地基础课程设计2

地基基础课程设计地基基础课程设计任务书一、工程概况哈尔滨某机械厂车间，为单层单跨排架结构，跨度18米，柱距6米，纵向总长度60m，室内外地面高差0.20米。柱截面500×1000mm。建筑场地地质条件见表A，作用于基础顶面的荷载见表B。表A建筑场地地质条件γwwLwpEsC编号土层名称土层厚度(m)3(%)еkPakPaφ°kN/mⅠ杂填土1.518.733.10.9436.921.139001715Ⅱ淤泥质粘土13.617.151.31.4243.222.63000710Ⅲ灰色粘土6.218.939.21.038.218.448001218.6Ⅳ亚粘土4.018.732.00.9036.620.060003612Ⅴ粉质粘土40.019.628.70.7832.717.770001828.5注：地下水位在天然地面下2.5米处表B上部结构传来荷载标准值学柱底荷载标准值（N，M，学柱底荷载标准值（N，M，学柱底荷载标准值（N，M，号V）（kN，kN·m，kN）号V）（kN，kN·m，kN）号V）（kN，kN·m，kN）12547，187，58173852，225，62333405，85，5022977，279，109183943，203，81343982，89，6033975，238，8219，，8835，，783678118383512843121，197，62203956，281，80362862，217，6254176，231，80213847，187，78373354，226，7264276，112，86223577，279，89383433，155，5073352，125，62234075，248，62393948，159，6084043，203，81243321，197，72403825，214，7893678，138，70254076，231，90414438，85，5010，，8026，，9642，，682956231327621249508211，，3027，，10243，，6024211044152125541785123678，98，70283643，203，98444430，155，50133261，134，68292678，138，80454983，140，50143352，134，68303956，231，110465411，160，5315，，6631，，6247，，5032061272832120343018916，，8632，，7248，，56327611233681234490176注：1、荷载作用于基础顶面，弯矩作用于跨度方向；2、表中给出的是荷载标准值，如需用到荷载设计值，直接把标准值乘以1.35即可。二、题目分配按学号选择表B中相应的荷载，全班地质条件均相同（表 A）。三、设计要求1、设计桩基础（包括桩、承台设计、群桩基础计算等） ；2、绘制施工图，包括基础平面布置图、承台和桩身详图及必要的施工说明等； （A1图纸594mm×841mm）。3、计算书内容应详尽，数据准确，排版规范（按附件的排版规范执行） 。图纸应符合制图规范相关要求，表达完整、准确。参考设计步骤：1、确定桩的类型、长度（包括确定桩端持力层）、截面尺寸，初步选择承台底面标高（要考虑预制桩的要求）；2、按经验公式确定单桩承载力；3、确定桩数及布置；4、群桩基础计算；5、桩身设计；6、承台设计；7、绘制施工图。目 录1.确定桩型、桩基材料、几何尺寸和承台埋深....................................11.1确定桩型..............................................................11.2确定桩基材料、几何尺寸和承台埋深......................................12.确定单桩极限承载力标准值..................................................23.确定桩数和承台底面尺寸....................................................24.验算桩基承载力和沉降......................................................34.1验算桩基承载力........................................................34.2桩基沉降..............................................................35.桩顶水平承载力验算........................................................45.1桩顶水平荷载设计值....................................................45.2桩的水平变形系数....................................................46.桩身设计计算..............................................................57.承台设计计算..............................................................67.1承台受冲切计算........................................................67.2角桩对承台的冲切......................................................67.3承台斜截面受剪切承载力验算............................................77.4受弯计算..............................................................77.5承台局部受压验算......................................................8参考文献....................................................................8确定桩型、桩基材料、几何尺寸和承台埋深1.1确定桩型因为框架跨度大，柱底荷载大，不宜采用浅基础，故采用深基础。根据施工场地，地基条件以及场地周围的环境条件，选择桩基础，因采用钻孔灌注桩时，需要考虑泥浆护壁和对环境的污染问题，与钻孔灌注桩相比，预制桩具有桩身质量好且易于控制、单位体积承载力高、基础造价经济的特点，为减少对周围环境的影响，采用静压式预制桩。1.2确定桩基材料、几何尺寸和承台埋深桩身采用C30混凝土，钢筋采用HRB400级钢筋，承台采用 C25混凝土，钢筋采用HRB400级钢筋，厚度为900mm，垫层采用C10素混凝土，厚度为100mm，桩截面尺寸选用400mm 400mm，桩的有效长度为17.8m，桩顶嵌入承台50mm，实际桩长17.85m。由施工设备要求，桩分为两节，上段长 9m，下段长8.85m（包括桩尖长在内）。依据地基土分布，第Ⅳ层是粘土层，较合适为桩端持力层，桩端全断面进入持力层1m，工程桩入土深度h1.09.68.31.019.9m。承台底进入第二层1.1m，所以承台埋深2.1m，承台截面尺寸为2800mm2800mm。桩基以及土层分布如图 1所示。MN0.00 V -0.21.0m粉质粘土地下水位2.5m9.6m淤泥质粘土8.3m粉土1.0m40m粘土图1桩基以及土层分布示意图2.确定单桩极限承载力标准值表1极限桩侧、桩端阻力标准值经验参数层序qsk(kpa)qpk(kpa)Ⅱ淤泥质粘土25Ⅲ粉土70Ⅳ粘土1006000按经验参数法确定单桩竖向极限承载力标准值：QukQskQpkupqsikliqpkAp40.4(259.4708.3)0.4260002265.6kN2266kN单桩竖向承载力特征值RaQuk2266k21133kN3.确定桩数和承台底面尺寸Fk4430/1.31.13.311（根），取n4（根），初步估算桩数：n1.1Ra1133桩距3d1.2msa6d2.4m，取sa2m，承台底面尺寸为2800mm2800mm，柱位平面布置图如下：00600512000000300862001004600 200 600 1000 4002800图2柱位平面布置图4.验算桩基承载力和沉降4.1验算桩基承载力取承台及其上土的平均重度G20kN/m3，承台厚度900mm，则桩顶平均竖向力为：FkGk4430/1.3202.822.1934.2kNRa1133kNNkn4Nkmax(MkHkh)xmax934.2(155/1.370/1.30.9)11.2Ra1359.6kNNkxi2412976kNNkmin892kN0，故符合要求。4.2桩基沉降竖向荷载标准值44303407.69kNFk1.3基底压力PFkGk3407.69202.822.5(209.8)2.82(19.92.5)662.13kpaA2.82基底附加压力P0P0d662.1320117.91.5(17.99.8)(9.61.5)(18.59.8)8.3(19.69.8)119.919.9467.66kpa0.468Mpa计算深度Zn b(2.5 0.4lnb) 2.8 (2.5 0.4 ln2.8) 5.847m 5.85m查表得计算厚度 Z 0.6沉降量计算，计算结果如表 2。z/b2.8z(m) l/b (b )2

