完整版西南交通大学基础工程课程设计模板

1、根底工程课程设计指导老师：魏星班 级：姓 名： 学 号:2021年12月一、工程概况和设计任务ii.i工程概况i1.2设计任务21.3地勘资料21.4设计依据5二、无筋扩展根底设计 52.1根本荷载组合52.2确定基底埋深及持力层52.3基底尺寸初步设计62.4地基承载力及偏心距验算62.5地基变形验算62.6确定基底高度及尺寸72.7施工设计7三、扩展根底设计 73.1设计荷载73.2确定基底埋深及持力层73.3基底尺寸初步设计83.4地基承载力及偏心距验算 83.5扩展根底设计93.6地基稳定性验算113.8扩展根底施工设计 12四、桩根底设计124.1设计荷载124.2确定持力层及承台尺

2、寸 134.3初步设计桩数目134.4计算复合基桩竖向承载力特征值134.5计算桩顶荷载 154.6承台受冲切承载力验算154.7承台受剪计算164.8承台受弯计算 164.9桩根底施工方案 17附图一 扩展根底平面布置图 18附图二 扩展根底施工图 19附图三 桩根底平面布置图 20附图四 桩根底施工图 21一、工程概况和设计任务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.建筑平面图见图 2-1.规定室内地面标 高为±0.00,相当丁黄海高程 455.00m,室外地面标高为-0.15m,柱顶标高为 12.5

3、0m,轨顶标高为9.80m.后侧6000600060006000600060006000A前侧注：Z1,Z2,Z3 表示柱子的类型420001234567800091图1-1装配车间平面图/mm柱子编号为1 20,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.各柱在根底顶面处的截面形状为矩形,尺 寸为：.250.25 一 200 - 一25 一图1-2根底梁的横截面尺寸示意图单位：mm边柱Z1:长 宽=1000 400mm角柱Z2:长 宽=1000 400mm抗风柱Z3:长宽=700 400mm根底梁的横截面尺寸如图2-2,梁与柱之间的净距为20mm置于柱子外

4、侧的 根底顶面浅根底或承台桩根底上.1.2设计任务根据所给的某机械厂厂房的图纸和地质资料,要求对边柱Z1中的3号柱进行地下根底设计；完成尺寸计算、内力验算并绘制施工图,安排施工方案和流程, 到达施工要求.根底梁上的荷重包括根底梁自重按 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下： 边柱Z1 横向计算,荷载组合编号：L12350kN m2100kN60kNL11MK 240kN mFk 1400kNHK 40kN根底梁作用荷载： F1k 30 6.0 180kN F1 1.35 180 243kN1.3地勘资料勘察工作按施工图设计阶段的要求进行. 共完成

5、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.分布于场地外表,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3 17.1kN/m.第层：粉质粘土.呈棕红色.除1籽L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.场区地下水届潜水,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

6、况分析,第层杂填土不宜用作建筑物地基.建议把根底埋置在强度较 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钻探点布置见图1-3,地质剖面见图1-4, 土工试验成果见表1-1,地质柱 状图略.后侧27.0m15.0mI16.5m11.5m|K5m9.0m33.0m图例钻孔位置4#钻孔编号11.5m 钻孔深度I I地质剖面编口 车间位置前侧图1-3地质钻孔平面布置图454.50#438.3016.5 一10.711.5-1443.30图1-4 I I地质剖面m表1-1某机械厂装配车间土工试验结果汇总表试样编亏取样深度/m土的分类 名

7、称天然含水量/%天然重度/kN/m 3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/kPa1孔-13.003.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.3916 ° 1 '5.62-29.009.40粉质粘土29.0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.3323 ° 39'5.96-316.6017.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.2719 ° 20'5.40-421.0021.40粘

8、土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.2515 ° 48'7.222孔-12.60 3.00粉质粘土24.420.12.70.68133.8121.3112.50.250.1925 ° 15'6.22-28.00 8.40粉质粘土25.3520.32.710.68731.572110.570.4120.2216 ° 55'8.64-311.0011.40粘土25.5120.42.720.66937.7120.1117.60.250.1718 ° 41'8.84-415.0015.

