基础工程课程设计

基础工程课程设计

计算说明书

姓名：张耀

学号：20070218

班级：07-詹土

指导教师：周立荣

设计时间：20##年11月

第1章概述... 1

1.1 设计任务... 1

1.2 设计资料... 2

1.2.1 地质勘察资料... 2

1.2.2 设计荷载... 4

1.3 设计依据... 4

第2章浅基础设计方案... 5

2.1 地基持力层选择... 5

2.1.1 持力层的确定... 5

2.1.2 确定基础的埋深... 5

2.1.3确定基础底面尺寸... 5

2.2 承载力及偏心距的验算... 6

2.3 地基变形验算... 6

2.4 确定基础高度... 6

2.5 内力计算... 8

2.6 配置抗弯钢筋... 8

2.7 施工简述... 9

2.7.1基础施工方式... 9

2.7.1主要施工机具... 9

第3章桩基础设计方案... 10

3.1. 确定单桩竖向极限承载力标准值Quk. 10

3.2. 初步估计所需桩数n. 10

3.3. 进行桩位布置和确定承台尺寸... 11

3.4. 计算桩顶荷载和基桩竖向抗压承载力验算... 11

3.5. 基桩水平承载力验算... 11

3.6. 承台抗冲切验算... 11

3.7. 承台斜截面受剪验算... 13

3.8. 受弯计算以及抗弯钢筋配置... 13

3.9. 施工简述... 14

扩展基础设计成果汇总表... 15

第1章概述

1.1 设计任务

（1）设计题目：某单层厂房柱下基础设计。

（2）工程名称：某机械厂的装配车间柱下基础与地基的设计与检算。

（3）场地位置：该机械厂厂区内

（4）上部结构类型：单层钢筋混凝土排架承重结构。

（5）上部结构尺寸：见图1.1。

图1.1 某机械厂的装配车间平面图（单位：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。各柱在基础顶面处的截面形状为矩形，尺寸为：

边柱Z1：长´宽=1000´400mm；

角柱Z2：长´宽=1000´400mm；

抗风柱Z3：长´宽=700´400mm；

基础梁的横截面尺寸如下图1-2所示，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1-2 基础梁的横截面尺寸示意图（单位：mm）

（6）本人承担的课程设计任务：17号边柱下的基础设计。

1.2 设计资料

1.2.1 地质勘察资料

（1）场地描述：建筑场地位于该机械厂厂区内，地面平坦，厂房平面尺寸为42m´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。规定室内地面标高为±0.00，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。

（2）土层描述：据钻探揭露，17号边柱下的1、2、3各地层的情况如下：

第①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。厚度为1.1m，结构疏松，土质不均，平均天然重度为17.1kN/m³。

第②层：粉质粘土。呈棕红色。厚度9.5~10.1m。硬塑~可塑，土质较均匀，地基承载力标准值f_k=200kPa。

第3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，地基承载力标准值f_k=220kPa。

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。

（3）土层剖面图：17号抗风柱下的地质剖面见图1.2、1.3。

图1.2 地质钻孔平面布置图

图1.3 II—II地质剖面（m）

（4）土性指标：根据室内土工试验，17号边柱下各土层的指标如下：土工试验成果见表1.3。

第①层：人工填土，g_m=17.1 kN/m³；

第②层：粉质粘土，g=20.1 kN/m³；

第③层：粘土，g=20.4 kN/m³。

表1.3 某机械厂装配车间土工试验结果汇总表

1.2.2 设计荷载

基础梁上的荷重（包括基础梁自重）为：标准组合时为30 kN/m，基本组合时为40.5 kN/m。

（1）柱上传下来的荷载

边柱 Z1：（横向计算）

荷载组合编号： L11 L12

上述所谓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。

（2）基础梁的荷载：=30×（3+3）=180

=180×（0.1+0.025+0.02+0.5）=116.1

1.3 设计依据

1.《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）

2.《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）

3.《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ 123-2000)

4.西南交通大学岩土工程教研室，基础工程课程设计指导书，成都，2007

5.吴兴序，基础工程，成都，西南交通大学出版社，2007

6.建筑地基基础设计常用资料速查手册，北京，地震出版社，2006

7.金问鲁，地基基础实用设计施工手册，北京，中国建筑工业出版社，1995

第2章浅基础设计方案

2.1 地基持力层选择

2.1.1 持力层的确定

根据钻探及室内土工实验的情况分析，第二层土层厚度较深且土质较好，初步拟定基础持力层在②层土，根据地质资料可得出每层的厚度，如下图所示：

2.1.2 确定基础的埋深

由于室内和室外的高程不一样，这里取两者的中间位置作为假定地面。同时场区地下水属潜水，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，水位随季节变化拟取埋深为d=2.2m。

2.1.3确定基础底面尺寸

（1）因基底尺寸尚待确定，先计算深度修正后的承载力

由e=0.704<0.85且I_L=0.471<0.85查表得h_b=0.3，h_d=1.6；

（2）确定基底尺寸。先按中心荷载计算，有

考虑到弯矩作用较大，将基地面积扩大为A=1.2A₁=9.17m²，基地尺寸为b ×l = 4 m×2.4 m =9.6 m²。此外由于基底的最小尺寸为2.4 m小于3 m，故前面算得的f_a不需再进行宽度修正。

