak3}=[X]kPa\)。2.對(duì)于粉土層，平均標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)\(N_2=[X]\)擊。經(jīng)修正后得到該層土的承載力特征值\(f_{ak4}=[X]kPa\)。

（三）綜合確定地基承載力特征值綜合考慮上述根據(jù)土的物理性質(zhì)指標(biāo)和原位測(cè)試成果確定的地基承載力特征值，取其最小值作為該場(chǎng)地的地基承載力特征值\(f_{ak}\)。經(jīng)比較，\(f_{ak}=[X]kPa\)。

四、基礎(chǔ)類型選擇（一）考慮因素1.上部結(jié)構(gòu)形式：本工程為多層教學(xué)樓，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，荷載相對(duì)較為均勻，對(duì)基礎(chǔ)的整體性要求較高。2.場(chǎng)地工程地質(zhì)條件：場(chǎng)地表層為雜填土和粉質(zhì)粘土，下部為粉土、中砂和強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖。中風(fēng)化泥巖強(qiáng)度較高，可作為良好的持力層。3.經(jīng)濟(jì)性：在滿足工程安全和功能要求的前提下，應(yīng)盡量選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)類型。

（二）基礎(chǔ)類型確定綜合考慮以上因素，本工程選擇柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.能較好地適應(yīng)框架結(jié)構(gòu)柱下荷載分布特點(diǎn)，可根據(jù)柱子荷載大小和地基承載力情況靈活調(diào)整基礎(chǔ)尺寸。2.對(duì)于本工程場(chǎng)地，在中風(fēng)化泥巖上設(shè)置獨(dú)立基礎(chǔ)，能夠充分利用巖石的承載能力，節(jié)省基礎(chǔ)材料和造價(jià)。3.施工相對(duì)簡(jiǎn)單，工期較短，有利于保證工程進(jìn)度。

五、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算（一）基礎(chǔ)尺寸確定1.確定基礎(chǔ)埋深根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件和建筑物的荷載情況，基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足以下要求：基礎(chǔ)應(yīng)埋置在堅(jiān)實(shí)的持力層上，本工程選擇中風(fēng)化泥巖作為持力層，基礎(chǔ)埋深初步擬定為\(d=[X]\)米?？紤]建筑物的穩(wěn)定性和抗凍要求，基礎(chǔ)埋深不宜過淺，且應(yīng)在地下水位以上一定距離。本工程地下水位埋深約為[X]米，滿足要求。2.計(jì)算基礎(chǔ)底面尺寸根據(jù)地基承載力特征值\(f_{ak}\)和上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，計(jì)算基礎(chǔ)底面尺寸。假設(shè)某框架柱作用于基礎(chǔ)頂面的軸向力設(shè)計(jì)值\(F=[X]kN\)，彎矩設(shè)計(jì)值\(M=[X]kN·m\)，水平力設(shè)計(jì)值\(V=[X]kN\)。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，基礎(chǔ)底面尺寸應(yīng)滿足以下公式：\(p_{k}=\frac{F_{k}+G_{k}}{A}\leqf_{a}\)\(p_{kmax}=\frac{F_{k}+G_{k}}{A}+\frac{M_{k}}{W}\leq1.2f_{a}\)其中，\(p_{k}\)為基礎(chǔ)底面平均壓力；\(p_{kmax}\)為基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力；\(F_{k}\)為上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值；\(G_{k}\)為基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上土重；\(A\)為基礎(chǔ)底面面積；\(M_{k}\)為作用于基礎(chǔ)底面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值；\(W\)為基礎(chǔ)底面抵抗矩；\(f_{a}\)為修正后的地基承載力特征值。先不考慮基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上土重進(jìn)行初步估算基礎(chǔ)底面尺寸，然后再進(jìn)行驗(yàn)算和調(diào)整。經(jīng)計(jì)算，初步確定基礎(chǔ)底面尺寸為\(l\timesb=[X]m\times[X]m\)?？紤]基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上土重后，重新計(jì)算基礎(chǔ)底面平均壓力\(p_{k}\)和基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力\(p_{kmax}\)，滿足上述規(guī)范公式要求。