9、40粘土26.5919.92.70.71843.122.1920.910.210.2316 ° 12'9.263孔-15.005.40粉质粘土23.0820.12.710.62933.9620.0413.920.2180.2120 ° 15'6.224孔-14.104.50粉质粘土22.9419.92.730.68737.4323.9613.47<00.2122 29'6.045孔-17.50 7.90粉质粘土26.6420.12.720.74130.819.2711.530.6390.2320 ° 27'7.26-213.1

10、013.50粘十28.9519.52.730.80548.329.6418.66<00.2316 ° 51'9.606孔-13.203.60粉质粘土24.5020.12.710.69230.319.8510.450.4450.2220 ° 56'7.08由以上数据可以得出,3号柱下底层分布情况为以室内地面为参考点3号根底中央位置各土层厚度表土层号厚度/m0.7789.7333.7671.4设计依据本次课程设计的依据为本课程设计指导书和相关标准GB50007-2002建筑地基根底设计标准;GB50010-2002 混凝土结构设计标准;JGJ 94-202

11、1建筑桩基技术标准.二、无筋扩展根底的设计2.1荷载的根本组合无筋扩展根底设计采用标准值,即：M k 240kN m ,Fk 1400kN , Hk 40kN , F1k 180kN.2.2确定无筋扩展根底的埋深及持力层根据地勘报告,层土土质疏松,不适合作为持力层.层土土质较为密实、 均匀,且厚度较大,不宜再向下寻找持力层,应选取层土作为持力层.且考虑 无筋扩展根底埋深较深,因此,根底计算埋深d初拟为2.0m以室外地面标高为 基准线,在地下水位以上.海土治土图2-1根底受力示意图2.3基底尺寸初步设计(1)先按中央荷载初算M 计算粘土地基承载力特征值fa.据粉质粘土层e 0.681,110.2

12、5,查表得承载力修正系数b 0.3, d 1.6.根底埋深范围土的重度m 17.1 0.628 20.1 (2.0 0.628) 19.1林申3.2.0先假设基底宽度不大丁 3m粘土地基承载力特征值：fafakdm(d 0.5) 200 1.6 19.16 (2.0 0.5) 245.98kPa.中央荷载作用根底底面积:Ai27.73mFk F1k _1400+180f" 245.98 20 (2 0.075)(2)考虑偏心荷载不利影响,取A 1.2 A 1.2 7.73 9.28m2.采用矩形根底,b l 2.8 3.6 10.08m2,由丁基底的最小尺寸为2.8m,不大丁 3m故

13、不需要对fa再进行宽度修正.2.4 地基承载力及偏心距验算竖向力:FkFuGk1400 180 20 2.8 3.6 (2.0 0.075) 1998.32kN弯矩:Mk240 180 (0.25/2 0.50.02) 40 (2.0 0.075) 439.1 kN m因此:Fk F1k Gk 1998.32k= A10.08198.25kPafa 245.98 kPa_ Fk0 GkPk,max =AMkW1998.3210.08439.1_ _2 r2.8 3.6 /6270.85 kPaMk 439.1e Fk1998.321.2 fa 1.2 245.98 295.18kPa经验算,满

14、足要求b 3 60.22m b 32 0.6m66因此基底选用b l 2.8 3.6 10.08m2.由丁该地层处不存在软弱下卧层,所以无需进行软弱下卧层承载力验算.2.5地基变形验算由丁该建筑届一般工业建筑,在地基根底设计等级中届丁丙级.由?地基规范?知,该地基在可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围.而且其地基承载力特征值大丁 130kPa,所以可不进行地基变形验算.2.6确定根底高度以及构造尺寸采用 C15 混凝土,因 100kPa< Pk=182.25kPa 200kPa,取 tan 1:1.00,从两个方向确定根底高度H0 oH.H.b bg2 tanl l°2

15、 tan3600 1000 1300mm2 1.02800 400 ,1200mm2 1.0因此,取H.1300mm.无筋扩展根底埋深d=2m,其构造如以下图所示:图2-2无筋扩展根底布置图2.7施工设计施工时,由丁根底埋深较浅,不需降水.基坑开挖时,可采取必要的支护措 施.假设遇到与地质勘察资料差异较大的土层,那么需根据实际土体情况,对该设计 进行修正.三、扩展根底的设计3.1设计荷载：对丁扩展根底,采用如下荷载：M k 240kN m ,Fk 1400kN , Hk 40kN , F1k 180kN.M 350kN m,F 2100kN , H 60kN , Fi 1.35 180 243

16、kN.3.2确定根底埋深与持力层.根据地勘报告,层土土质疏松,不适合作为持力层.层土土质较为密实、 均匀,且厚度较大,不宜再向下寻找持力层,依然选取层土作为持力层以室外 地面标高为基准线.根底计算埋深 d初拟为1.2m(以室外地面标高为基准线), 基底位丁地下水位以上.3.3 根底底面尺寸初步设计(1)先按中央荷载初算A. 计算粘土地基承载力特征值fa.据粉质粘土层e 0.681,11 0.25,查表得承载力修正系数b 0.3, d 1.6.17.1 0.628 20.1 (1.2 0.628)3 +根底埋沫氾围土的重度 m 18.53kN/m.先1.2假设基底宽度不大丁 3m,粘土地基承载力

