基础工程课程设计计算书

1、基础工程课程设计任务书（一）设计题目某宾馆，采用钢筋混凝土框架结构， 基础采用柱下桩基础， 首层柱网布置如 附件所示，试按要求设计该基础。（二）设计资料1. 场地工程地质条件场地岩土层按成因类型自上而下划分： 1、人工填土层（ Qml）； 2、第四系冲 积层（Qal）; 3、残积层（Qel）; 4、白垩系上统沉积岩层（&）。各土（岩）层特征如下：1）人工填土层（ Qml） 杂填土：主要成分为粘性土，含较多建筑垃圾（碎砖、碎石、余泥等） 。本层重度为 16kN/m 3。松散为主，局部稍密，很湿。层厚 1.50m。2）第四系冲积层（ Qal） -1 淤泥质粉质粘土：灰黑，可塑，含细砂及少量

2、碎石。该层层厚3.50m。其主要物理力学性质指标值为：炉44.36%; p 1.65 g/cm3; e= 1.30; Il= 1.27;Es= 2.49MPa C= 5.07kPa 护 6.07°。承载力特征值取 fak=55kPa。-2粉质粘土：灰、灰黑色，软塑状为主，局部呈可塑状。层厚 2.45m=其主要物理力学性质指标值为：= 33.45%;p= 1.86 g/cm3; e= 0.918;IL=0.78;Es=3.00Mpa； C=5.50kPa =6.55°。 -3粉质粘土：褐色，硬塑。该层层厚 3.4m。其主要物理力学性质指标值为：3= 38.00%;p= 1.9

3、8 g/cm3; e= 0.60;L=0.20; Es=10.2MPa3）第四系残积层（ Qel） -1 粉土：褐红色、褐红色间白色斑点;密实，稍湿 -湿。该层层厚 2.09m。其主要物理力学性质指标值为：併17.50%; p 1.99 g/cm3; e= 0.604; I l=00.24;Es=16.5MPa;C= 41.24kPa?= 22.63°。4）基岩白垩系上统沉积岩层 （K2） 本场地揭露岩层为白垩系上统沉积岩层 , 岩性以粉砂岩为主。根据岩石风化程度的不同将本区岩石划分为强风化、中风化岩、微风化岩。 -1 强风化层：褐红色。厚度多在3.5（5.50m之间，平均为4.0m

4、=其主要物理力学性质指标值为：p= 2.30 g/cm3;Es=100.0MPa本层取1个土样，作标准贯入试验3次，均在20cm出现标贯锤反弹现象，击数N=3036击。-2 中风化层：褐红色;岩质较硬，节理、裂隙稍发育，岩芯多呈短柱状，碎块状。厚度3.0m。 Es=400.0MPa。-3 微风化层：褐红色;岩石新鲜、坚硬，岩芯多呈长柱状。其饱和抗压强度值30.60MPa。2. 场地水文地质条件拟建场地已人工填土整平， 无明显地表水体存在， 仅在阴雨天气可在低洼处 见少量地面积水。场地地基土中无明显的含水层 , 地下水主要为储存在杂填土中 的上层滞水， 补给来源为生活用水及大气降水。 经观测，

5、本场地地下水静止水位 标高在11.30 11.89m之间。3. 上部结构资料上部结构为钢筋混凝土框架结构，底层柱布置及上部结构传至土0.00m的荷载条件如附件。所有底层柱截面尺寸均为600mmX 600mm。柱子的混凝土强度等级为 C30。（三）设计内容（ 1）确定桩型、桩长；（2）确定单桩或基桩竖向承载力；（3）确定桩数、承台尺寸及建筑物的桩基础平面布置；（ 4）桩基础承载力验算；（5）承台及连梁设计计算；（6）桩沉降验算；（7）绘制施工图（包括基础平面布置图、桩的布置及承台平面图、桩基础剖 面图、承台配筋图、桩配筋图、施工说明等） 。（四）设计依据（1）JGJ94-2008建筑桩基技术规范

6、（2）制图标准等其它规范、规程、标准。（五）设计要求（1）设计符合施工图设计深度要求。（2）计算书要求：书写工整、数字准确、图文并茂，任务书随计算书装订。（3）制图要求：所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图 纸上所有汉字和数字均应书写端正、 排列整齐、笔画清晰，中文书写为长仿宋字（4）图纸规格：A2;计算书：A4。（ 5）设计时间： 1.5 周。任务书附件：（ 1）上部结构底层柱网平面布置图（ 2）恒载作用下底层柱底的荷载作用标准值（ 3）活载作用下底层柱底的荷载作用标准值基础工程课程设计计算书1.设计资料1.场地工程地质条件建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表 1