（二）基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算1.計(jì)算基礎(chǔ)受荷面積及基底反力根據(jù)基礎(chǔ)底面尺寸\(l\timesb\)，確定基礎(chǔ)受荷面積。將上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載按軸心受壓和偏心受壓情況進(jìn)行分析，計(jì)算基底反力分布。對(duì)于軸心受壓基礎(chǔ)，基底反力均勻分布，\(p_{k}=\frac{F_{k}+G_{k}}{A}\)。對(duì)于偏心受壓基礎(chǔ)，考慮彎矩和水平力作用，采用彈性地基梁理論或其他簡(jiǎn)化方法計(jì)算基底反力分布。經(jīng)計(jì)算，本工程基礎(chǔ)在各種荷載組合下的基底反力分布情況滿足設(shè)計(jì)要求。2.計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)力采用簡(jiǎn)化方法計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)力，如將基礎(chǔ)視為倒置的懸臂梁，根據(jù)基底反力分布計(jì)算基礎(chǔ)在柱邊處的彎矩和剪力。對(duì)于柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，柱邊處的彎矩計(jì)算公式為：\(M=p_{max}a_{1}^{2}(2l+a_{1})/6\)（對(duì)于長邊方向）\(M=p_{max}b_{1}^{2}(2b+b_{1})/6\)（對(duì)于短邊方向）其中，\(p_{max}\)為基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力；\(a_{1}\)、\(b_{1}\)為基礎(chǔ)邊緣至柱邊的距離。剪力計(jì)算公式為：\(V=(p_{max}p_{min})lb/2\)經(jīng)計(jì)算，得到基礎(chǔ)在不同荷載組合下的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，為基礎(chǔ)配筋計(jì)算提供依據(jù)。

（三）基礎(chǔ)配筋計(jì)算1.計(jì)算基礎(chǔ)底板配筋根據(jù)基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500102010）中受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式計(jì)算基礎(chǔ)底板配筋。對(duì)于基礎(chǔ)底板長邊方向：\(\alpha_{s}=\frac{M}{α_{1}f_{c}bh_{0}^{2}}\)\(\xi=1\sqrt{12\alpha_{s}}\)\(A_{s}=\frac{M}{f_{y}(h_{0}\frac{\xih_{0}}{2})}\)其中，\(M\)為基礎(chǔ)底板長邊方向的彎矩設(shè)計(jì)值；\(\alpha_{1}\)為混凝土抗壓強(qiáng)度影響系數(shù)；\(f_{c}\)為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；\(b\)為基礎(chǔ)底板計(jì)算寬度；\(h_{0}\)為基礎(chǔ)底板有效高度；\(\xi\)為相對(duì)受壓區(qū)高度；\(f_{y}\)為鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。同理，計(jì)算基礎(chǔ)底板短邊方向的配筋。經(jīng)計(jì)算，基礎(chǔ)底板長邊方向配筋為\(\phi[具體鋼筋直徑]\@[具體間距]\)，短邊方向配筋為\(\phi[具體鋼筋直徑]\@[具體間距]\)。2.計(jì)算基礎(chǔ)柱下配筋根據(jù)柱傳來的軸力、彎矩和剪力，采用偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式計(jì)算柱下配筋。對(duì)于大偏心受壓情況：\(N\leq\alpha_{1}f_{c}bx_{f}+f_{y}^{\prime}A_{s}^{\prime}f_{y}A_{s}\)\(M\leq\alpha_{1}f_{c}bx_{f}(h_{0}x_{f}/2)+f_{y}^{\prime}A_{s}^{\prime}(h_{0}a_{s}^{\prime})\)通過聯(lián)立求解上述方程，計(jì)算得到柱下縱筋面積\(A_{s}\)和\(A_{s}^{\prime}\)，并根據(jù)構(gòu)造要求確定箍筋配置。經(jīng)計(jì)算，柱下縱筋采用\([具體鋼筋規(guī)格]\)，箍筋采用\(\phi[具體鋼筋直徑]\@[具體間距]\)。

六、基礎(chǔ)構(gòu)造要求（一）基礎(chǔ)材料1.混凝土基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用\(C[具體強(qiáng)度等級(jí)]\)，以滿足基礎(chǔ)的承載能力和耐久性要求。2.鋼筋基礎(chǔ)鋼筋采用\(HRB[具體鋼筋級(jí)別]\)鋼筋，鋼筋的品種、規(guī)格和質(zhì)量應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

（二）基礎(chǔ)尺寸及配筋構(gòu)造1.基礎(chǔ)底面尺寸應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，且不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的最小值。2.基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足抗沖切和抗剪切要求，基礎(chǔ)邊緣高度不宜小于[具體高度值]，且每階高度宜為[具體高度范圍]。3.基礎(chǔ)底板配筋應(yīng)滿足計(jì)算要求，鋼筋間距不宜過大，一般不大于[具體間距值]，且不應(yīng)小于[具體間距值]。4.柱下基礎(chǔ)與柱子的連接應(yīng)可靠，柱縱筋應(yīng)插入基礎(chǔ)一定深度，滿足錨固要求。

（三）基礎(chǔ)施工要求1.基礎(chǔ)施工前應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地平整，確?；A(chǔ)底面堅(jiān)實(shí)、平整。2.鋼筋的加工和連接應(yīng)符合規(guī)范要求，保證鋼筋的力學(xué)性能。3.混凝土澆筑應(yīng)振搗密實(shí)，防止出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。4.基礎(chǔ)施工過程中應(yīng)注意控制基礎(chǔ)的軸線和標(biāo)高，確?；A(chǔ)位置準(zhǔn)確。

七、結(jié)論通過本次貴州大學(xué)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)，完成了某多層教學(xué)樓的基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件進(jìn)