基础工程课程设计

第1

设资1.1程概况已知某办公楼，框架结构，柱距6m，柱的截面尺寸为400mm。规定室内地面标高为±0.00，相当于黄海高程，室外地面标高为-0.15m。基础梁的横截面尺寸为250mm，基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30kN/m计算。弯矩M以柱子的外侧受拉为正，剪力以指向房间内部为正。1.2程地质查资料场地处地面平坦拟建房屋的部分坐落在一古河道上现已淤填据钻探揭露，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古河道外的各部分均有厚度。硬塑~可塑，土质较均匀，承载力标准值f。k第③层：粉土。呈褐黄色。仅在古河道部分可见到，厚约3.3m，流塑，承载力标准值f。k第④层：淤泥。呈黑色，流塑。含大量有机质，有臭味。仅在古河道部分见到，厚度约8.0m。第⑤层：粉质粘土。呈灰黄色，仅在古河道部分见到，厚约3.6m，夹有粉砂薄层，流塑，承载力标准值f=160kPa。k第⑥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，承载力标准值。k场区地下水属潜水见水位在深处水位在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。地质剖面见下1，土工试验成果报告见表1。133

#

23KKKK1.3载设计基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按计算。(1)受古河道影响的柱：荷载效应标准组KNKHK荷载效应基本组KN

H50KN（2）其余部分柱：荷载效应标准组KNKHK500荷载效应基本组2400KN

H50KN基础梁作用在基础上的力：×6=180KN第2方设2.1基础类型的选（1）浅基础未受古河道影响的柱采用柱下钢筋混凝土独立基础，基础长边（轴方向）与柱的长边平行且与弯矩的方向一致。材料用C20混凝土和HPB235级钢筋，层用C10混凝土，厚度100mm。（2）桩基础受古河道影响的柱采用桩基础。为使制作方便，故采用等截面的实心方桩。桩径为300mm×300mm。2.2持力层的选择（1）浅基础地基持力层选在第②层，粉质粘土上。取基础底面标高-2.0m，基础埋深1.85m距室外设计地面1.85m因粉质黏土强度较高且较（厚度4故选在该层。（2）桩基础从土层剖面图及各层土的土性指标看来①层土土质疏松不适合作为持力层。从1#孔的钻探数据来看，⑥层土为粘性土，选取⑥层土作为持力层。由于桩端进入持力层的长度要大于3d，综合考虑以上因素，取桩长为16m。第3

浅础术计3.1基础尺寸的确取第二层土体为持力层基础埋深设为1.85m（以室外地面-0.15m为基准且基础底面位于地下水位上面第二层土体的性质e=0.687<0.85=0.412，L查表得：承载力修正系数=0.3，=1.6，b

d承载力计算公式：ffa

b

3)d

m

d0.5)(1)深度修正fa

b

3)d

m

d0.5)=260+1.6×18.−0.5)=300.4KPab为基础底面宽度当小于3m时按3m取值；(2)确定基础尺寸FK7.60fH300.420aA=1.2=1.2×7.60=9.12m2O2取基础面积A=b×l=3.6×3=10.8m对基础承载力进行宽度修正

2

将面积扩大ffa

b

3)d

m

d=260+0.3×20.1×（3.6-3）+1.6×18.7(1.85−0.5)=308.50KPa(3)承载力及偏心距验算竖向力F=Fk+Gk=19800×20=2412KNKP=K

FK=2412/10.8=223.33KPa<fa=308.50KPa

满足要求；弯矩

M=380+40×(2.0-0.075)-180(0.02+0.3+0.125)=376.9KNMK5PKmax

FKKKA

223.33

3.6

2

满足要求；偏心距e=

Mk==0.156m<=0.6m，满足要求。F24126kk3.2础高度确定初步拟定基础高度为，按规范要求，铺设垫层时保护层的厚度不小于40mm。因此假定钢筋重心到混凝土外表面的距离为，故基础的有效高度=800−50=750mm。（1）计算基底净反力根据荷载组合原则，确定基础高度及配筋时采用基本组合值。M=500KN∙m，F=2400KN，H=50KN，基础梁荷载F=1.2×180=216KN竖向荷载：F=2400+216=2616KN，弯矩：M=500+5（2.0-0.075）+1.2×180×0.445=500.13KN·mjj

