(模板)基础工程课程设计

某单层厂房柱下基础设计（5号柱下基础）姓名：学号：指导教师:2016年5月目录第I章概述 01.1设计任务 0TOC\o"1-5"\h\zL2设计资料 1\o"CurrentDocument"地基勘察资料 2\o"CurrentDocument"设计荷载 4\o"CurrentDocument"13设计依据 4\o"CurrentDocument"第2章5号柱下独立基础设计 52」基底尺寸的确定 错误!未定义书签。2.1.1持力层的选取 错误!未定义书签。2.12确定基础埋深以及持力层的承载力 错误!未定义书签。2.L3确定基底尺寸 错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2.1.4承载力以及偏心距计算 6\o"CurrentDocument"2±5地基变形验算 7\o"CurrentDocument"2.2基础立面设计 7\o"CurrentDocument"2.2.1荷载基本组合 7222确定基础高度 错误!未定义书签。\o"CurrentDocument"2.2.3内力计算 8224基础配筋 错误!未定义书签。\o"CurrentDocument"第3章5号柱下桩基础设计 10\o"CurrentDocument"1确定桩端持力层和承台埋深 11\o"CurrentDocument"2确定单桩竖向承载力标准值 12\o"CurrentDocument"3初步拟定桩数和平面位置 12\o"CurrentDocument"桩位布置和确定承台尺寸 12\o"CurrentDocument"计算考虑群桩效应下的基桩竖向承毂力设汁值R并验算 13\o"CurrentDocument"求桩顶荷载 13\o"CurrentDocument"361桩顶平均竖向力 13\o"CurrentDocument"362基桩的水平承载力验算 13\o"CurrentDocument"承台受冲切承载力验算 14\o"CurrentDocument"371边柱冲切 14\o"CurrentDocument"3.7.2角桩向上冲切 14\o"CurrentDocument"承台受剪承载力计算 15\o"CurrentDocument"承台受弯及配筋计算 15\o"CurrentDocument"桩基变形及沉降验算 16\o"CurrentDocument"第4章基础施工 16\o"CurrentDocument"浅基础施工方案 16\o"CurrentDocument"桩基础施工方案 17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：XX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42/nx24/»,规定室内地面标高为土0.00、相'"1于黄海高程455.00m,室外地面标高为-O.lom,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24nL柱距6m,车间内有2对30吨级工作制桥式吊车。见图1一lo五、设讣任务：1、完成5号柱下浅基础的设计与地基的检算。2、完成5号柱下桩基础设讣。5号柱为角柱*截面形状为矩形，尺寸：长X宽二1000X400nmio后侧0060色00682百6000600060006000600060006000L2。赵\1ri户⑥注：Zl,Z2,Z3表示柱子的类Z29Z3Z310心(3)(4)(?)■■■■■■ HBi■■Mi ■■■■IM■■ ■■ ■■ MB■■Mi[图IT某厂房建筑平面图单位：mil1.2设计资料121地基勘察资料勘察工作共完成钻孔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，柱下各地层的情况如下：笫①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0.6m,结构疏松，土质不均，平均天然重度/=17.1kN/m，o笫②层：粉质粘土。厚度为9.90m,硬塑~可塑，土质较均匀。土质指标:w=22.94%,/=19.9kN/m-,Gs=2.73,e=0.687,wL=37.43%, =23.96%,/p=13.47,IL<0,av=0.21"22。29，/c=6.04kPa。第③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：

