某单层厂房1号柱下基础设计课程设计

1、某单层厂房1号柱下基础设计目 录1 概述11.1 设计任务11.2 设计资料21.2.1 工程概况21.2.2 地勘资料62.2.3 设计荷载122 方案比选142.1 浅基础优缺点142.2 桩基础优缺点143 浅基础设计方案153.1 确定基础埋深及持力层的承载力153.2 确定基底尺寸153.3 承载力及偏心距验算153.4 基础的抗冲切计算以及配筋设计计算164 桩基础设计方案174.1 桩基础设计174.3.5 施工方案184.2 进度计划安排参考18规范及参考书201 概述1.1 设计任务本设计对象为某机械厂的装配车间。厂房基础顶面以上部分的建筑和结构设计工作已经完成。本课程设计的

2、任务是完成柱下基础与地基的设计与检算。要求选择一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作，具体要求如下：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，选择较为合理的基础方案。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：每种设计方案，都必须绘出如下图纸：（1）基础总平面布置图；（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

3、出基础底面的位置（表示出埋深）。因此，每种设计方案需要上交总平面布置图（占1张图纸）和基础结构图（含平面图、立面图及剖面图，占1张图纸）共2张图纸，两套方案共需上交4张图纸（浅基础2张、桩基础2张）。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做成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1.2.1 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。建筑平面图见图2-1。规定室内地面标高为0

4、.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（18），柱子的类别为角柱z2。柱在基础顶面处的截面形状为矩形，尺寸为：角柱z2： 长宽=1000400mm；基础梁的横截面尺寸如图1-1，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。图1-1 基础梁的横截面尺寸示意图（单位：mm）（单位：mm）1图1-2 装配车间平面图 /mm1.2.2 地勘资料简化后的建筑场地“工程地质勘察报告”如下。xx工程地质勘察报告拟建工程为xx机械厂的装配车间，建筑场地位于该机械厂厂区内，厂房平面尺寸为42m

5、24m，采用钢筋混凝土排架结构，结构的设计跨度为24m，柱距为6m。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，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，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

6、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 报告人 ：xxx x年x月x日18图1-3 地质钻孔平面布置图9图1-4 ii地质剖面（m） 10图1-5 iiii地质剖面（m）图1-6 iiiiii剖面和图例（m）2.2.3 设计荷载基础梁上的荷重（包括基础梁自重）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

7、下：（1）角柱z2：（横向计算）荷载组合编号： l21 l22 上述所谓纵向是指沿车间的长轴方向，横向是指沿车间的短轴方向。弯矩m以柱子的外侧受拉为正，剪力h以指向车间内部为正。在荷载组合编号“lij”中，“i”表示柱的类别，边柱、角柱、抗风柱分别用1、2、3表示，“j”表示荷载效应的组合类别，“1”表示标准组合、“2”表示基本组合。各荷载项中带下标k者表示荷载效应的标准组合，否则为荷载效应的基本组合。1表1-1 某机械厂装配车间土工试验结果汇总表试样编号取样深度/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/

8、kpa1孔-13.003.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.391615.62-29.009.40粉质粘土29.0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.3323395.96-316.6017.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.2719205.40-421.0021.40粘土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.2515487.222孔-12.603.00粉质粘土24.420.12.70.68133.8121.3112.50.250

9、.1925156.22-28.008.40粉质粘土25.3520.32.710.68731.572110.570.4120.2216558.64-311.0011.40粘土25.5120.42.720.66937.7120.1117.60.250.1718418.84-415.0015.40粘土26.5919.92.70.71843.122.1920.910.210.2316129.263孔-15.005.40粉质粘土23.0820.12.710.62933.9620.0413.920.2180.2120156.224孔-14.104.50粉质粘土22.9419.92.730.68737.43

10、23.9613.4700.2122296.045孔-17.507.90粉质粘土26.6420.12.720.74130.819.2711.530.6390.2320277.26-213.1013.50粘土28.9519.52.730.80548.329.6418.6600.2316519.606孔-13.203.60粉质粘土24.5020.12.710.69230.319.8510.450.4450.2220567.0822 方案比选2.1 浅基础优缺点本设计对象为某铁路的特大型桥梁，该桥梁的上部结构设计已经完成，本课程设计的任务是完成桥墩基础与地基的设计与检算。要求同学选择（或由指导教师分配

11、）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作，具体要求如下：1综合分析设计资料，对三种常用的桥梁基础类型（刚性扩大基础、桩基础和沉井基础）的技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理的基础方案。2对选定的基础方案进行详细设计。3初步决定修筑基础的施工方案。4将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。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、布局合理和尺寸齐全。说明书用16开纸张打印，和图纸一起装订成册，交指导老师评阅。2.2 桩基础优缺点该桥梁系

12、某i级铁路干线上的特大桥（单线），线路位于直线平坡地段。该地区地震烈度较低，不考虑地震设防问题。桥梁及桥墩部分的设计已经完成，桥跨由8孔32m预应力钢筋混凝土梁，1孔48m下承式钢桁梁和9孔32m预应力钢筋混凝土梁组成，见图3-1和图3-3。场地处的地质剖面见图3-2，相关土工试验资料见表3-1。水文资料见图3-1。由上部结构传至各桥墩设计低水位（高程22.00m）处的设计荷载如表3-2所示。3 浅基础设计方案3.1 确定基础埋深及持力层的承载力根据地层情况，选择第层粉质粘土作为持力层，基础埋深d初拟为1.5m。因基底尺寸尚待确定，故先计算深度修正后的承载力 3.2 确定基底尺寸先按中心荷载计

