学士某桩基础课程设计计算书

第一章第一节：一：设计题目：某单层厂房下基础设计二：设计对象：某机械厂的装配车间，厂房基础顶面以上部分的建筑及结构的设计工作已完成。三：课程设计任务：完成柱下基础与地基的设计与检算。承担任务：抗风柱，第19号柱。截面形状为矩形，尺寸=长×宽=700×400。平面布置位置如总平面图所示。设计计算：（1）19号柱下独立基础的设计计算a:平面尺寸，埋深的确定。b:基础及地基的计算及检算。（2）19号柱下桩基础的设计计算a:桩基类型的选择b:桩材和桩径的选择c:承台底面和顶面标高以及平面形状，尺寸的确定d:桩长和桩柱数的确定e:桩的布置f:单桩承载力的检算（3）初步确定修筑基础的施工方案2．图纸（1）基础总平面布置图（假定所有基础均与自己设计的基础相同）（2）基础的结构图。包括平面图，立面图，剖面图，同时在剖面图上必须给出基础底面的位置。（表示出埋深）图1-1装配车间平面图/mm第二节：设计资料一：地质勘察资料场地土层描述：场地处地面平坦。19号柱中心线土层的情况如下：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m,结构疏松，土质不均，平均天然重度17.1KN/第②层：粉质黏土。呈棕红色。除1#孔外各孔均有，厚度m。硬塑—可塑，土质较均匀。第③层：黏土。呈黄黑色，各孔均有，没有钻透，据调查厚度在10m以上，可塑—硬塑，土质均匀。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情况分析，第①层杂填土不宜做建筑物地基。把第②层或第③层作为地基。其地基承载力标准值为：第②层：=200kpa；第③层：=220kpa。土层剖面图，土性指标：实际建成后室外地面标高为-0.15m，相当于黄海高程454.85m，室内地面标高为0.00m，相当于黄海高程455.00m。实际地层厚度如下：第①层：d=454.85-453.25=1.6m第②层：d=10.35m第③层:d>10m具体布置如下：图1-2土层剖面图第二节：设计荷载柱底位于室内地面以下0.5m处，各柱在地面处的截面内力取值如下：19号抗风柱（纵向计算）标准组合：基本组合：纵向指沿车间的长轴方向。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。荷载项下标K表示基本组合，否则为基本组合。基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30计算。具体19号柱下作用基础荷载重如下：图1-3基础梁作用荷载/mm由上图得：基础梁上的荷重：30×0.9×9.45+30×9×4.5=可得=163.35kN设计荷载作用图如下：图1-4设计荷载作用图第二章：柱下独立扩展基础设计第一节：独立基础尺寸确定由于第二层土层厚度较深且土质较好，同时地下稳定水位为2.9m—3.9m，故初步拟定基础持力层取为第二层土，假定深度为d=1.8m.。（以标高0.00为基准线），如上页图。因基底尺寸尚未确定，故先计算深度修正后的承载力。e=0.687<0.85粉质黏土查《基础工程》表3-4，承载力修正系数因为稳定水位为2.9m—3.9m，对于基底以上部分不考虑地下水的影响，取基础底面以上的土的加权平均重度，修正取标高-0.15m为基准线。同时荷载取标准组合。==17.20kN/m3=+..(d-0.5)=200+1.6×17.20×(1.8-0.15-0.5)=231.65kPa确定基底尺寸。先按中心荷载计算：A≥==3.11m2扩大面积1.2倍得：1.2A=1.2×3.11=3.73m2基底尺寸拟定为2.4×1.9m2=4.56m2，由于b=1.9m<3.0m，所以无需重新进行宽度修正。3.承载力和偏心距e的验算：①Pk==169.01kPa<=231.65kPa（中心承载力满足要求）②Fk=Fk1+Fk2=450+163.35=613.35KNGk==20×2.4×1.9×(1.8-0.075)=157.32KNMk=Mk1+MH-MJ=200+30×(1.8-0.075)-163.35×(0.145+0.7/2)=170.89kNm262.70kPa<1.2f262.70kPa<1.2fa=1.2×231.65=277.98kPa（偏心承载力满足要求）75.32kPa>0（偏心距满足要求）=确定基础高度确定基础高度和配筋时采用基本组合值1.计算基底基础梁由标准值提高1.2倍为基本组合值即F=650+163.35×1.2=846.02KNM=280+50×(1.8-0.075)-163.35×1.2×(0.145+0.35)=269.22kNm2.确定基础高度初步拟定高度h=500mm，按规范要求，铺设垫层时保护层厚度不小于40mm，因此假定钢筋中心到混凝土外表面的距离为50mm，故钢筋的有效高度h。=500-50=450mm图2-1冲切破坏计算图（长度单位：mm）抗冲切破坏验算公式为：首先计算ab=at+2h。