地基基础课程设计

河南理工大学本科课程设计. 目录 土木工程专业课程设计岩土工程综合课程设计专业名称：岩土工程年级班级：1202班学生姓名：祝陆彬指导教师：马东方河南理工大学土木工程学院二。一五年六月目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章柱下独立基础设计 01.1设计题目 01.2设计资料 0地形 01.2.2工程地质条件 01.2.3基础设计技术参数 01.2.4水文地质条件 01.2.5上部结构资料 11.3柱下独立基础设计 11.3.1选择基础材料 11.3.2选择基础埋置深度 11.3.3求地基承载力特征值 21.3.4初步选择基底尺寸 21.3.5验算持力层地基承载力 31.3.6计算基底净反力 31.3.7基础高度（米用阶梯形基础） 31.3.8变阶处抗冲切验算 41.3.9配筋计算 41.3.10基础配筋大样图 51.3.11确定（^©两轴柱子基础底面尺寸 51.3.12（^©两轴持力层地基承载力验算 61.4设计图纸 6第2章桩基础设计 72.1设计题目 72.2设计资料 7地形 72.2.2工程地质条件 72.2.3岩土设计技术参数 72.2.4水文地质条件 82.2.5上部结构资料 82.2.6上部结构作用 82.3灌注桩基设计 82.3.1单桩承载力计算 92.3.2基桩竖向荷载承载力设计值计算 92.3.3桩基验算 92.3.4承台设计 102.2.4.1承台内力计算 102.3.4.2承台厚度及受冲切承载力验算 102.3.4.3承台受剪承载力计算 112.3.4.4承台受弯承载力计算 11\o"CurrentDocument"2.3.5桩身结构设计 112.3.5.1桩身轴向承载力验算 122.3.5.2桩身水平承载力验算 122.3.5.3配筋长度计算 132.3.6估算鸯©轴线柱下桩数 132.3.6.1桩数估算 132.3.6.2承台平面尺寸确定 132.4设计图纸 14参考文献 15河南理工大学本科课程设计 .第一章.柱下独立基础设计 第谭柱下独立基础设计 1.1设计题目取柱下独立基础课程设计任务书中1题号吨轴荷载，做柱下独立基础的设计。1.2设计资料1.2.1地形拟建建筑场地平整1.2.2工程地质条件自上而下土层依次如下：号土层：杂填土，层厚约0.6m，含部分建筑垃圾。号土层：粉质粘土，层厚1.0m，软塑，潮湿，承载力特征值七=130剧々。号土层：黏土，层厚1.4m，可塑，稍湿，承载力特征值f；=睥KPa。号土层：细砂，层厚2.5m，中密，承载力特征值fak=240Kpa。号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值f^=300KPa。1.2.3基础设计技术参数地基岩土物理力学参数如表1.1所示。1.2.4水文地质条件（1） 拟建场区地下水对混凝土结构无侵蚀性。（2） 地下水位深度：位于地标下2.0m。表1-1：地基岩土物理力学参数土层编号土的名称重度Y孔隙比e液性指数黏聚力c(kPa)内摩擦角中(。)压缩模量(MPa)准入击标贯锤数N承载力特征值/ak(kPa)①杂填土18②粉质粘土200.650.8434137.56130③黏土19.40.580.7825238.211180④细砂210.623011.616240⑤强风化砂质泥岩2218223001.2.5上部结构资料拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mmx500mm。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置如图1.1所示。图1.1柱网平面图1.2.6上部结构作用本设计取1号题Q轴柱底荷载：柱底荷载效应标准组合值：F=1548KN,M广100印『，匕=48KN。柱底荷载效应基本组合值：F=2012KN,M=130场占，V=62KN。持力层选用Q号土层，承载力特征值、=240kPa1.3柱下独立基础设计1.3.1选择基础材料基础采用C25混凝土，钢筋采用HRB235，预估基础高度0.8m。1.3.2选择基础埋置深度根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。本设计取Q号土层为持力层，基础地面高取至持力层下0.5m。所以考虑取室