17、特征值：fafakdm(d 0.5) 200 1.6 18.53 (1.2 0.5) 220.75kPa 0中央荷载作用根底底面积:Ai8.09m2Fk F1k _1400+180fagH220.75 20 1.2+0.075)(2)考虑偏心荷载不利影响,取A 1.2Ai 1.2 8.09 9.71m2.采用矩形根底,b l 2.8 3.6 10.08m2,由丁基底的最小尺寸为2.8m,不大丁 3m故不需要对fa再进行宽度修正.3.4地基承载力及偏心距验算竖向力：Fk F1k Gk 1400 180 20 2.8 3.6 1.275 1837.04kN弯矩：Mk 240 180 (0.25/2

18、 0.5 0.02) 40 (1.2 0.075) 407.1 kN m因此：Fk F1k Gk 1837.04 Pk =10.08182.25kPa fa 220.75kPapk,maxFkF1kGk Mk1837.04407.110.082249.56kPa2.8 3.62/61.2 fa 1.2220.75264.92kPaMk 407.1 e Fk1837.040.22mb 3.60.6m66经验算,满足要求.因此基底选用b l2.8 3.6210.08m o3.5扩展根底设计1. 计算基底净反力:在计算根底内力、确定根底高度、进行配筋等根底结构的设计工作时,采用承载力极限状态下荷载效

19、应的根本组合.F 2100243 2343kNM 35060 (1.20.075) 243 (0.25/2 0.02 0.5)583.24kN m基底净反力:2343p j maxj minA583.24 一 _2328.88kPaW 2.8 3.6 1/6 2.8 3.6136.01kPa2. 确定根底高度初步拟定h 700mm,按?地基标准?要求,铺设垫层时保护层厚度不小丁 40mm因此假设钢筋重心到混凝土外外表的距离为 50mm ,故钢筋的有效高度为h°700 50 650mm.抗冲切破环验算公式为Fi0.7 hpEmh.首先计算FipjAi.如图3-1所小.由于,ab at

20、2h°0.420.65 1.7m l 3.0m,所以：b btlat、2A (；h°)l(h.2 222,3.6 1.0 、2.8 0.4 、22(-0.65)2.8(-0.65)2 1.5175m22222偏平安地取 Pjpjmax 328.88kPa,那么有 F,pjAl328.88 1.5175 499.08kN因 h0650mm 800mm ,故hp 1.00根底混凝土采用 C20,其 ft1.10MPa , am 土业 0.4 1.7 1.05m220.7 hpftamh0 0.7 1.0 1.10 103 1.05 0.65 525.53kN Fl 499.08

21、kN故h 700mm能够满足抗冲切承载力的要求.3. 内力计算：台阶的高宽比为：仕 生10 1.85 2.5 ,2h 2 0.7M583.24八b3.6且偏心距 e 0.249m 0.60m.F 234366图3-1扩展根底布置图因此,取限制截面在柱边处:a at 0.4mb bt 1.0m3.6 1.021.30mPjmin(PjmaxPjmin) 136.01b3.6 1.303.6(328.88 136.01) 259.23kPa12r,夜 a(2l a)(Pjmax P ) (Pjmax121.302 (2 2.8 0.4)(328.88p)l259.23)(328.88 259.23

22、) 2.8 524.42kN m土l、2a) (2b b)(Pj maxPj min )148(2.82- 一一0.4)(2 3.6 1.0)(328.88136.01)457.45kN m4.抗弯钢筋设置采用HPB23嗷钢筋,其fy 210N /mm2.沿长边方向,M524.42kN m,h.650mm,宽度3000mm梁进行配筋.可得：Mis524.42 1060.0461fcbh21.0 9.6 2800 65021 .1 2 s 11 2 0.046 0.0471 fcbh01.0 9.6 2800 650 0.047,2J 3910.4mmfy210选用16A18180.钢筋总面积为

23、4072mm.故实际的h01 h a700 40 9 651mm,大丁原先假定的 650mm2,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,M n 475.45kN m,hou 650mm,宽度3600mm梁进行配筋,可得：Mns475.45 1060.0331fcbh21.0 9.6 3600 65021 .1 2 s 1 .1 2 0.033 0.034A1 fcbh01.0 9.6 3600 650 0.0342人2 -c 3637mm2fy210采用15 18180 钢筋总面积3817.5mm.故实际的h01 h a d/ 700 40 18/ 651mm,大丁原先假定

