土木工程专业基础工程课程设计

1、基础工程课程设计班级：04土木15班姓名：宋兴伟学号：20040411指导老师：罗书学西南交通大学土木学院土木工程专业第一章 第一节：一：设计题目：某单层厂房下基础设计二：设计对象：某机械厂的装配车间，厂房基础顶面以上部分的建筑及结构的设计工作已完成。三：课程设计任务：完成柱下基础与地基的设计与检算。承担任务：抗风柱，第19号柱。截面形状为矩形，尺寸=长×宽=700×400。平面布置位置如总平面图所示。1 设计计算：（1）19号柱下独立基础的设计计算a :平面尺寸，埋深的确定。b :基础及地基的计算及检算。 （2）19号柱下桩基础的设计计算 a :桩基类型的选择 b:桩材和

2、桩径的选择 c:承台底面和顶面标高以及平面形状，尺寸的确定 d:桩长和桩柱数的确定 e:桩的布置f:单桩承载力的检算 （3）初步确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）基础的结构图。包括平面图，立面图，剖面图，同时在剖面图上必须给出基础底面的位置。（表示出埋深）图1-1 装配车间平面图 /mm第二节：设计资料一：地质勘察资料（1） 场地土层描述：场地处地面平坦。19号柱中心线土层的情况如下：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 m,结构疏松，土质不均，平均天然重度17.1KN/ 第层：粉

3、质黏土。呈棕红色。除1#孔外各孔均有，厚度 m。硬塑可塑，土质较均匀。 第层：黏土。呈黄黑色，各孔均有，没有钻透，据调查厚度在10m以上，可塑硬塑，土质均匀。 场区地下水属潜水，初见水位在2.5-3.1m深处，稳定水位在2.9-3.9m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情况分析，第层杂填土不宜做建筑物地基。把第层或第层作为地基。其地基承载力标准值为：第层：=200kpa；第层：=220kpa。（2） 土层剖面图，土性指标：实际建成后室外地面标高为-0.15m，相当于黄海高程454.85m，室内地面标高为0.00m，相当于黄海高程455.00m。实际

4、地层厚度如下：第层：d=454.85-453.25=1.6m第层：d=10.35m第层: d>10m具体布置如下： 图1-2 土层剖面图 第二节：设计荷载1. 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：19号抗风柱（纵向计算）标准组合： 基本组合： 纵向指沿车间的长轴方向。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。荷载项下标K表示基本组合，否则为基本组合。基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30计算。具体19号柱下作用基础荷载重如下： 图1-3 基础梁作用荷载 /mm2. 由上图得：基础梁上的荷重： 30×0.9×9.45+30

5、5;9×4.5= 可得=163.35kN3. 设计荷载作用图如下： 图1-4 设计荷载作用图 第二章：柱下独立扩展基础设计第一节：独立基础尺寸确定1. 由于第二层土层厚度较深且土质较好，同时地下稳定水位为2.9m3.9m，故初步拟定基础持力层取为第二层土，假定深度为d=1.8m.。（以标高0.00为基准线），如上页图。因基底尺寸尚未确定，故先计算深度修正后的承载力。e=0.687<0.85 粉质黏土查基础工程表3-4，承载力修正系数因为稳定水位为2.9m3.9m，对于基底以上部分不考虑地下水的影响，取基础底面以上的土的加权平均重度，修正取标高-0.15m为基准线。同时荷载取标准

6、组合。=17.20kN/m3=+.(d-0.5)=200+1.6×17.20×(1.8-0.15-0.5)=231.65kPa2. 确定基底尺寸。先按中心荷载计算： A=3.11m2扩大面积1.2倍得：1.2A=1.2×3.11=3.73m2基底尺寸拟定为2.4×1.9m2=4.56m2，由于b=1.9m<3.0m，所以无需重新进行宽度修正。3. 承载力和偏心距e的验算：Pk=169.01 kPa<=231.65kPa（中心承载力满足要求）Fk=Fk1+Fk2=450+163.35=613.35KNGk=20×2.4×1.

7、9×(1.8-0.075)=157.32KNMk=Mk1+MH-MJ=200+30×(1.8-0.075)-163.35×(0.145+0.7/2)=170.89kNm262.70kPa<1.2fa=1.2×231.65=277.98kPa（偏心承载力满足要求）75.32kPa>0（偏心距满足要求）=第二节 确定基础高度确定基础高度和配筋时采用基本组合值1. 计算基底基础梁由标准值提高1.2倍为基本组合值即F=650+163.35×1.2=846.02KNM=280+50×(1.8-0.075)-163.35×1