表2 用规范法计算基础最终沉降量iziizii1zi1p0SiSnEsiSii(mm)Si(mm)(mm)0.468(mm)0.0254.5续表20040.25015.252.82.840.8991887.91887.90.104196.34/3.750.359622140.08220.32885.854.181923.4835.580.1043.7200.040.0185.Sn3.70.025，满足要求。Si0.0185200.04EsAip0(izii1zi1)1887.935.584.5MPaAi/Esip0(izi1zi1)/Esi1887.935.58i4.54.5故：S200.04mm，桩基础持力层性能良好，取沉降经验系数1.2。短边方向桩数nb2，等效距径比SaAc2.82.83.5，长径比l17.844.5，承台的长宽比dnb40.4d0.4Lc1.0，查《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008附录E，得BcC0 0.040,C1 1.679,C2 11.414C0nb1210.116，因此桩基础最终沉降量e(nb0.0401.679(21)C11)C211.414SeS1.20.116200.0427.85mm2，查《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008表5.5.4该结构的桩基沉降变形允许值为 120mm，所以桩基沉降满足要求。5.桩顶水平承载力验算5.1桩顶水平荷载设计值V50Hi12.5kNn45.2桩的水平变形系数我国广泛采用“m”法来确定，查表得，m4.5106N4.5106N/mm4，对于钢筋混凝土桩EI0.85EcI0，1012mm4Ec为C20混凝土弹性模量，Ec3.0104N/mm2，I0bh340042.13109mm41212d1m，其计算宽度b00.9(1.5d0.5)9.9102mm，559.9102mbo4.51068.43104/mmEI0.8531042.13109h8.4310417.8510315.014，取h4，查得Vx0.94，取oa10mm。Rh3EI(8.43104)30.8531042.13109311.65kNoa0.9410VxHi12.5kNRh311.65kNHi值远小于单桩水平承载力设计值Rh，因此，无需验算考虑群桩效应的基桩水平承载力设计值。6.桩身设计计算两段桩长各为9m，采用单点吊立的强度计算进行配筋时，吊点位置在距桩顶、桩端平面0.293L(L9m)处，起吊时桩身最大正负弯矩Mmax0.0429kql2，k1.3，q0.42251.24.8kN/m为每米桩身的自重（1.2为恒荷载分项系数），桩身通长采用混凝土强度等级C30，Ⅱ级钢筋，故Mmax0.04291.34.89221.68kNm；采用双点吊立的强度计算进行配筋时，吊点位置在距桩顶、桩端平面0.207L(L9m)处，起吊时桩身最大正负弯矩Mmax0.0214kql20.02141.34.89210.82kNm，因此采用单点吊立的强度计算进行配筋，取钢筋保护层厚度为 30m。（多余桩长采用截桩的方式处理）桩身的截面有效高度：h00.40.040.36m，M21.68106，sfcbh0214.340036020.029s1(112s)1(1120.029)0.985，221 1 2s 1 1 2 0.029 0.029 b 0.55，桩身受拉主筋配筋量：AsM21.68106204mm2sfyh00.985300360按照构造要求，整个截面的主筋选用8φ14(As1230mm2)，其配筋率12300.6%，箍筋采用φ8@200在桩尖应适当加密桩身强度，查4000.77%min400《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.3条，混凝土预制桩取c0.85，cfcAps0.9fyAs0.8514.34003600.930012302277kNRa1133kN，满足要求。7.承台设计计算7.1承台受冲切计算受冲切力设计值Fl N 4430kN，因为h 900mm，所以 hp 1.0。承台的有效高度为：h0 900 70 10 820mma0y0.50y0.61，h00.82a0x0.20x0.24,h00.82

0.840.84，0y0.20.611.04y0.20.840.84，0x0.20.241.91x0.22[ 0y(hc a0x) 0x(bc a0y)]hpfth02 [1.04 (1.2 0.2) 1.91 (0.6 0.5)] 1.0 1270 0.827408.5kN Fl 4430kN（满足要求）7.2角桩对承台的冲切角桩向上冲切，从角桩内边缘至承台外边缘距离c1c20.6m，a1xa0x0.2m，1x0x0.24，a1ya0y0.5m，1y0y0.61。0.560.560.691，0.560.561y0.20.610.21x0.20.241.2731y1x0.2[1y(c2a1x)a1yhpfth021x(c1)]2[0.691(0.60.2)1.273(0.60.5)]1.012700.8222kNNkmax976kN（满足要求）16317.3承台斜截面受剪切承载力验算Y方向V2Nmax29761952kN1.751.751.