FM261610.816

KPa（2）抗冲切验算6100II12100II12抗冲切破坏验算公式F0.7..lt先计算FP，当a=400+2×750=1900≤l=3000mmljltbla3.63t)t)0.75)222222

2

m

2FPlj

A319.40622.13l

fah750tm其中：=1.15mm所以基础的抗冲切满足要求。（3）内力计算台阶的宽高比：计算弯矩。

bt<2.5且偏心距e<，所以可按下面公式2h0.86MjIjmaxIMII

148

(l(2b)jjmin控制截面在柱边Ⅰ-Ⅰ及Ⅱ-Ⅱ截面有a0.4m，b0.6，tt7jjminIIjmaxjmin2jjminIIjmaxjmin2aI

b'3.60.61.5m2PIj

3.61.5I(P)kPa3.6a2jmaxIjmaxI

M

II

1(l')(2b')(P)(30.4)0.6)(319.40532.16483.3弯钢筋配置采用HPB235级钢筋，其，混凝土等级为C20，fc=9.6MPa(1)沿长边方向，由725.56h750，宽b3000。I0I按梁进行配筋得A4715用19sI

18@160（总面积4836

2

故实际的800-40-18/2=751大于原先假定的，上述配筋满足要求。

min

S0.21%足最小配筋率。（2）沿短边方向，由于短边方向的钢筋通常是置于长边方向钢筋之上，并假设采用16钢筋。故40734mm,宽度mm,再由ⅡⅡ

II

,可得

35042，用

19

16@180

（总面积为38203.4工方法介浅基础的施工通常不需采用特殊的施工工艺和设备中独立基础及条形基础规模较小基槽开挖较浅而一般不需要降水且常常不需或仅需设置简单的支护结构，因此施工简单。现浇独立基础的施工顺序如下：建筑定位放线（轴线及基槽边线）基槽开挖基槽验收垫层铺设基础放线基础现浇筑基槽回填。8土方开挖土方开挖前应先计算好挖填土方量以根据原地面高程及设计地面高程确定挖土的弃留本基础下的粉质粘土性质较好可垂直开挖一般不需支撑且基础底面在地下水之上不考虑降水问题基槽土方可采用机械或人工开挖。机械开挖时，为防止超挖，接近坑底设计高程时，应预留厚的土层采用人工开挖雨季施工或槽挖好后不能及时进行下一道工序时应在基底高程以上保留150~300mm厚的土，待下一工序开始时再予挖除。基础施工验槽完成后应及时施做垫层防止水对基底土的扰动和浸泡然后在垫层上定出基础的外边线。对钢筋混凝土基础，先支侧模板，再放置钢筋，最后浇注混凝土，浇注前应进行隐蔽工程验收。基槽回填：基础施工完成后，应及时进行回填。回填应与地下管线的埋设工作统筹安排通常先埋后填以免二次开挖回填土应选择好的土料及合适的压实机具，确保填土的密实度。第4章桩基的技术设计4.1桩基的类型选从承台位置来看，高承台基础施工方便、经济，但是基础的刚度较小，承受水平荷载的能力较差而且影响地面上的结构物位置放置占用车间空间而低承台的抗水平力能力较强在稳定性方面也较高承台好且不影响地面上的建筑物位置。故选用低承台。从材质上看，由于钢筋混凝土取材、施工方便且承载能力大，且地下水较深，故采用钢筋混凝土桩基础。从制作方法来看，预制桩可以大大加快施工进度，故采用预制桩。从桩的入土方式来看，由于周围空旷，施工对周围环境的影响可以不考虑，故采用打入式挤土式桩，施工较方便且经济。从桩身截面尺寸来看，为使制作方便，故采用等截面的实心方桩。桩径为300mm×300mm。4.2桩竖向限承载力和数的确(1）单桩竖向极限承载力标准

9查表可知，各土层的极限侧阻力标准值第①q

sik

第③层q

sik

第④

sik

KPa第⑤q

sik

KPa第⑥层q

sik

第⑥层的极限端阻力标准值

4000Qqlsiki

=4×0.3×（45.13×3+8×17+40.343.6+60.28×1.4）=601.16+360=961.16KN（2）初步估计桩数在估算桩数时，先需计算单桩的竖向承载力设计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，计算：

s

pkp

601.161.651.65

582.52KN估算桩数n=

F

(1800180)