7、.1表1.1地基各土层物理，力学指标土层编号土层名称层底埋深（m）层厚（m）3(kN/m)eIlc(kpa)(0)E (Mpa)f ak(kpa人工填土1.501.5016-1淤泥质粉 质粘土5.003.5016.31.301.275.076. 072.4955-2粉质粘土7.452.4518.20.9180.785.506.553.00-3粉质粘土10.853.4019.40.600.2010.2-1粉土12.942.0919.50.60400.2441.2422.6316.5风化层>12.9422.5100.01.2荷载组合对28根桩荷载进行组合，根据荷载大小把柱分成2组，第一组为和

8、13轴, 第二组为12轴。取各桩的最不利荷载，结果如下：标准组合：用于进行桩的承载力计算，计算公式为：Sk 1.0恒载1.0活载。第一组：F 2742.80kN,M11.10kN m，V 72.9kN第二组：F 4009.1kN ,M 8kN m，V 46.5kN基本组合：用于承台设计及桩身配筋，计算公式为：S 1.35恒载 0.7 1.4活载。第一组：F 3587.3kN ,M15.3kN m，V53.3kN第二组：F 5211.3kN ,M11.5kN m，V64.2 kN准永久组合：用于桩基沉降验算，计算公式为：Sq1.0恒载0.7活载第一组：F 2645.4kN , M11.3kN m

9、，V74.5kN第二组：F 3846.1kN,M8.2kN m，V 47.6kN2桩型选择和持力层确定根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，采用预制混凝土管桩。桩边长取 400mmX 400mm。选择第层风化层作为桩端持力层，桩端全断面进入持力层 1.0m (>2d )桩 入土深度为h 12.94 1.0 13.94m。取承台厚度为1.0m,承台埋深为1.94m,则 桩长 h 11.0m。3确定单桩承载力根据建筑桩基技术规范(JGJ94-2008 535:用经验参数法确定单桩极 限承载力标准值：Quk Qsk Qpk uqJiqpkApqsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值。由规

10、范表 得各层土的 极限侧阻力标准值如表3.1表3.1各层土的极限侧阻力标准值土层编号-1-2-1-1-1土层名称人工填土淤泥质粉质粘土粉质粘土粉质粘土粉土强风化层qsik /(kPa)3030578870220qpk为极限端阻力标准值，由规范表 得: qpk 6000kPa桩极限承载力标准值：Quk Qsk Qpk uqJi qpkAp24 0.4(30 3.06 57 2.45 88 3.40 70 2.09 220 1.0) 6000 0.42396kpa1根据规范单桩承载力特征值Ra Quk , K为安全系数，取K=2<K得：Ra1 2396 1198kpa4.确定桩数和承台底面尺

11、寸4.1和13轴柱桩数和承台的确定取最大轴力组合的荷载F=2742.8kN初步估算桩数，考虑偏心受压，取调整系数为1.1，即:n 匸 1.1R2742.811982.5取门=3根，桩中心距 Sa 1.4m 3d=1.2m，桩承台为等边三角形承台，桩位平面布置见附图4.212轴柱桩数和承台的确定取最大轴力组合的荷载F=4009.1kN初步估算桩数，考虑偏心受压，取调整系数为1.1，即:n 匸 1.1R沁1.111983.7取门=4根，取桩中心距 Sa 1.4m 3d=1.2m，桩心距承台力缘取 500mm,承台底面尺寸为2400mmX 2400mm,桩位平面布置见附图。5.桩基承载力验算5.1和

12、13轴柱桩单桩承载力轴心竖向力作用下：1F G 27428 20 2.4 2.2 1.94Qk Fk一k29484 & 119&pa，满足要求n3偏心竖向力作用下FkGkMykx max2nXi=9484+(124 290794)0.7 =他込皿卄沏耳满足要求5.212轴柱桩单桩承载力轴心竖向力作用下FkGk40091 20 2.4 2.4 1.94 “，厂，“ 、卄口由+Qk-10581Ra119 8kpa，满足要求n4偏心竖向力作用下小Fk GkMyxx maxQkmx -2nxi=1058.1 + (0.1 46.5 1.94) 0.7 = 1090.3<1.2Ra

