厂房基础工程课程设计.doc

基础工程课程设计基础工程课程设计某工业厂房8号柱柱下基础课程设计 姓 名：郑 翔学号：20070449班级：土木十五指导老师：朱明2010.12.10目 录1设计资料1 1.1场地概况1 1.2.设计资料2 2设计计算内容5 2.1.设计荷载52.2.无筋扩展基础设计5 2.2.1.确定基础埋深以及持力层的承载力62.2.2.确定基底尺寸6 2.3.3.承载力以及偏心距计算6 2.2.4.地基变形验算72.2.5.确定基础高度以及构造尺寸72.3.扩展基础设计计算 8 2.3.1.确定基础埋深以及持力层的承载力 82.3.2.确定基底尺寸82.3.3.承载力以及偏心距计算82.3.4.地基变形验算92.3.5.荷载计算9 2.3.6.确定基础高度92.3.7.内力计算112.3.8.抗弯钢筋的配置11 2.3.9.施工简述122.4. 桩基础初步设计13 2.4.1.确定桩端持力层和承台埋深 132.4.2.确定单桩竖向极限承载力标准值Quk 132.4.3.初步估计桩的数目 14 2.4.4.进行桩位布置和确定承台的尺寸142.4.5.计算考虑群桩效应下的基桩竖向承载力设计值R 并验算152.4.6.求算桩顶荷载152.4.7. 水平承载力验算 162.4.8. 承台抗冲切验算16 2.4.9. 承台斜截面受剪切承载力验算17 2.4.10.局部受压验算172.4.11.桩基变形及沉降验算173. 设计分析和总结 184. 主要施工机具 195参考资料 1919某单层厂房柱下基础设计1 设计资料1.1 工程概况某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。规定室内地面标高为0.00，相当于黄海高程455.00m，室外地面标高为-0.15m，柱顶标高为12.50m，轨顶标高为9.80m。柱子编号为（1）（20），同学们应根据指导教师的要求完成相关编号的柱下基础的设计。根据布置的位置和功能来分，柱子的类别主要有边柱Z1、角柱Z2及抗风柱Z3三类。各柱在基础顶面处的截面形状为矩形，尺寸为：边柱Z1： 长宽=1000400mm；角柱Z2： 长宽=1000400mm；抗风柱Z3： 长宽=700400mm；梁与柱之间的净距为20mm，置于柱子外侧的基础顶面（浅基础）或承台（桩基础）上。具体基本尺寸如图1， 2示。图1 装配车间平面图（mm）图2 基础梁的横截面尺寸示意图(mm)本人承担的设计任务为编号(1)号柱的基础设计。柱子的类别为边柱Z2类,设计荷载具体值见1.4。需要完成的具体任务如下：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（无筋扩展基础、钢筋混凝土扩展基础和桩基础）的技术合理性进行比较，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，要求分别采用扩展基础和桩基础共两种方案完成设计计算；（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），包括平面图、立面图及剖面图（三者均需给出），同时在剖面图中，必须给出基础底面的位置（表示出埋深）。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，比例合适和尺寸齐全。1.2 设计资料据钻探揭露，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/m3。第层：粉质粘土。呈棕红色。除1#孔外各孔均有，厚度9.510.1m。硬塑可塑，土质较均匀。第层：粘土。呈黄黑色，各孔均可见到，没有钻透，据调查厚度在10m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：fk=200kPa第层：fk=220kPa(8) 号柱钻探点以及剖面图资料如图1-3、1-4以及距(8)号柱周围的土体的土工试验结果如表1-1。图3 勘查点位置示意图图4 2#3#4#勘查结果示意图图5 2#3#4#勘查结果示意图表2-1 某机械厂装配车间土工试验结果汇总表（4#）试样编号取样深度/m土的分类名称天然含水量/%天然重度/kN/m3比重天然孔隙比液限/%塑限/%塑性指数液性指数压缩系数/MPa-1内摩擦角粘聚力/kPa4孔-14.104.50粉质粘土22.9419.92.730.68737.4323.9613.47F=1725kN, 满足要求。（2） 角柱对承台的抗冲切验算。应当验算受桩顶荷载最大的角柱对承台的冲切。 