13、算，有 将基底面积扩大为，基底尺寸拟为。此外，由于基底的最小尺寸为3.2m，故前面计算得到的不需要再进行宽度修正。3.3 承载力及偏心距验算竖向力 弯矩 满足要求。满足要求。因此，基底尺寸3.5m*3.2m能够满足承载力要求。3.4 基础的抗冲切计算以及配筋设计计算（1） 计算基底净反力 （2） 确定基础高度。初步拟定基础高度h=1000mm,按地基规范要求，铺设 垫 层时保护层厚度不小于40mm，因此假设钢筋重心到混凝土外表面的距离为50mm故钢筋有效高度。 抗冲切破坏验算公式为 首先计算。如图中所示 故 近似的取，得到 式中，故，基础混凝土采用c20，其， 故h=1000mm能够满足抗冲切

14、承载力的要求。（3） 内力计算。台阶的宽高比为且偏心距，显然，控制截面在柱边处，此时有 （4） 抗弯钢筋的配置。采用hpb235级钢筋，其。沿长边方向，由，宽度3200mm，按梁进行配筋，可得选用（钢筋总面积为）。 沿短边方向的钢筋通常置于长边钢筋之上，并假设采用钢筋，故再由，宽度3500mm，可得，选用（钢筋总面积为）。3.6 地基稳定性验算大多数基础在设计时不做稳定性检算，本单层工业厂房满足稳定性要求，不做需做稳定性检算。3.7 浅基础施工方案1.建筑定位：根据房屋建筑的布置由建筑总平面图确定。宜先确定主轴线然后逐步进行细部定位。2.基础放线：在不受施工影响的地方设置基线和水准点，布置测量

15、控制网。根据轴线，放出基槽开挖的边线。考虑到上步填土层，故采用适当放坡，根据现场开挖实际调整，但不宜过大。3.土方开挖：由于设计地面高于实际地面，故开挖的土方宜在周围堆积保留，由于基坑小而数量多且基坑较浅，故宜分组人工开挖。4.基槽验收：开挖完成后由勘察、设计、施工人员共同进行。检查槽平面位置、断面尺寸、底部高程等是否符合要求。特别注意是否有古河道、古墓穴等地基土异常情况，并做好记录。5.基础施工：验槽完成后应及时施做垫层，防止水对基地土扰动和浸泡，然后再垫层上定出基础的外边线。然后支侧模板，放置钢筋，最后浇注混凝土，浇注前进行隐蔽工程验收。6.基槽回填：基础施工完成后，应及时进行回填。回填应

16、时与地下管线的埋设等工作统筹安排。最后进行压实。就此开始上部主体结构的的施工。7.主要施工机具：铁铲等人工挖土器具、卷尺、测量仪器。挖掘机、推土机、卡车、吊车。混凝土搅拌器、混凝土罐车、振捣器、模板。4 桩基础设计方案4.1设计荷载对3号柱，其设计荷载为：,，。,， 基础梁作用荷载： 。4.2 确定桩端持力层及承台尺寸根据地质资料选用低承台确定承台埋深1.2m(相对于外部地面)。并初步选定采用钢筋混凝土预制方桩，桩的截面尺寸选为300mm300mm,根据2#-1粉质黏土层的液性指数,压缩性指数，可见该粉质黏土层从上到下的该土层属于硬塑的低压缩性土，可作为持力层，桩端进入持力层的深度，对于黏性土

17、不宜小于2d,故选用桩长8m。混凝土选用：混凝土，钢筋选用：级钢筋，。4.3 初步确定桩的数目 采用公式 桩侧桩端都是2#-1粉质黏土层，因上侧，桩端，取其平均值，查表，得， 根据桩基规范得单桩竖向承载力设计值4.4 计算复合基桩竖向承载力特征值r 1.初步确定桩的数目：由于桩的布置和桩数还未知，先不考虑承台效应和群桩效应，根据公式可知： 因此，取n=4，即采用4根桩。2. 确定桩位布置和确定承台尺寸：因桩距，所以，取a=1.80+20.3=2.40m, b=1.20+20.3=1.80m,采用矩形形式。埋深d=1.2m,承台高0.8m，桩顶深入承台50mm，承台有效高度取为：。3.考虑承台效

18、应的复合基桩竖向承载力特征值r。 由和，查表取 所以。验算： 满足要求。图4-1 桩基布置图4.5 计算桩顶荷载取承台及其上土的平均重度，则桩顶平均竖向力为： 满足要求。承台拟采用c20级砼，配筋为hrb335（）级钢筋，桩身砼等级为c30符合规范有关要求，桩的布置和承台平面尺寸如附图所示。桩顶水平力, 水平力和竖向力的合力与铅垂线的夹角为： ，故可以不验算基桩的水平承载。4.6 承台受冲切承载力验算1.柱边冲切。求冲垮比与冲切系数：，因h=800mm，故可取。 式中，满足要求。2.角桩向上冲切验算从角柱内边缘至承台外边缘距离，。 因 经验算，可以。4.7 承台受剪计算剪跨比与以上冲跨比相同，故对斜截面：故剪切系数：因，故可取，得满足要求。斜截面按0.3计有，其受剪承载力更大，也满足要求。4.8 承台受弯计算选用14b18，则，沿平行轴方向均匀布置。沿y方向，选用直径14mm。 选用16b14，则，沿平行轴方向均匀布置4.9 桩基施工方案1.桩基础施工方案桩施工采用静压沉入方式。2.施工流程测量放线安装桩尖检查桩位桩机就位调整