外地坪到基础底面为错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。0.6+1.0+1.4+0.5=3.5m。由此得基础剖面示意图如下：-0.450-0.450图1-2：基础剖面示意图1.3.3求地基承载力特征值fa根据细沙土，查表1-1得门广2.0，气=3.0。基底以上土的加权平均重度。持力层承载力特征值fa（先不考虑对基础宽度修正）（上式d按室外地面算起）取柱底荷载标准值：Fk取柱底荷载标准值：Fk=1548kNM=100kN-m,V=48kN计算基础和回填土重gk时的基础埋深：d-2(35+3.95)=3.725基础底面积.A-——匕—= 1，" =5.70m2基础底面积.0f—yd331.17-1.5x10-2.225x20由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即：初步选定基础底面面积人=1xb=3.2x2.2=7.0饥2，且b=2.2m<3m不需要再对fa进行修正。1.3.5验算持力层地基承载力回填土和基础重为：偏心距为：e=七=100+48坐=0.07mvI=1.6mkF+G 1548+418.88 6P；。，"满足要求。基底最大压力：r=e（1+e）=1548+冬x（1+冬7）kmax A l 7.04 3.2所以，最后确定基础底面面积长3.2m，宽2.2m。1.3.6计算基底净反力取柱底荷载效应基本组合设计F=2012kN,M=130kN^,V=62kN。净偏心距为：e=M=130:常O'=0.09mn0N2012基础边缘处的最大和最小净反力：1.3.7基础高度（米用阶梯形基础）柱边基础截面抗冲切验算（见图1-3）图1-3冲切验算简图（a）柱下冲切（b）变阶处冲切I=3.2m,b=2.2m,a=b=0.5m,a^=0.5m初步选定基础高度h=800mm，分两个台阶，每阶高度均为400mm。h0=800-（40+10）=750mm（有垫层），则a=a+2h=0.5+2x0.75=2m<b=2.2m，取a=2m因偏心受压，Pn取p.max=334.02kPa

(la一\7(bb1)2—c-hb-—-——h[12 20J1220JJ冲切力：F=Pmax(3.20.5— \-0.75x2.2-/2.2-工-0.75]2[122J〔22J=334.02x抗冲切力:0.7。fab=0.7x1.0x1.27x103x1.25x0.75hptm0抗冲切力:满足要求变阶处抗冲切验算a=b变阶处抗冲切验算a=b=1.4m1.3.8如图1-3，取a=2.1m，因此，可得ba1=1.8m,h01=400—50=350mm01(l(la---1122 01J(bb-h}2201J=334.02x(3.21.8=334.02x(3.21.8-0.35]x2.2-"2 2J(2.21.4-0.35"2 2J、2抗冲切力：0.7。fah=0.7x1.0x1.27x103x1.75x0.35hptm01=544.5kN〉256.36kN，满足要求。1.3.9配筋计算选用的HPB235级钢筋，f=210N/mm2（1）基础长边方向如图1-4和1-5所示，图1-4配筋截面图 图1-5偏心受压基底受力分布图1-1截面（柱边），柱边净反力:悬臂部分净反力平均值:(/-(/-a)2(2b+b)弯矩：M=一I24（变阶处），有则钢筋根数：n则钢筋根数：n=A=201.1X17=3418.7mm2〉3382.7mm2应按A,1配筋，2200 +1=17，140实际配①16@140图1-6：基础配筋大样图1187F图1-6：基础配筋大样图1187F k = =4.37m2f—^d 331.17-1.5x10-2.225x20（2）基础短边方向。因为该基础受单项偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取对于II-II截面（柱边）W-W截面（变阶处）比较A-和人皿，应按气^配筋，实际配中12@200。则钢筋根数：n=32。。+1=17200气=113.1x17=1922.7〉1792.6，满足要求。1.3.10基础配筋大样图基础配筋大样图如图1-6所示。i.3.ii确定QQ两轴柱子基础底面尺寸由柱下独立基础课程设计任务书得，Q号题QQ两柱子基底荷载分别如下：Q轴：F=975kNM=140kN-m=46kNQ轴：F=1187kNM=198kN-m=44kN由前面计算得持力层承载力特征值f=331.17kPa计算基础和回填土重G^时的基础埋深d=3.725m^A轴基础底面积为A= k = 22^. =3.59m20f-y疽331.17-1.5x10-2.225x20由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即:初步选定基础底面面积A=lxb=2.6x1.8=4.68m2，且b=8m<3m不需要再对f进行修正。aQ轴基础底面积为A=0由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即:初步选定基础底面面积A=lxb=2.6<2.2=5.72m，且b=2.2m<3m不需要再对fa进行修正。1.3.12QQ两轴持力层地基承载力验算Q轴持力层地基承载力验算回填土和基础重为:偏心距为：基底最大压力:TOC\o"1-5"\h\ze=工=140+466°.8=0.1饥vl=1.3mkF+G 975+278.46 6偏心距为：基底最大压力:pmin>0/满足要求。P =A（1+竺）=975+2您466（1+Q）kmax Al 4.68 2.6所以，最后确定基础底面面积长2.6m，宽1.8m。