w=25.51%, /=20.4kN/m ,G$=2.72,e=0.669,wl=37.71%,»=20.11%,0=17.6,Il=0.25^r=0.17.A=18°41/c=8.84kPa。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的情况分析第①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笫②层粉质粘土或笫③层粘性土中。其地基承载力标准值分别为：第②层：A=200kPa第③层：/k=220kPa后侧III后侧IIIr2# ■■■■■■■■■■■16.5m 11.5mr2# ■■■■■■■■■■■16.5m 11.5m111U# 5#122.0m 18.0m图例钻孔位置# 钻孔编号11.5m 钻孔深度I—I 地质剖面编号c 车间位置前侧9.OmIII前侧9.OmIII33.Om图1-2地质钻孔平面布置图151.SO454.30 154.151.SO454.30 154.60113.30图1-311—11地质剖面（m）1.2.2设计荷i载1•设计柱在地面处的截面内力取值如下：（横向计算）荷载组合编号：Lil L12%=200kN-m M=3OOkN.m<Fk=1lOOkN F=\8OOkNHk=20kN H=35kN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。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。2•基础梁上的荷重基础梁计基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30kN/m讣算，梁的横截面尺寸如图1-4,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。设计基础为角柱基础，根据车间平面布置图算单元纵向取31110基础梁计250825| 2（X）J|,25图1・4基础梁的横截面尺寸示意图（单位：mm）13设计依据.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范，GB50007-2002.中华人民共和国国家标准.建筑桩基技术规范，JGJ94-94.吴兴序主编.基础工程.西南交通大学出版社，2007第二章5号柱下独立基础设计基底尺寸确定持力层的选取考虑到扩展基础的高度通常较大，且有报告地质勘探报告第二土层粉质黏土层地基承载力较高，宜作为持力层。2.1.2确定基础埋深以及持力层的承载力考虑到扩展基础的高度通常较大，且有报告地质勘探报告第二土层粉质黏土层地基承载力较高，宜作为持力层。基础埋深拟为d二1.5m（室内地面）。考虑3#钻孔的数据：丫皿=M9.IkN/h?因粉质黏性土e二0•629<0•85,1二0-218<0-85渣表得：心="・3,4=1.6,丫」1・5—0-5)=200+1.6x19.1x(1.5-0.5)=230.56kPa3确定基底尺寸按中心荷载计算，则R,+FxkA.2 ——1100+30x6-230.56-20x(1.5+0.15/2)将基底面积扩大为A=1.3A,=1.3x6.43=&359nr,基底尺寸拟为bxl=3x3=9.0nro此外，由于基底最小尺寸为3M故前面计算得到的fa不需要进行宽度修正。2.1・4承载力以及偏心距计算竖向力：Fk+Gk+Fik=1100+(1.5+0.075)x3x3x20+30x6.0=1563.5kN弯矩：Mik=30x6x(0.02+0.125+0.5)=116.1kN-mM.200+20x(1.5H-=115.4kN-m2=3 173.722kPa<fk=230.56kPa«A9_R+Gr+F:k,MJPkmax a=+ =199.367kPa9.0 1/6x3.0x3.02<1.2fk=1.2x230.56=276.672kPa3满足要求。e= 迪 =竺二=0.074m<-=-=0.5mFk+Gk+F|k1563.5 6 6满足要求。山于笫②层：氟=200kPa,厚度达到9.6m,而且第③层：Q220kPa,故可不用对下卧层进行承载力验算。2.1.5地基变形验算有该建筑属一般匚业建筑，在地基基础设汁等级中属于丙级。山《地基规范》知，该地基在可不作地基变形讣算设汁等级为丙级的建筑物范圉。而且其地基承载力特征值大于130kPa,所以可不进行地基变形验算。