C1=C2=0.5m,lx=ox,ly=oy,故得：，=1.077(0.35+0.5/2)+0.541(0.35+0.2/2)1.014300.62 =788.8kNNmax=788.8kN满足角柱抗冲切的要求。2.4.9承台斜截面受剪切承载力验算由图可知，最危险的截面为A-A截面，因为在该截面的左侧两根桩承受的荷载最大，都为。从图中可知，有效高度为h0=0.62m，则：因为h0=620mm800mm,所以hs=1.0满足承载力的要求。2.4.10 承台受弯承载力计算选用，Asx=2462mm2,沿平行x轴方向均匀布置。选用，Asx=3801mm2,沿平行y轴方向均匀布置。 2.4.11桩基变形及沉降验算按地质剖面图将桩基础下分成4个薄层。（1） 计算各薄层顶面原存压力qzq0=0.617.1+6.819.9=145.58kPaq1=145.58+0.819.9=161.50kPaq2=161.50+0.819.9=177.42kPaq3=177.42+0.819.9=193.34kPaq4=193.34+0.919.9=211.25kPa（2） 计算A边沿中点垂直轴线上的z,并决定压缩层底基底净荷载P和弯矩：P=1500+225+2.42.40.720+40.350.35620-2.42.47.419.9 =1016.22kPa基底边沿点净压力pa：pa=P/A+M/W=1016.22/(2.42.4)+921.25/2.304=576.28kPapa=P/A-M/W=1016.22/(2.42.4)-921.25/2.304=-223.42kPa计算边沿点垂线上的z以决定受压层底：z0=0.5pa=0.5576.25=288.14kPaz1=2pak0(2.4/1.2,0.8/1.2)-2(pa-pa)k1(1.2/2.4,0.8/2.4)=199.70kPaz2=2pak0(2.4/1.2,1.6/1.2)-2(pa-pa)k1(1.2/2.4,1.6/2.4)=119.42kPaz3=2pak0(2.4/1.2,2.4/1.2)-2(pa-pa)k1(1.2/2.4,2.4/2.4)=66.33kPaz4=2pak0(2.4/1.2,3.3/1.2)-2(pa-pa)k1(1.2/2.4,3.3/2.4)=30.98kPaz41/5q4=42.25kPa所以压缩层在第四层。层号/kPa1243.922159.56392.88448.66层号沉降量1234总沉降为S=m计算桩基最终沉降量S=,取=1，S=0.345S=m3.设计分析和总结： 指标 基础类型基础埋深(m)底面积(mm)基础高度(m)钢筋用量(mm2)开挖量造价施工复杂程度浅基础无筋扩展基础2.43.43.01.70较大便宜简易扩展基础2.03.52.80.75586小中等一般桩基础承台1.42.42.40.76263较小昂贵复杂桩7.40.350.356.0（桩长）0（1） 本设计先后分别进行了无筋扩展基础、扩展基础和桩基础的设计，从此次设计中我学到了很多专业知识，收获很大。（2） 扩展基础额设计并没有对相应的无筋扩展基础的底面面积等有改变，只是减少了基础的埋深，通过加入钢筋的使用，使得混凝土的用量减少了。（3） 本设计的地基，除了最接近地面的填土层，下卧层是是土质较好的粉质黏土层，适合直接承受上部荷载受力。(4) 浅基础（无筋扩展基础和扩展基础）和深基础（桩基础）各有自己的特点和优先使用条件。从本设计的地基条件来看，结合造价、施工等条件，应该优先考虑采用浅基础，然而，根据（2）中所述，使用扩展基础比无筋扩展基础更有优势。（5）三个设计基础的埋深大小关系：桩基础（1.0m）扩展基础(1.8m)无筋扩展基础(2.2m)。(6)无筋扩展基础比钢筋混凝土扩展基础，虽然施工简单，造价便宜，不需钢筋，但是由于基础埋深较深，基础高度较高，开挖量较大，所用材料较多，花费人工较多，而且由于无筋扩展基础本身材料的特点，决定了它所能承受的荷载有限。而钢筋混凝土扩展基础使用了钢筋混凝土材料，在荷载作用下能充分发挥其材料的特性，强度有保证，能和上部结构形成较好的整体性，而且埋深较浅，因此，若两者比较，选择钢筋混凝土扩展基础方案。钢筋混凝土扩展基础与桩基础比较，桩基础所用钢筋量较大，造价昂贵，且施工较复杂。但是，桩基础具有承载能力高，稳定性好，沉降稳定快和沉降变形小，抗震能力强，能适宜各种复杂地区，与上部结构有较好的整体性。4主要施工机具本设计的施工机具为混凝土搅拌机、混凝土振冲机、钻孔机、打桩机、装载机。桩基础施工时，锤击法主要用到的打桩设备有桩锤、桩架和动力装置，静力压桩法要用到静力压桩机，振动法应用振动锤；具距离不大时运输可用起重机调运或在桩下垫以滚筒