Q轴持力层地基承载力验算回填土和基础重为:偏心距为：e=-M-=198+444°.8=0.15mvl=0.43mkF+G1187+340.34 6P>0，满足要求。kmin基底最大压力：p =F±£（1+E）=1187+340344（1+冬5）5.72kmaxAl 5.72 2.65.72所以，最后确定基础底面面积长2.6m，宽2.2m。1.4设计图纸根据以上计算，绘制出基础平面布置图和Q轴柱子基础大样图，见柱下独立基础施工图。河南理工大学本科课程设计 、河南理工大学本科课程设计 、 第2章＞、...、一、.第二章桩基础设计桩基®设计 2.1设计题目取课程设计任务书中1题号吨轴荷载，进行灌注桩基设计。2.2设计资料2.2.1地形拟建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾2.2.2工程地质条件自上而下土层依次如下：号土层：素填土，层厚1.4m，稍湿，松散，承载力特征值f^=100kPa号土层：淤泥质土，层厚3.5m，流塑，承载力特征值f广60kPa号土层：粉砂，层厚6.4m，稍密，承载力特征值y=110kPa号土层：粉质黏土，层厚4.0m，湿，可塑，承载力特征值七=160kPa号土层：粉砂层，钻孔未穿孔，中密-密实，承载力特征值f^=280kPa2.2.3岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如表2-1和表2-2所示。表2-1地基岩土物理参数土层编号土的名称孔隙比e含水率W(%)液性指数L标注灌入锤击数N(次)压缩模量(MPa)①素填土————5②淤泥质土1.0462.41.08—3.8表2-1(续)土层土的孔隙比含水率液性指标注灌入锤击数压缩模量编号名称eW(%)数LN（次）(MPa)③粉砂0.8127.6147.5④粉质粘土0.7931.20.74一9.2⑤粉砂层0.58一一3116.8表2-2桩的极限侧阻力标准值％和极限端阻力标准值气单位：kPa土层编号土的名称桩的侧阻力qF 桩的端阻力qnk①素填土22一②淤泥质土28一③粉砂45一④粉质粘土60900⑤粉砂层7524002.2.4水文地质条件（1） 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。（2） 地下水位深度：位于地表下3.0m。2.2.5上部结构资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长30m，宽9.6m。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱截面尺寸均为400mmX400mm，横向承重，柱网布置如图2-1所示。2.2.6上部结构作用本设计取1号题Q轴柱底荷载：柱底荷载效应标准组合值：F=1765kN,Mk=169kN『，V=130kN。柱底荷载效应基本组合值：F=2630kN,M=205k^[m，V=140kN。持力层选用©号土层粉砂层为持力层图2-1：柱网布置图2.3灌注桩基设计建筑物基础设计方案采用混凝土沉管灌注桩。具体设计方案如下：室外地坪标高为-0.45m，自然地坪标高同室外地坪标高。由《建筑桩基设计规范》“场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层或7层以下的一般建筑”之设计等级为丙级可知该建筑桩基应按丙级设计，不再进行沉降计算，拟采用直径为400mm的混凝土沉管灌注桩。选用第五层土粉砂层为持力层，由《建筑桩基设计规范》可知，桩尖深入持力层的长度不宜小于1.5(1.5d=0.600m)，这里取0.6m，设计桩长14.8m，预制桩尖长0.5m，初步设计承台高0.90m，承台底面埋置深度-1.50m，桩顶伸入承台50mm。2.3.1单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高-1.5m，桩底标高为-16.3m,桩长为14.8m。单桩竖向极限承载力标准值计算：2.3.2基桩竖向荷载承载力设计值计算承台底部地基土较为松软的填土，压缩性大，因此不需考虑承台土效应，即 nc=0_F_1765__[根据上部荷载初步估计桩数为：n一R一576.5一3」则初步设计桩数为4根。布置图如图2-2所示。图2-2承台平面布置图2.3.3桩基验算根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取效应的标准组合值，由于装机所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。根据初步设计桩数采用正方形承台，桩间距为设计为1.4m，桩中心距承台边缘均400mm,则承台初步设计为2.2mX2.2m。承台及其上填土的总重为：计算时取荷载标准组合，则满足设计要求，故此次设计是合理的。