故扩展基础底面积拟取3.0inX3.Omo2.2基础立面设计2.2.1荷载基本组合竖向力：F+Fj=F+yoFik=1800+30x6x1.35=2O43kN弯矩：M,=30x6x1.35x(0.02+0.125+0.5)=156.735kNmM=300+35x(1.5+^)-156.735=19&39kN•mZ1ZL=2211=227.OkPajA9.0pf+f,m—FjmaxA2043i198.39 L . =271.087kPa9 !/6x3x3-F+F]加P.jmin-―W2043 198.39 182.913kPa9 1/6x3x322.2.2确定基础高度初步拟定基础高度500mm，按规范要求，铺设垫层保护层厚度不于40mm，因此假设钢筋重心到混凝土外表面的距离为50mm，则混凝土有效高度h。二500-50二450mm.抗冲切破坏验算公式：首先计算F]=PjA]oab=at+211q=0.4+2x0.45=1.3m<1=3m▲ b|.vZ13iA.=( _L_h())1_(—A—hJ】22。22=(„bo.45)x3-(——-0.45)2=0.81U-2222扩展基础尺寸图（单位：mm）近似取p.土皿,271.087kPa（保守偏大）冲切力设计值：^W=PjA|=271.087x0.8=216.870kPa式O.7phpfkimho中，ho=45Onmv800mm，故pw=1.01基础混凝土采用C30,其中£=1.5MPa,am=/=04-13=0.85m22O.7phpf；ajio=0.7xhOx1.5xIO3x0.85x0.45=40l,625kN>F,=216.870kPa故110=450111111能够满足抗冲切破坏要求2.2.3内力计算：台阶宽图比:498.235=0.244m<-=-=0.5m

204366显然最危险控制截面在柱边处b-b3—13=3t=0.4mb=b(=liiiai===Inil22b-a,- 、Pl-Pjmin+ (Pjmux-Pjniin)=182.913+21(271.087-182.913)=241.696kPa

MI=卜；[(21+c4)(Pjmax+Pl)+(Pjmax-PF】=—xl2x[(2x3+0.4)x(271.087+241.696)+(271.087-241.696)x3.0]12=280.832kN*m1・，・Mn )~(2b+b)(Pjmax+Pjmin)=£(3—0.4)2x(2x3+1)x(271.087+182.913)=447.568kN*m2.4基础配筋抗弯钢筋的配置：采用HRB235，其fy=210MPa□沿长边方向*illMi=280.832kN•m,加=450mn,宽度3000mm,按梁进行配筋，可得=2宓32x29.6x3000x4502%=0.5(1+J1-2y)=0.5(1+V1-2X0.048)=0.975=3045_2S0832xlo6=3045210x0.975x450血・M'选用20A>14@150,A：i=3078.76nmr。实际上Ufl=h-a- =500-40--=454mm,大于原先假定22450mm，上述配筋显然是可以的。沿短边方向的钢筋通常置于长边钢筋之上，并假设采用①18钢筋，故lion=h-a-dj=500-40-16--=435mm , 再由22Mn=447.5kN-m，宽度3000nun ，可得A=0.5(l+Jl_2a,)=0.5(1+71-2x0.082)=0.957-5119.6nuiioMtt 447.568X10&-5119.6nuiioA— □ =210x0.957x435选用21①18@140, =5343.8mm2o第三章5号柱下桩基础设计桩基础具有承载能力高、稳定性好、沉降稳定快和沉降变形小，抗震能力强等优点。当设计荷载较大时，桩基础相对较经济。从本设讣的地勘资料中了解到，基础处于粉质黏土和黏土之上，距离坚硬的岩石层的距离较大，不宜设置成端承桩，宜设置成摩擦型端承桩。3.1确定桩端持力层和承台埋深考虑基础梁荷载，UI L12以=200kN.m荷载基本组合《F=1800kN荷载标准值VFK=1100kNH=35kNHl20kNH=35kNM=300kN.m根据地勘资料，初步拟定承台埋深为LOHL并初步选定采用钢筋混凝土预制方桩，桩的截面尺寸选定为350imiix350nmio人工填土①性质较差，为高压缩性土层。粉质黏性土②：3#孔粉质粘土的液性指数二0.2电压缩性指数0.21MP/<0.5MPt7/故此层土处于不更塑状态，可以作为持力层。初步拟定桩在承台以下的长度为8m,深人粉质黏性土。其计算简图如图桩基础计算简图2确定单桩竖向极限承载力标准值2采用公式(5-21):Qak-Qxk=u^q.sikli+功,阂式中： u=Icib=2x(0.35+0.35)=1Am粉质黏土：0=0.218,查表5-6可知：口嵌=96kPa,N 。