2.2 承载力及偏心距的验算

（1）计算荷载标准值

竖向力

弯矩

（2）验算承载力及偏心距

满足要求。

因此，基底尺寸4 m×2.4 m能够满足承载能力要求。此外，由于持力层下的土层为较深的粘土，承载能力较强，故不作验算。

2.3 地基变形验算

由于该建筑属一般工业建筑，在地基基础设计等级中属于丙级。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于130kPa,所以可不进行地基变形验算。

2.4 确定基础高度

(1)计算基底净反力

(2)初步拟定基础高度700mm，按规范要求，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，则混凝土有效高度h₀=700-50=650mm，抗冲切破坏验算公式：

首先计算

＜

故

近似地取（保守偏大）

冲切力设计值：

式中，＜，故，基础混凝土采用C30，其，

＞

故h=700mm能够满足抗冲切破坏要求。

(3)按照构造要求将台阶设置为2层，每层高度350mm。对于台阶变截面处进行抗冲切强度验算。

>，取

故

近似地取（保守偏大）

冲切力设计值：

式中，＜，故，基础混凝土采用C30，其，

＞

故台阶变截面处也满足抗冲切破坏要求。

2.5 内力计算

台阶宽高比：＜2.5

＜

显然最危险控制截面在柱边处，此时有

2.6 配置抗弯钢筋

采用,其。C20混凝土的抗压强度f _c= 9.6Mpa

（1）沿长边方向：

由，

宽度,按梁进行配筋，

可得，

选用@。

实际上，大于原先假定的650mm，上述配筋显然是可以的。

（2）沿短边方向：

钢筋通常置于长边钢筋之上，并假设采用钢筋，

故，

再由，宽度，可得

。

选用@。

基础的施工图见附图。

2.7 施工简述

2.7.1基础施工方式

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，布置测量控制网。根据轴线，放出基槽开挖的边线。考虑到上部填土层，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，但注意在雨后施工进行必要排水。或保留300mm以上的土层。

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。符合设计要求的进入下一步施工。若不符合要求的进行修补，或者重新调整设计。

5．基础施工：验槽完成后应及时做垫层，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施工。

2.7.1主要施工机具

铁铲等人工挖土器具。

挖掘机、推土机、卡车、吊车。

混凝土搅拌器、振捣器、木质模板。

第3章桩基础设计方案

根据地质资料选用低承台确定承台埋深1.5m。并初步选定采用钢筋混凝土预制方桩，桩的截面尺寸选为，。采用混凝土，级钢筋，。

粉质黏土层的液性指数,压缩性指数0.23MPa^-1＜0.5MPa^-1，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，对于黏性土不宜小于2d,故选桩长8m。

3.1. 确定单桩竖向极限承载力标准值Quk

采用公式。

桩侧桩端都是粉质黏土层，因，查表5-6，可得q_sk=84kPa，q_pk=2207kPa

3.2. 初步估计所需桩数n

在估算桩数时，首先需要计算单桩竖向承载力设计值R,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《桩基规范》得单桩竖向承载力设计值R

确定桩数时，由于承台尺寸还没确定，可先根据单桩承载力设计值和上部结构荷载初步确定。中心荷载时，估算桩数为经验系数，建筑桩基可采用1.1-1.2，本设计取，

则得

为方便布置，暂取n=4,即采用4根桩。

3.3. 进行桩位布置和确定承台尺寸

桩中心距,取 S=4d=1.2m，在x方向取桩间距为，在y方向取桩间距为。取承台边缘至桩的边缘为300㎜，承台高度取0.8m，取承台长边和短边为

承台拟采用C20级砼，配筋为HRB335（Ⅱ）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。

3.4. 计算桩顶荷载和基桩竖向抗压承载力验算

取承台及其上土的平均重度γ_G=20kN/m³，则桩顶平均竖向力为

<R=502.52KN

<1.2R=603.02kN

基础是偏心受压，验算时要同时满足和两个条件，由于桩基的安全等级为二级，则。两项验算均满足要求。

3.5. 基桩水平承载力验算

水平力, 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。

3.6. 承台抗冲切验算

设计承台厚0.8m,冲切破坏锥体有效高度h₀=0.75m

（1）柱边冲切

根据公式求得冲跨比和冲切系数；

（介于0.25和1.0之间）

因h=0.8m，故可取

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，，，，

满足要求。

3.7. 承台斜截面受剪验算

剪跨比与以上冲跨比相同，故对斜截面：

故剪切系数：

因h₀=0.75m<0.8m,故可取h₀=0.8m，得

满足要求，斜截面按0.3有

也能满足要求。

3.8. 受弯计算以及抗弯钢筋配置

显然，控制截面对应平行于x方向，所以沿y轴布置的钢筋置于沿x轴布置的钢筋之下。采用HRB335级钢筋，；混凝土强度等级为C30,且采用双向均匀通长布置。

选用@ 120

选用@150，

基础的施工图见附图。

3.9. 施工简述

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

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．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。符合设计要求的进入下一步施工。若不符合要求的进行修补，或者重新调整设计。

4．桩基安装：按照设计要求将桩体打入土体；

5．基础施工：桩体打入后应及时施做垫层，防止水对基地土扰动和

浸泡，然后再垫层上定出承台基础的外边线。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：承台基础施工完成后，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施工。

扩展基础设计成果汇总表

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