。取根。（3）桩的布置和确定承台尺寸桩在平面上采用行列式布置，中心局≥3～4d,取x方向(厂房横向向内为正)中心距为1.8m,y方向(产房纵向,向内为正中心局1.0m,对称布置。边桩中心至承台边缘的距离为1=d=0.3m此时承台边缘至桩边缘的距离为符合规范要求。承台平面尺寸为2.4m×1.5m。的布置和承台平面尺寸如图：10c经过深度修正：c经过深度修正：(4)承台平面尺寸及埋深的选定；承台埋深，承台高1m，桩顶深入承台，钢筋保护层取，则承台有效高度h0.5m04.3计算考群桩效应下基桩竖承载设计值R检验桩数（1）求系数和

根/（2）求系数

(0.8和/l20.316

查得=1.50查表得，，cc承台底地基土净面积：c

m

承台底内区净面积：

i2.11.240.3m2承台底外区净面积：

eAAi2.16cc

0.753.24（3）求地基土极限抗压力标准CKckm=205.12KPa

=140+1.6×18.5×（2.7-0.5Q

4

（4）求设计值R0.85

601.16360166.150.3KN1.65（5）验算考虑承台土重和群桩效应下的桩数承台以上土重：×1.5×20×1.2=129.6KN11yiyiyiyin

F1800180R666.28

根，说明取n=4根是可以满足要求。4.4基桩竖向抗压载力验（1）计算桩顶荷载竖向力F+G=1800+180×1.2+129.6=2145.6KN取承台高h=1.0m则承台底所受的弯矩为：M=400+50×(1.5-0.075)+80.1=551.35KNm各基桩所受的平均竖向压力设计值为：N

F2145.6.4n基桩最大和最小竖向压力设计值为：NN

min

FGMX551.4iFM536220.9i

383（2）基桩竖向抗压承载力验算

×=536.4KNR

689.55KN799.54KN

，满足工程要求。（3）水平力H=50KN，水平力和竖向力的合力与铅垂线的夹角：

arctan

502145.6

1.33

故可以不验算基桩的水平承载力。4.5台抗冲合抗剪切验承台高1.0m，冲切破坏体的有效高度0.915m（1）柱边冲切冲跨比

x

0.150.915

0

0.720.720.20.4920

y

y

0.915

0

0.721.8000.20122[

0

bc

)0y

0y

hc

)]f0t

0[1.041(0.40.45)]0.9156308.04KN

0

(2016129KNl（2）角柱对承台的冲切验算从角柱内边缘到主承台外边缘的距离Cm0.45x

0.1mx

x

0.492

y

y

0.2

x

0.480.480.20.492

0.694

1y

0.480.480.20.21y

1.200[C1x

1

/2)C)2]f1xt

0[0.6940.1/2)(0.45/.88KNN1.0689.55.550max故柱对承台的冲切验算满足要求。（3）承台抗剪验算从图中可知最危险的截面是截面，因为在该截面的右侧两根桩所受荷载最大，都是N

max

。有上面可知

，则

0.120.120.30.2

0.173

计算宽度为1.50m，混凝土为C30，fc=14300KPafh0.1731.500.915.43689.55.1KNc004.6台受弯算由之前的内力结果可知：Ⅱ-Ⅱ截面：由以上计算可知：Mx

N

i

X2657.150.6788iN——扣除承台和承台上自重设计值后第根桩的竖向净反力设计值，i

max

min

153.15350.85KNⅠ-Ⅰ截面：由以上计算可知M

y

NY.15350KN。ii13ssⅠssⅠ4.7台配筋算（1）沿X方向配筋，混凝土等级C30，fc=14.3MPa钢筋HRB335，。有效高度915mm。

Mf21.0.31.5c0

0.0439

1122

0.975

0.518A

Ⅰ

M.582946f3000.9750.915s

选用1020@150mm钢筋面积3140mm²,沿平行于y轴方向均匀布置。（2）沿Y方向配筋，混凝土等级C30，fc=14.3MPa钢筋HRB335，。有效高度905mm。s

Mf1c

21.0.32.40

s

112

s

b

M252923fh3000.995s

2选用1012@200实用钢筋面积1130mm².最小配筋面积A=