基础工程课程设计.docx

目 录第1章1概述11.1 设计任务11.2设计资料21.2.1 地基勘察资料21.2.2 设计荷载（横向计算）31.3设计依据3第2章 号柱下独立扩展基础设计42.1 基础尺寸确定42.2 基础高度及配筋计算52.3 扩展基础施工方案9第3章 3号柱下桩基础设计103.1确定桩端持力层和承台埋深103.2确定单桩竖向极限承载力标准值Quk和单桩竖向极限承载力特征值Ra103.3初步拟定桩数和平面位置113.4桩位布置和确定承台尺寸123.5考虑承台效应重新估算桩数123.6验算作用于单桩上的荷载123.7承台受冲切承载力验算133.8承台受剪承载力计算143.9承台受弯及配筋计算151第1章 概述1.1 设计任务一、设计题目：某单层厂房柱下基础设计二、工程名称：机械厂的装配车间设计三、场地位置：建筑场地位于该机械厂厂区内，厂房平面尺寸为,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。四、上部结构的类型尺寸：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吨级工作制桥式吊车。见图11。五、设计任务：1、完成3号柱下浅基础的设计与地基的检算。2、完成3号柱下桩基础设计。3号柱为边柱，截面形状为矩形，尺寸：长宽=1000400mm。图1-1 某厂房建筑平面图 单位：mm1.2设计资料1.2.1 地基勘察资料勘察工作按施工图设计阶段的要求进行。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X个进行了室内土工实验。场地处地面平坦。据钻探揭露，3#柱下各地层的情况如下：第层：人工填土。以灰黑色粉土为主，伴有碎砖、炉渣等杂物的填土层。厚度为0.72m，结构疏松，土质不均，平均天然重度=17.1kN/m。第层：粉质粘土。呈棕红色，厚度为9.60m，硬塑可塑，土质较均匀。土质指标：=24.4%,=20.1kN/m,=2.70,=0.681,=33.81%，=21.31%,=12.5,=0.25,=0.19,=2515,=6.22kPa。 第层：粘土。呈黄黑色，没有钻透，据调查厚度在10m以上。土质均匀，可塑硬塑。土质指标：=25.51%,=20.4kN/m,=2.72,=0.669,=37.71%，=20.11%,=17.6,=0.25,=0.17,=1841,=8.84kPa。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图1-2 地质钻孔平面布置图9图1-3 II地质剖面（m）1.2.2 设计荷载（横向计算）基础梁上的荷重按30kN/m计算。各柱底位于室内地面以下0.5m处，各柱在地面处的截面内力取值如下：基础梁截面尺寸荷载组合编号： L21 L22 1.3设计依据1. 中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范，GB 5000720022. 中华人民共和国国家标准建筑桩基技术规范，JGJ94-943. 吴兴序主编. 基础工程西南交通大学出版社，2007第2章 号柱下独立扩展基础设计2.1 基础尺寸确定考虑基础梁荷载，荷载标准值Fk =1500+306=1680kN；Mk =380+3060.645=496.1kNm；Hk =80kN。计算简图1-1（1）确定基础埋深及持力层承载力：根据地层情况，第层土层厚度较深且土质较好，同时地下稳定水位为2.93.9m，故基础持力层取为第层土，且置于地下水位以上，基础埋深初拟为1.5m。持力层土承载力先只进行深度修正：由持力层土e=0.6810.85，IL=0.250.85，粉质粘土查表2-3承载力修正系数=1.6，=0.3。稳定水位为2.93.9m，对于基底以上土不考虑地下水的影响，取基础底面以上土的加权平均重，修正取标高-0.15m为基准线，则；（2）确定基底尺寸。先按中心荷载计算，有A1=1680229.86-201.5=8.41m2；将基底面积扩大为A=1.2A1=1.28.41=10.09m2。基础尺寸拟为bl=4m3m=12m2，由于基底的最小尺寸为3m，因此不需要对fa进行修正。（3）承载力及偏心距验算竖向力：Fk+Gk=1680+201.543=2040kN；弯矩：Mk=496.1+801.5=616.1kNm；故承载力满足要求。e=MkFk+Gk=616.12040=0.302mb6=0.67m，满足要求；由地勘资料可知，下卧层承载力较持力层的大，故无需进行下卧层承载力验算；故基地尺寸3m4m能够满足承载力要求。2.2 基础高度及配筋计算荷载基本组合：M=550+1800.6451.35=706.735kNm；F=2200+1801.35=2443kN；H=125kN。