查表5-7并III线性内插法得桩的极限端阻力标准值%=3600"：于是有：2itk=Qxk+Q/ji=I送qJi+q^Ap=1.4x96x8+3600x0.352=1516.2£N3初步拟定桩数和平面位置山于桩的布置和桩数还未知，先不考虑承台效应和群桩效应计算单桩承山规范有单桩承载力特征值个=红，取22,则心=匕空=75&\^『k 2确定桩数时，山于承台尺寸没有确定，可先根据单桩承载能力设计值和上部结构物荷载初步估算确定。中心荷载时，F+F|=F+yGFik=1800+30x6x1.35=2M3kN,L/F1.1X2043 ...n=-= =2.96,Ru758.1考虑到上部荷载特点，同时为了便于布置，取4根。4桩位布置和确定承台尺寸桩在平面上采用行列式布置，桩的最小中心距»=(3.0-4.0)//=1.05〜1.4血。取x方向中心距为L4m,y方向中心距为1.05m。取承台边缘至边桩的中心距离为1A7=0.35m,承台至边桩的外缘的距离为O.175/h>Oj5加，满足相关的规定。桩的布置与承台的尺寸如图10示。承台长边和短边距离分别为：a=2xl75+350+1400=2100mm,b=2x175+350+1050=1750nmi初步拟定承台高度h二800mm，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35nlm，承台的有效高度/?o=0.8—0.085=0.715/no3.5计算考虑群桩效应下的基桩竖向承载力设计值R并验算由沪辟①，卜¥”29桩周围黏性土，用内插查得：7二0」1因承台底土层为单一土层，故200kPa：考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值为：R=R0+n{A4=758.1+0.11x200x(2.1x1.75-4x0.35x0.35)=828.17A重新估算桩数：（承台及其上上的平均重度为20KN/mD承台及其土重G=2・lxL75xl-0x20=73-5kN=2.286<4=2.286<4~~R 828.17故初拟桩数满足要求，不再调整。3・6求算桩顶荷载6.1桩顶平均竖向力：1100+73.5M =293,375RN<R=S2SA7kN4壮(M,+H.h)maxjninN+k 壮(M,+H.h)maxjninN+k kmax=293.375士(200+20x1)x0.74x0737L946RN<1.2/?993.804RN214.8RN故满足要求。6.2基桩的水平承载力验算:山于其值较小，因此无需验算考虑群桩效应的基桩水平承载力设计值。7承台受冲切承载力验算承台混凝土选用C20淇尸〃，钢筋选用HRB335）、=3OOMPd。7.1边柱冲切按式斤<2[P。恋+小）+如（九检）〕九族计算，计算冲跨比X和冲切系数B：aox=0.025m,4x=八=人人-=0.035<0.25,取=0.25/?o 0.715

0.84 0.84m=1・867心、+0.2 U4)a())<-0.150m/A=——=°'：]=0.21<0.25,取Aoy=0.250・715因为h=800mm,所以J3hP=1.02%(»+fA)+0。,(々+fA)lAp/A=2x[1.867x(0.4+0,15)+1.867x(1.0+0.025)]x1.0x1100x0.715=4625.4 >F,=1800+30x1.35x6=2043册故满足要求。3.7.2角桩向上冲切ctix=25〃叽孤=150〃""，Cj=C?=525mmA.t=A)y二：方Ax=Ay=0.560.25+0.2=1.244F(M+”/"gmax 7=634.77WN2043(300+1.35x35x1・0)x0F(M+”/"gmax 7=634.77WN4x07[0山2+牛)+久“+牛)％”°=[1,244(0.525+211A2)+1.244(0.525+2A)]xllOOxO.71522=1011.76RN>/O7VZ=/0?/mox=634〃kN故满足要求。3.8承台受剪承载力计算剪跨比与以上冲跨比相同，对1-1斜截面，A=4x=0.25o

剪切系数”船入截面高度影响系剪切系数”船入800心 800。.As= -800°25 =L°（因=715rn/n<800mm,故取-800皿1久/W>Zr=1.0xl.4xll00x1.75x0.715=1926.925kN>2心”=2x371.946=743.S92kN故满足要求。a-J5_]4对11-11斜