基础工程课程设计

西南交通大学

基础工程A课程设计

指导老师：周立荣

班级：

姓名：

学号：

20##年6月

目录

一、工程概况和设计任务..............................................1

1.1 工程概况.......................................................1

1.2 设计任务.......................................................2

1.3 地勘资料.......................................................2

1.4 设计依据.......................................................5

二、扩展基础设计....................................................6

2.1 设计荷载.......................................................6

2.2 确定基底埋深及持力层...........................................6

2.3 基底尺寸初步设计...............................................6

2.4 地基承载力及偏心距验算.........................................7

2.5 扩展基础设计...................................................7

2.6 地基稳定性验算.............................................. 10

2.8 扩展基础施工设计............................................. 10

2.9扩展基础计算设计成果汇总表.................. ..................11

三、桩基础设计.....................................................12

3.1 设计荷载......................................................12

3.2 确定持力层及承台尺寸..........................................12

3.3 初步设计桩数目................................................12

3.4 计算复合基桩竖向承载力特征值..................................13

3.5 计算桩顶荷载..................................................14

3.6 承台受冲切承载力验算..........................................15

3.7 承台受剪计算..................................................16

3.8 承台受弯计算..................................................16

3.9 桩基础施工方案................................................17

3.10桩基础计算设计成果汇总表.................................... .18

附图一扩展基础平面布置图.........................................19

附图二扩展基础结构图.............................................20

附图三桩基础平面布置图...........................................21

附图四桩基础结构图...............................................22

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1-1。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。

图1-1 装配车间平面图（单位：mm）

柱子编号为（1）~（20），同学们应根据指导教师的要求完成相关编号的柱下基础的设计。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图1-2，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）

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12号柱进行地下基础设计，包括浅基础和桩基础，基础形式可采用柱下预制独立基础、柱下现浇独立基础、沉管灌注桩基础或预应力管桩基础；并完成尺寸计算、内力验算并绘制施工图，安排施工方案和流程，达到施工要求。基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30kN/m计算。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：

L11 L12

基础梁作用荷载：

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。

1.3 地勘资料

勘察工作按施工图设计阶段的要求进行。共完成钻孔6个，并结合钻孔取原状土样若干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。厚约0.5~1.2m，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。除1#孔外各孔均有，厚度9.5~10.1m。硬塑~可塑，土质较均匀。

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。

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第②层粉质粘土或第③层粘性土中。其地基承载力标准值分别为：

第②层：f_k=200kPa

第③层：f_k=220kPa

钻探点布置见图1-3，地质剖面见图1-4~图1-5，土工试验成果见表1-1。

图1-3 地质钻孔平面布置图（m）

图1-4 I—I地质剖面（m）

图1-5 II—II地质剖面（m）

由以上数据可以得出，13号柱下底层分布情况为（以室内地面为参考点）：

3号基础中心位置各土层厚度表

1.4 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规范。

GB50007-2002建筑地基基础设计规范；

GB50010-2002 混凝土结构设计规范；

JGJ 94-2008建筑桩基技术规范。

二、扩展基础的设计

2.1 设计荷载：

对于扩展基础，采用如下荷载：

,，，。

2.2 确定基础埋深与持力层。

根据地勘报告，①层土土质疏松，不适合作为持力层。②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②层土作为持力层以室外地面标高为基准线。基础计算埋深初拟为1.2m(以室外地面标高为基准线)，基底位于地下水位以上。

360截图20150612013318289.jpg

图2-1 浅基础示意图

2.3 基础底面尺寸初步设计

(1)先按中心荷载初算。

① 计算粘土地基承载力特征值。据粉质粘土层，查表得承载力修正系数。

基础埋深范围土的重度

先假设基底宽度不大于3m，粘土地基承载力特征值：

。

② 中心荷载作用基础底面积：

(1)考虑偏心荷载的不利影响,取面积。可采用矩形基础，

，由于基底的最小尺寸为2.8m,不大于3m故不需要对再进行宽度修正。

2.4 地基承载力及偏心距验算

竖向力：

弯矩：

因此：

经验算，满足要求。

因此基底选用矩形，尺寸为：。

2.5 扩展基础设计

1.计算基底净反力：在计算基础内力、确定基础高度、进行配筋等基础结构的设计工作时，采用承载力极限状态下荷载效应的基本组合。

基底净反力：

2. 确定基础高度。现初步拟定基础高度，按《地基规范》要求，铺设垫层时保护层厚度不小于因此假设钢筋重心到混凝土外表面的距离为，故钢筋的有效高度为。

抗冲切破环验算公式为

首先计算。如图2-1所示。因为，，所以：

近似地取，则有

因，故。

基础混凝土采用C20，其，

故能够满足抗冲切承载力的要求。

图2-2 扩展基础尺寸图

3.内力计算：

台阶的高宽比为：，

且偏心距:。

因此，取控制截面在柱边处：

4.抗弯钢筋设置

采用HPB235级钢筋，其。沿长边方向，，，宽度2800mm,按梁进行配筋。可得:

按最小配筋率：

选用15φ18@180.（钢筋总面积为3817.5mm²）。

故实际的，大于原先假定的，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，，，宽度3600mm,按梁进行配筋，可得:

按最小配筋率：

采用（钢筋总面积3817.5mm²）。

故实际的，大于原先假定的650mm²，故上述配筋满足要求。

2.6 地基稳定性验算

大多数基础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。

2.7 浅基础施工方案

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.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.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。

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。

5.基础施工：验槽完成后应及时施做垫层，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。

2.9扩展基础计算设计成果汇总表

三、桩基础设计

3.1设计荷载 对13号柱，其设计荷载为：

,，，。

,，，

基础梁作用荷载：，。

3.2 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(相对于外部地面)。并初步选定采用沉管灌注方桩，桩的截面尺寸选为300mm×300mm,根据6#-1粉质黏土层的液性指数,压缩性指数，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2倍桩径,故选用桩长8m。混凝土选用：混凝土，钢筋选用：级钢筋，。