=0.4+2×0.45=1.3m≤1.90m故Al===0.67m2近似地取=333.13kPa得=333.13×0.67=223.20kN式中，h。=450mm<800mm，故=1.0，基础混凝土采用C20，其=1.1MPa=0.85m=0.7×1.0×1.1××0.85×0.45=294.53kN>Fl=223.20kN故h=500mm，能够满足抗冲切破坏要求。第三节：内力计算图2-2矩形独立基础底版板的弯矩计算台阶的宽高比为<2.5且偏心距e<，已由上计算验证满足要求显然，控制截面在柱边处：，，=228.58kPa=154.00kNm=96.55kNm第四节基础配筋采用HPB235的钢筋，其fy=210N/mm2， 混凝土，fc=9.6N/mm2①沿长边方向，由=154.00kNm，=450mm，宽度=1900mm按梁进行配筋，得：=0.04169=0.9787∴取11φ14@180钢筋总面积为1693mm2故实际的，大于原先假定的450mm，上述配筋显然是可以的。②沿短边方向：由于沿短边方向的钢筋通常置于长边钢筋之上，并假设采用φ12钢筋，故宽度=2400mm得：选用14φ10@180钢筋总面积为1099mm2第三章桩基础设计一：桩基类型和桩尺寸的选择并确定桩端持力层和承台埋深桩型采用预制方桩，拟尺寸为300mm×300mm方桩。由于地面以下很大深度没有基岩（d>20m）所以采用摩擦桩，选第②层硬塑-可塑的粉质黏土作为持力层，承台埋深为1.9m，假设承台底面以下的柱长为4m，只穿越第②层土层。二：确定定单桩竖向向极限承载载力标准值值Quk由表5-6查查得桩的极极限阻力标志志值qsik为粘性土：Ill=0.4112因为d=1..9+2==3.9<<5.0mm所以qsikk的修正系系数为0.8，所以qsikk=桩的入土深度度：h=1..9+4=5.9m<9m粘性土：Ill=0.4112，h=5.99m，查表得qpk=16000kPa故单桩竖向极极限承载力力标准值为为：=2×(0..3+0..3)×61×4+16000×0.3×0.3==292..8+1444=4336.8kkN三：初步估算算所需桩数数n在估算桩数时时，首先需需计算单桩桩竖向承载载力设计值值R由于桩的布置置和桩数未未知，先不不考虑承台台效应和群群桩效应。从表5-199查得，，得确定桩数时，由由于承台尺尺寸还未确确定，可先先根据单桩桩承载力设设计值R和上部结结构物荷载载初步估算算确定中心荷载时，估估算桩数，μ=1.1，F=8466.02kkN取n=4，即即采用4根桩。四：进行桩位位布置和确确定承台尺尺寸（1）桩在平平面上采用用行列式布布置，由于于预制桩根根数<9，所以S≥3d=0.9mm。在x方向取桩桩间距Sx=1.1m，因为承承台边缘至至边桩中心心的距离不不应小于桩桩的边长，即即承台bx=1.1+22×0.3==1.7m在y方向取桩桩间距Sy=3d==3×0.3==0.9mm，即承台by=0.99+2×0.3==1.5mm平面布置如下下：图3-1承台台平面图（2）承台埋埋深1.99m，承台高高0.7m，桩顶伸伸入承台550mm，钢钢筋保护层层取35mmm，则承承台有效高高度h。=0.77-0.0050-00.0355=0.6615m==615mmm承台平面布置置如下：五：计算考虑虑群桩效应应下的基桩桩竖向承载载力设计值值R并验算桩桩数是否合合适，其中（1）求系数数和，以和，按桩为为粘性土、从从表5-20得，（2）求系数数，按5-70计算，首首先求出承承台内区、外外区的净面面积、和承台底底地基土净净面积查表5-211得，得（3）求R。先基桩的承台台底地基t，极限抗抗力标准值值Qck经深度修正，d=1..9+1//2*1..5=2..65m；；因为b=1.55m<3.0mm,所以不需需进行宽度度修正。=200+11.6*118.255*(2..65-00.15--0.5))=2588.4kPPa，nn=4从表5-199查得，，且得基桩竖向承承载力设计计值R：（4）验算考考虑承台和群桩效效应下的桩桩数承台及其G=1..2*1..7*1..5*1..9*200=1166.28kkN根说明取n=44根可以满满足要求六：桩顶荷载载设计值计计算竖向力：F++G=9662.300KN；承台高高0.7mm，则承台台底所受的的弯矩（绕绕y轴）则桩顶平均竖竖向力设计计值为，七：基桩竖向向抗压承载载力验算基础是偏心受受压：两项验算均满满足要求。八：水平承载载力验算水平力H=550kN，水平力力和竖向力力的合力与与铅垂线的的夹角，故可以不验算算基桩的水水平承载力力。九：承台抗冲冲切验算（1）柱对承承台的冲切切验算在x方向，在在y方向取故取，，承台台混凝土选选用C20，满足要求（2）角柱对对承台的冲冲切验算：：应验算受桩顶顶荷载最大大的角柱对对承台的冲冲切所以取而满足要求十：承台受剪剪切承载力力计算最危险截面为为A-A截面，因因其右侧的的两桩承受受的荷载最最大，且纵纵向两桩间间的距离比比横向要大大，见平面面图，可知知，取故剪切系