13、=1437.6kpa 满足要求 4 0.726承台受弯计算6.1和13轴柱桩承台受弯计算承台厚度1.0m，保护层为50mm，则h。0.95m，混凝土强度等级为C25,混凝土的抗拉强度为ft 1.19N / mm2，采用对称配筋,钢筋选用 HRB335级,2y 300N / mm。取荷载基本组合：F 3587.30kN，M 15.28kN m，V 53.27kN匸空竺1195.8kNN maxF M yX max2 Xj1195.8(1528 5327 14)2 0.72071280.5kNAsN max /V(sa523.60.9 fyh01280.5(1.4 0.4)523.6kN m341

14、0622041.3mm0.9 300 950选用 7B20150l冈筋，As 2199.4mm26.212轴柱桩承台受弯计算取荷载基本组合：F 5211.34kN , M 11.5kN m , V 64.18kN1302.8kNN max匚 MyXmx 1302.8 (11.5 64.18 严 0.7 i347.3kN nXj 2.04(0.6 0.3) 1.62(0.6 0.2)0.9944 0.72MyNixi 2Nmaxx 2 1347.3 0.4 1077.8kN mMA50.9 fyh。1077.8 1060.9 300 9504202mm2选用 B20150钢筋，As 5027.2

15、mm27承台抗冲切验算7.1和13轴柱桩承台抗冲切验算柱对承台的冲切验算：根据规范5.9.7:承台受柱冲切的承载力可按以下公式计算:Fl 2Ox (bca0y )0 y ( hca0x) hp ft h0柱边到最近桩边的水平距离：a°x 0.2m，a°y 0.3m。冲切系数:hp冲垮比:0y0.840.840x2.04， 0yx 0.20.210.20.84y 0.20.840.32 0.21.621 0.952000 800(950 800)0.094承台抗冲切承载力:2 0x(bca0y)0y (hca°x)1190 0.95 7083.9kN角桩对承台的冲切

16、验算:根据规范5.9.8:三桩三角形承台受角桩冲切的承载力可按以下公式计算:底占部角桩：Ni11 (2ci an) hp ta ng ft ho ，顶部角桩：Ni12 (2c2 ai2) hp tan- fthop 2从角桩内边缘至承台外边缘距离：G 1.07m， C2 1.04m承台变阶处相交点至角桩内边缘水平距离:a11 0.20m， a12 0.26m ；角桩冲跨比:12=0.27冲切系数:11056直 1.36，n 0.20.210.212空鸣1.19120.20.27 0.2承台抗冲切承载力11 (2c1a11)hp tanfth°p 21.36(21.070.20)0.9

17、94otan 3011900.952064.7kN12 (2C2a12)hp tanft h0p 21.19(21.040.26)0.994otan 3011900.951806.6 kNN, Nmax 1280.5kN1806.6kN2064.7 kN，满足要求7.212轴柱桩承台抗冲切验算柱对承台的冲切验算：根据规范5.9.7:柱下矩形独立承台受柱冲切冲切承载力可按以下公式计 算：Fl 2 0x( bc a0y)0y(hc a0x) hp ft h0柱边到最近桩边的水平距离：a°x 0.2m，a°y 0.2m。冲垮比：0x=a0x =0.21，0y = a0y =0.2

18、1冲切系数:0.840.840xx 0.20.210.2204 ,0y0.840.842.04y 0.2 0.21 0.2受冲切承载力截面高度影响系数:hp1 0.95 (950 800)0.0942000 800hp ft h0承台抗冲切承载力:2 0x(bc a0y )0y(hc a0x)2 2.04(0.6 0.2) 2.04(0.6 0.2)0.994 1190 0.95 7335.6kNFl 5211.34kN7335.6kN，满足要求。角桩对承台的冲切验算:根据规范承台受角桩冲切的承载力可按以下公式计算:Nla1y1x C221y C1a1x2hp ft ho从角桩内边缘至承台外边

19、缘距离：G C2 0.7m，承台变阶处相交点至角桩内边缘水平距离：a1x a1y 0.2m，角桩冲跨比:0x = 0y = a0x 一 =0.21Xh0冲切系数:0.560.21.360.21 0.21x C2a1 y21y C1hp ft ho1.36 0.7 0221.36 0.70.994 1190 0.95 2445.2kNNl Nmax 1347.3kN2445.2kN，满足要求。8承台斜截面抗剪验算8.1和13轴柱桩承台斜截面抗剪验算根据规范承台斜截面受剪承载力可按以下公式计算:hs f tb°h。柱边到最近桩边的水平距离:ax0.2may0.3m o剪垮比:x=axu

20、=0.21<0.3,bbx=0.3;剪切系数:1.751.7510.3 11.35沁严21.751.7510.32 11.32受剪切承载力截面高度影响系数:hsy1/4800800h09501/40.958对于I -1截面:b00.5 0.4040.8080.5 2.212mhsxftb)ho0.958 1.35 1190 2.212 0.95 3234.11kN对于U -U截面:b°(0.289 0.289 0.7) 22.556mhsxftb0h°0.958 1.32 1190 2.556 0.95 3654.02kNV 2Nmax 2 1280.5kN2561.