（1）基底净反力：2-2计算简图（2）确定基础高度：初步拟定基础高度为h=800mm；按地基规范要求，铺设垫层时保护层厚度不小于50mm，因此假设钢筋重心与混凝土外表面的距离为50mm，故钢筋有效高度为。为节约成本，设二阶台阶，第二阶台阶h0=0.4m，at=1.5m，bt=2m。柱下抗冲切破坏验算：计算简图见2-2，近似取，。基础混凝土采用C20，其，h0=750mm800mm，故hp=1.0； m=t+b2=0.4+1.92=1.15m，因此满足抗冲切破坏要求。第二阶台阶抗冲切破坏验算：计算简图见图3-33-3计算简图b=t+2h0=1.5+20.4=2.3m=3mA=（b2-bt2-h0）+（2+t2-h0）2=42-22-0.43-（32-1.52-0.4）2=1.6775m2。，h0Fl=489.70kN，满足抗冲切破坏要求。（3）内力计算：（a）按柱截面计算荷载配筋，第一阶台阶的宽高比，且偏心距。显然，控制截面在柱边处，此时有，抗弯钢筋的配置：采用HPB235级钢筋，其y=210N/mm2。沿长边方向，MI=658.37kNm h0I=750mm，宽度3000mm，按梁进行配筋。可得：；采用（钢筋总面积4326mm2）。故实际的，大于原先假定的650mm，故上述配筋满足要求。沿短边方向，钢筋通常布置与长边钢筋之上，宽度为4000mm，按梁配筋计算可得：；采用（钢筋总面积为3385.8 mm2），故实际的，大于原先假定的750mm，故配筋满足要求。（b）按第二阶台阶作为控制截面配筋计算：高宽比b-bc2h=4-220.45=2.22.5且e1d，承台边缘至桩的外边缘距离为200mm150mm，符合有关规范要求。承台场边和短边距离分别为：a=21.05+0.4=2.9m， b=20.4+1.05=1.85m初步拟定承台高度h=800mm，为保证群桩与承台连接的整体性，桩顶嵌入承台长度为50mm，钢筋保护层厚度为35mm，承台的有效高度h0=0.8-0.085=0.715m。3.5考虑承台效应重新估算桩数因为Sad=1.050.3=3.5，Bcl=1.858=0.230.4，用内插法查表可得：c=0.1，因承台底土层为单一土层，故fak=200kPa；考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值为：R=Ra+cfakAc=342.56+0.1200（2.91.85-60.152）=441.38kN重新估算桩数：nFk+GkRa=1680+201.51.852.9441.38=4.2，故初拟桩数满足要求，不再调整。3.6验算作用于单桩上的荷载桩顶平均竖向力：Nk=Fk+Gkn=1680+201.51.852.96=306.83kNR=441.38kNNmaxmin=Nk（Mk+Hh)xmaxxi2=306.83(496.1+800.8)1.0541.052=306.83133.36=440.19 kN1.2R=529.66 kN173.47 kN满足要求。基桩的水平承载力验算：Hl=Hn=806=15 kN，由于其值较小，因此无需验算考虑群桩效应的基桩水平承载力设计值。3.7承台受冲切承载力验算柱下承台冲切换算示意图3-3承台混凝土选用C20，其ft=1.1 MPa，钢筋选用HRB335，fy=300 MPa边柱冲切按式Fl20xbc+a0y+0yhc+a0xhpfth0计算，因采用圆桩，故换算桩截面边长bp=0.8d=0.8300=240mm，计算冲跨比和冲切系数：a0x=0.4 3m 0x=a0xh0=0.430.715=0.601满足0.25 0xFl=2200+1801.35=2443 kN,满足要求。角桩向上冲切C1=C2=0.52，a1x=a0x=0.43 m， 1x= 0x=0.601a1y=a0y=0.205 m，1y=0y=0.2871x=0.561x+0.2 =0.560.601+0.2=0.7，1y=0.561y+0.2=0.560.287+0.2=1.151xC2+a1y/2+1yC1+a1x/2hpfth0=0.740.52+0.2052+1.150.52+0.43211000.715=1007.51 kN基本组合：Nj=Fn=24436=407.17kNNjmax=Nj+（M+Hh）xmaxxi2=407.17+（706.735+1250.8）1.0541.052=599.25 kN2Njmax=1198.5kN，满足要求。对II-II斜截面，因为y=0y=0.287，剪切系数a=1.75+1=1.750.287+1=1.36大于I-I斜截面的剪切系数a，且b0IIb0I,故II-II斜截面其受剪承载力更大，故满足要求。3.9承台受弯及配筋计算受弯承载力计算简图4-4Mx=Niyi=3407.170.325=396.99 kNmAs=Mx0.9fyh0=396.991060.9300715=2056.4 mm2选用1912，As=