2.3.4承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.2mX2.2m，初步设计承台厚0.90m,承台混凝土选用C25,ft=1.27N/mm2,f=11.9N/mm2；承台钢筋选用HRB335级，f=300N/mm2。y2.2.4.1承台内力计算承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反设计值为:2.3.4.2承台厚度及受冲切承载力验算承为防止承台发生冲切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.90m，保护层厚度50mm，则h=900-50=850mm。0由于基桩为圆形桩。计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截b=0.8d=0.8x400=320mm，见图2-3。(1)柱对承台冲切由《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008)承台受桩冲切的承载力应满足：柱边至最近桩边水平距离：aox=aoy=0-34m图2-3承台计算简图冲垮比：入=%=(aox=034=0.4(在0.25~1.0之间)oxoyh0.85冲切系数：故厚度为0.90的承台能够满足柱对承台的冲切要求(2)角桩冲切的验算承台受角桩冲切的承载力应满足：由于N=N' =775.71N,角桩内侧边缘至承台外边缘距离：4=C2=0-4+0.16=056m柱边与桩内边缘连线水平距离：a1x=0.34m，。项=0.85

角桩冲垮比：A=%=034=0.4”ho0.85 （在0.25〜1.0之间）角桩冲切系数：则有：故厚度为0.90m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求2.3.4.3承台受剪承载力计算承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，计算截面剪跨比：入=上=034=°.4（在0.25-3.0之间）oh0.85o受剪面承载力截面高度影响系数：剪切系数：故满足抗剪切要求2.3.4.4承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下对于I-I截面，取基桩净反力最大值N'=775.71kN因此，承台I-I方向选用①14@100,则钢筋源数为22001002200100+1=23实际钢筋A=23x153.9=3539.^^2满足要求对于II-II截面，取基桩净反力平均值N'=657.5kN进行计算此时h0=900-80=820mm因此，承台II-H边方向选用①14@110，则钢筋根数为实配钢筋A=21x153.9=3231.9mm2满足要求。2.3.5桩身结构设计沉管灌注桩基选用C25混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HPB235级。

2.3.5.1桩身轴向承载力验算根据《建筑桩基技术规范》，桩顶轴向压力应符合下列规定计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系：'=1.0基桩施工工艺系数：v=0.8C25混凝土:f=11.9N/mm2贝V中WfA=1x0.8x11.9x106xJ_x3.14x0.42ccps 4故桩身轴向承载力满足要求。2.3.5.2桩身水平承载力验算由设计资料得柱底传至承台顶面的水平荷载标准值为Vk=130kN，则气=130kN每根基桩承受水平荷载为桩身按构造要求配筋，由于受水平荷载影响，则桩身配6①12纵向钢筋，A=678.6mm2A=678.6mm2s桩身配筋率为：PgA_ 678.6文=1/4x3.14x4002=0.54%满足0.2%-0.65%之间的要求由于0.57%<0.65%,则单桩水平承载力特征值计算公式：桩身为圆形截面，故根据灌注桩桩周主要土层的类别，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25MN/m4圆形桩桩身的计算宽度为：对于C25级混凝土：对于HPB235级钢筋:扣除保护层后的桩直径为癸奕竺=0.953癸奕竺=0.95331.34则0=桩顶最大弯矩系数vM取值：由于桩的入土深度h=15.0m，桩与承台为固接，ah=0.953x14.8=14.1〉4故而取ah=4则VM=0.926Nk取荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力（用该值计算所得单桩水平承

载力特征值最小），则%=68\.8kN故桩身水平承载力满足要求。2.3.5.3配筋长度计算由于侧阻力起主要作用，基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3（即2/3x14.8=9.9m），同时不宜小于4.0/a=4.0/0.953