24、的650mm2, 故上述配筋满足要求.3.6地基稳定性验算大多数根底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浅根底施工方案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. 根底放线：在不受施工影响的地方设置基线和水准点,布置测量限制网. 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：由丁设计地面高丁实际地面,故开挖的土方宜在周围堆积保存, 由丁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

25、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. 根底施工：验槽完成后应及时施做垫层,预防水对基地土扰动和浸泡,然 后再垫层上定出根底的外边线.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：根底施工完成后,应及时进行回填.回填应时与地下管线的埋 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.四、桩根底设计4.1设计荷载对3号柱,其设计荷载为：M

26、k 240kN m ,Fk 1400kN , Hk 40kN , F1k 180kN.M 350kN m,F 2100kN , H 60kN , F 1.35 180 243kN根底梁作用荷载：F1k 30 6.0 180kN F1 1.35 180 243kN.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相对丁外部地面.并初步选定采用钢筋混凝土预制方桩,桩的截面尺寸选为300mm< 300mm根据2#-1粉质黏土层的液性指数I l 0.250,压缩性指数0.19MPa 1 0.5MPa 1 ,可见该粉质黏 土层从上到下的该土层届丁硬塑的低压缩性土,可作为持力

27、层,桩端进入持力层的深度,对丁黏性土不宜小丁2d,应选用桩长8m混凝土选用：C20混凝土,ft 1.1MPa, fc 9.6MPa;钢筋选用：HRB335级钢筋,fy 300N/mm2.4.3初步确定桩的数目米用公式 Quk Qsk Qpk u qsikl i qpkAP桩侧桩端都是2#-1粉质黏土层,因上侧Il 0.25,桩端Il 0.412,取其平均值,Il 0.331 查表,得 qsik 80.82kPa , qpk 1781.6kPaQsk u qsikli 4 0.3 80.82 8 775.87kNQpk qpkAP 1781.6 0.3 0.3 160.34kNQuk Qsk Q

28、pk 775.87 160.34 936.21kN根据?桩基标准?得单桩竖向承载力设计值Ra QuyK 了21 468.11kN4.4计算复合基桩竖向承载力特征值R1. 初步确定桩的数目：由丁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：n Q 些业0 3.38因此,取n=4,即采用4根桩. 尺 468.112. 确定桩位布置和确定承台尺寸：因桩距 s 3.5d 3.5 0.3 1.05m,所以,取 a=1.80+2X 0.3=2.40m, b=1.20+2 x 0.3=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：h

29、0 0.8 0.085 0.715m.3. 考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值R.n_ 21.8 2.4 4 0.32.4 1.8 1.04m43.46 和1.88 0.225,查表取 c 0.0720.99m所以R验算:RacfakAc 468.11 0.071400 18020 2.4 1.8 1.275nR606.71-0200 0.99 606.71kPa.FkF1k2.79 4 满足要求.如域倾7.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g 20kN / m3 ,0.075) 407.1kN mMk 240 180 (0.25/2 0.5 0.02) 40 (

30、1.2那么桩顶平均竖向力为:NkFk Gk1400 180 20 2.4 1.8 1.275k k n422.54kNR 606.71kNN k ,maxFkGkM kXmax42xii 1422.54407.1 0.94 0.925335.62kN1.2R 728.05kNNk,minFk GknM kxmax k max42Xii 1422.54407.1 0.94 0.92309.46kN0满足要求.承台拟采用C20级碌,配筋为HRB33O 级钢筋,桩身碌等级为 C30符合标准有关要求,桩的布置和承台平面尺寸如附图所示.桩顶水平力Hk 40kN ,水平力和竖向力的合力与铅垂线的火角为:八

31、400 arctan 1.36 5 ,1685.844.6承台受冲切承载力验算故可以不验算基桩的水平承载.1.柱边冲切.求冲垮比与冲切系数0xa°x0.250.715h.0.350 ,0.840x0.840.20.350 0.21.5270x0y匹5 0.3500.7150y0.840.840y 0.20.350 0.21.527因 h=800mm 故可取 hp 1.0o0xbca°y0y1%a°xhp ft 加2 1.527 (0.4 0.25) 1.5274563.74kN Fl2343kN(1.0 0.25) 1.0 1100 0.715式中,Fl 2100 243 2343kN,满足要求.2. 角桩向上冲切验