8、.2×(0.145+0.35)=269.22kNm2. 确定基础高度初步拟定高度h=500mm，按规范要求，铺设垫层时保护层厚度不小于40mm，因此假定钢筋中心到混凝土外表面的距离为50mm，故钢筋的有效高度h。=500-50=450mm 图2-1冲切破坏计算图（长度单位：mm）抗冲切破坏验算公式为：首先计算ab=at+2h。=0.4+2×0.45=1.3m1.90m故Al=0.67m2近似地取=333.13kPa 得=333.13×0.67=223.20kN式中，h。=450mm<800mm，故=1.0，基础混凝土采用C20，其=1.1MPa=0.85m=

9、0.7×1.0×1.1××0.85×0.45=294.53kN>Fl=223.20kN故h=500mm，能够满足抗冲切破坏要求。第三节：内力计算图2-2 矩形独立基础底版板的弯矩计算台阶的宽高比为<2.5且偏心距e<，已由上计算验证满足要求显然，控制截面在柱边处：， =228.58kPa=154.00kNm=96.55kNm第四节 基础配筋采用HPB235的钢筋，其fy=210N/mm2，混凝土，fc=9.6N/mm2沿长边方向，由=154.00kNm，=450mm，宽度=1900mm 按梁进行配筋， 得：=0.04169 =

10、0.9787 取1114180钢筋总面积为1693mm2故实际的，大于原先假定的450mm，上述配筋显然是可以的。沿短边方向：由于沿短边方向的钢筋通常置于长边钢筋之上，并假设采用12钢筋，故宽度=2400mm得：选用1410180钢筋总面积为1099mm2第三章 桩基础设计一：桩基类型和桩尺寸的选择并确定桩端持力层和承台埋深 桩型采用预制方桩，拟尺寸为300mm×300mm方桩。由于地面以下很大深度没有基岩（d>20m）所以采用摩擦桩，选第层硬塑-可塑的粉质黏土作为持力层，承台埋深为1.9m，假设承台底面以下的柱长为4m，只穿越第层土层。二： 确定单桩竖向极限承载力标准值Quk

11、由表5-6查得桩的极限 阻力标志值qsik为粘性土：Il=0.412 因为d=1.9+2=3.9<5.0m所以qsik的修正系数为0.8，所以qsik=桩的入土深度：h=1.9+4=5.9m<9m粘性土：Il=0.412，h=5.9m，查表得qpk=1600kPa故单桩竖向极限承载力标准值为：=2×(0.3+0.3) ×61×4+1600×0.3×0.3=292.8+144=436.8kN三：初步估算所需桩数n在估算桩数时，首先需计算单桩竖向承载力设计值R由于桩的布置和桩数未知，先不考虑承台效应和群桩效应。从表5-19查得， 得确定

12、桩数时，由于承台尺寸还未确定，可先根据单桩承载力设计值R和上部结构物荷载初步估算确定中心荷载时，估算桩数，=1.1，F=846.02kN 取n=4，即采用4根桩。四：进行桩位布置和确定承台尺寸（1）桩在平面上采用行列式布置，由于预制桩根数<9，所以S3d=0.9m。在x方向取桩间距Sx=1.1m，因为承台边缘至边桩中心的距离不应小于桩的边长，即承台bx=1.1+2×0.3=1.7m在y方向取桩间距Sy=3d=3×0.3=0.9m，即承台by=0.9+2×0.3=1.5m平面布置如下：图3-1承台平面图（2）承台埋深1.9m，承台高0.7m，桩顶伸入承台50m

13、m，钢筋保护层取35mm，则承台有效高度h。=0.7-0.050-0.035=0.615m=615mm承台平面布置如下：五：计算考虑群桩效应下的基桩竖向承载力设计值R并验算桩数是否合适，其中（1）求系数和，以和，按桩为粘性土、从表5-20得，（2）求系数，按5-70计算，首先求出承台内区、外区的净面积、和承台底地基土净面积查表5-21得， 得（3）求R。先基桩的承台底地基t，极限抗力标准值Qck经深度修正，d=1.9+1/2*1.5=2.65m；因为b=1.5m<3.0m,所以不需进行宽度修正。=200+1.6*18.25*(2.65-0.15-0.5)=258.4kPa， n=4从表5

14、-19查得，且得基桩竖向承载力设计值R：（4）验算考虑承台 和群桩效应下的桩数承台及其 G=1.2*1.7*1.5*1.9*20=116.28kN根说明取n=4根可以满足要求六：桩顶荷载设计值计算竖向力：F+G=962.30KN；承台高0.7m，则承台底所受的弯矩（绕y轴） 则桩顶平均竖向力设计值为，七：基桩竖向抗压承载力验算基础是偏心受压：两项验算均满足要求。八：水平承载力验算水平力H=50kN，水平力和竖向力的合力与铅垂线的夹角，故可以不验算基桩的水平承载力。九：承台抗冲切验算（1）柱对承台的冲切验算在x方向，在y方向 取故取， 承台混凝土选用C20，满足要求（2）角柱对承台的冲切验算：应验算受桩顶荷载最大的角柱对承台的冲切 所以取 而满足要求十：承台受剪切承载力计算最危险截面为A-A截面，因其右侧的两桩