21、0kN3234.11kN3654.02kN满足要求8.212轴柱桩承台斜截面抗剪验算根据规范承台斜截面受剪承载力可按以下公式计算:V hs f tb0h0柱边到最近桩边的水平距离：ax 0.2m , ay 0.2m=0.21<0.3,=0.3剪切系数：xy 1.751.751.35，x 10.3 1剪垮比:取x受剪切承载力截面高度影响系数:1/41/4800800 chs0.958h09503508.98kNhsx ftboho0.958 1.35 1190 2.4 0.95由于承台截面对称:V 2Nmax2 1347.3kN2694.6kN3508.98kN满足要求9桩身结构设计9.1

22、桩身配筋计算预制桩的桩身混凝土强度等级选用 C30,钢筋选用HRB335级，桩顶轴压力应符合下列规定：“ F MyXmax “ccc (0.17 64.18 1.94) 0.7 “.亠“Nmax1302.821347.3kNnXj4 0.7计算桩身轴线抗压强度时，一般不考虑压屈影响，取1 ;对于预制桩，桩基施工工艺系数0.8 ； C30混凝土 f =14.3N/ mm2C7I ccfcAps 1 0.8 14.3 106 0.4 0.4 1830.4kN 1347.3kN桩身轴承载力满足要求。故按构造配筋，选取8B14, As 1231mm2。9.2桩身构造设计箍筋选用A8的钢筋，间距200m

23、m,距桩顶2m范围内箍筋加密，间距为100m,桩身主筋混凝土保护层厚30mm。10连梁设计根据规范连梁宽度不宜小于250mm,其高度可取承台中心距的1 1 1/101/15,且不宜小 400mm。() 7200 480 720mm，取连梁高度1015h=500mm,宽度b=300mm。按构造配筋，选取8B14, As 1231mm2。箍筋选取A8200mm。11桩桩沉降验算由于桩的埋深为13.94m,故桩沉降由13.94m处往下计算。根据规范采用等效作用分层总和法计算其最总沉降量 计算地基土的自重压力:地下水位以上:cl16 1.5 16.3 3518.2 2.45 19.4 3.4 19.5

24、 1211.1kPa ；地下水位以下:c2(19.5 10) 1.09(22.5 10) 1.022.9kPa ；总的自重应力:cc1c2 234.0kPa。基础的自重应力:地下水位以上:p120 11.85 237kPa ；地下水位以下:p2 20 (13.9411.85)41.8kPa ；总的应力p1p2 278.8kPa 。(1)和13轴桩:三角形承台的面积为3.82m2把其等效为边长为2m 2m的矩形Z(m)c(kPa)>bzbzP°(kPa)0234.0100.250130.11.0246.510.50.232120.72.0259.011.00.17591.03.0

25、271.511.50.12263.54.0284.812.00.08443.7附加应力PoF GAc2645.4 20 3.82 1.943.82211.1520.2kPa在 Z=4.0m 处，43 7Z 284.0 °154 02，所以本基础取Z=4m计算沉降量。Z（m）%平均附加应力系数ii乙(m)i Zii 1 Zz -Esi (MPa)Si (i Zii 1 Zi 1)0100.250001.010.50.24480.24480.24481005.0942.011.00.22520.45040.20561004.2783.011.50.19910.59730.14691003

26、.0574.012.00.17460.69840.10114000.526所以 S 5.094 4.278 3.057 0.526 12.955mm根据建筑桩基技术规范（JGJ94-2008 5.5.7,可得沉降计算如下:eSP n Zi i 乙 1 i 1 ePoi 1EsiEsA&Esi89.14MPa520.2 (5.094 4.278 3.057 0.526)520.2 5.094 520.2 4.278520.2 3.057取沉降经验系数Co100100100520.2 0.52640040MPa0.40。1.73,1.43.5l 110.4d 0.427.5 ,LcBe得:0.059 , e11.499 ,c27.380,nb1.73Coegb 1)C20.0591.499(1.73