基礎(chǔ)工程課程設(shè)計

1、 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計某單層廠房柱下基礎(chǔ)設(shè)計 學(xué)號：姓名： 蓋群 班級： 土木1304班 指導(dǎo)教師: 魯麗君目錄第1章 概述-（1） 1.1設(shè)計任務(wù)-（1） 1.2地質(zhì)勘查資料-（2） 1.3設(shè)計荷載-（7）第2章 基礎(chǔ)方案選擇-（8） 2.1底層情況簡析-（8） 2.2基礎(chǔ)類型選擇-（8）第3章 號柱下擴展基礎(chǔ)設(shè)計-（9） 3.1地基持力層選擇以及基礎(chǔ)尺寸確定-（9） 3.2地基驗算 -（10） 3.3基礎(chǔ)立面設(shè)計-（12）第4章 18號樁基礎(chǔ)設(shè)計-（15）4.1初步選擇持力層，確定樁型和尺寸-（15） 4.2群樁基礎(chǔ)中單樁承載力驗算 -（16） 4.3抗彎計算與配筋設(shè)

2、計-（17） 4.4承臺受沖切承載力驗算-（17）第5章 抗風(fēng)柱Z3的設(shè)計（20號柱）-（18） 5.1 按承載力要求初步確定基礎(chǔ)的平面尺寸-（18） 5.2 地基驗算-（18） 5.3 沖切驗算-（18） 5.4 柱邊彎矩計算并配筋-（19）參考文獻-（20）附錄1 3號拓展基礎(chǔ)CAD圖紙附錄2 18號樁基礎(chǔ)CAD圖紙附錄3 20號拓展基礎(chǔ)CAD圖紙 第1章 概述 1.1設(shè)計任務(wù)（1）設(shè)計題目：某單層廠房柱下基礎(chǔ)設(shè)計（2）工程名稱：某裝配車間（3）場地位置：此工程位于此機械廠廠區(qū)內(nèi)。（4）上部結(jié)構(gòu)類型、尺寸：廠房平面尺寸為，采用單層鋼筋混凝土排架承重結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的計算跨度為，柱距為。（5）本人

3、承擔(dān)的課程設(shè)計任務(wù)：柱子編號為（1）(20)號，本設(shè)計對此裝配車間的（3）、（18）、（20）號柱下基礎(chǔ)進行設(shè)計。 1.2設(shè)計資料 1.2.1 工程概況 本設(shè)計建筑平面圖見圖1-1。規(guī)定室內(nèi)地面標高為±0.00，相當(dāng)于黃海高程455.00m，室外地面標高為-0.15m，柱頂標高為12.50m，軌頂標高為9.80m。（單位：mm） 圖1-1 裝配車間平面圖 （單位：mm）根據(jù)布置的位置和功能來分，柱子的類別主要有邊柱Z1、角柱Z2及抗風(fēng)柱Z3三類。各柱在基礎(chǔ)頂面處的截面形狀為矩形，尺寸為：邊柱Z1： 長´寬=1000´400mm；角柱Z2： 長´寬=100

4、0´400mm；抗風(fēng)柱Z3： 長´寬=700´400mm；基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸如圖1-1，梁與柱之間的凈距為20mm，置于柱子外側(cè)的基礎(chǔ)頂面（淺基礎(chǔ)）或承臺（樁基礎(chǔ)）上。圖1-2 基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸示意圖（單位：mm）1.2.2 地基勘察資料XX工程地質(zhì)勘察報告擬建工程為XX機械廠的裝配車間，建筑場地位于該機械廠廠區(qū)內(nèi)，廠房平面尺寸為42m´24m,采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計跨度為24m，柱距為6m?？辈旃ぷ靼词┕D設(shè)計階段的要求進行。自X年X月X日開始，至X年X月X日結(jié)束。共完成鉆孔6個，并結(jié)合鉆孔取原狀土樣XX個進行了室內(nèi)土工實驗。場地處地面平

5、坦。擬建車間的西南角有一古河道，現(xiàn)已淤填。據(jù)鉆探揭露，各地層的情況如下：第層：人工填土。分布于場地表面，以灰黑色粉土為主，伴有碎磚，爐渣等雜物的填土層。厚約0.51.2m，結(jié)構(gòu)疏松，土質(zhì)不均，平均天然重度為17.1kN/m3。第層：粉質(zhì)粘土。呈棕紅色。除1#孔外各孔均有，厚度9.510.1m。硬塑可塑，土質(zhì)較均勻。第層：粉土。呈褐黃色。僅在1#孔可見到，厚約3.3m，流塑。第層：淤泥。呈黑色，流塑。含大量有機質(zhì)，有臭味。僅在1#孔見到，厚度約8.0m。第層：粉質(zhì)粘土。呈灰黃色，僅在1#孔見到，厚約3.6m，夾有粉砂薄層，流塑。第層：粘土。呈黃黑色，各孔均可見到，沒有鉆透，據(jù)調(diào)查厚度在10m以上

6、。土質(zhì)均勻，可塑硬塑。場區(qū)地下水屬潛水，初見水位在2.53.1m深處，穩(wěn)定水位在2.93.9m深處。地下水補給來源為大氣降水，水位隨季節(jié)變化，無侵蝕性。根據(jù)鉆探及室內(nèi)土工實驗的情況分析，第層雜填土不宜用作建筑物地基。建議把基礎(chǔ)埋置在強度較高的第層粉質(zhì)粘土或第層粘性土中。其地基承載力標準值分別為：第層：fk=180kPa第層：fk=220kPa圖1-3 地質(zhì)鉆孔平面布置圖勘察工作按施工圖設(shè)計階段的要求進行。共完成鉆孔6個，并結(jié)合鉆孔取原狀土樣進行了室內(nèi)土工實驗。鉆探點布置見圖1-3。地質(zhì)剖面見圖1-4圖1-6，土工試驗成果見表1-1，地質(zhì)柱狀圖略。圖1-4 II地質(zhì)剖面（m）圖1-5 IIII地

7、質(zhì)剖面（m）圖1-6 IIIIII剖面和圖例（m） 表2-1 某機械廠裝配車間土工試驗成果報告試樣編號取樣深度/m土的分類名稱天然含水量/%天然重度/kN/m3比重天然孔隙比液限/%塑限/%塑性指數(shù)液性指數(shù)壓縮系數(shù)/MPa-1內(nèi)摩擦角粘聚力/kPa1孔-13.003.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.3916°15.62-25.005.40淤泥74.1115.62.661.97143.3123.0120.32.641.126°301.20-39.009.40淤泥80.5915.22.682.18447.3126.0121.32.55

8、1.466°01.28-413.0013.40粉質(zhì)粘土29.0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.3323°395.96-516.6017.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.2719°205.40-621.0021.40粘土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.2515°487.222孔-12.603.00粉質(zhì)粘土24.420.12.70.68133.8121.3112.50.250.1925°156.22-28.008

9、.40粉質(zhì)粘土25.3520.32.710.68731.572110.570.4120.2216°558.64-311.0011.40粘土25.5120.42.720.66937.7120.1117.60.250.1718°418.84-415.0015.40粘土26.5919.92.70.71843.122.1920.910.210.2316°129.263孔-15.005.40粉質(zhì)粘土23.0820.12.710.62933.9620.0413.920.2180.2120°156.224孔-14.104.50粉質(zhì)粘土22.9419.92.730.68

10、737.4323.9613.47<00.2122°296.045孔-17.507.90粉質(zhì)粘土26.6420.12.720.74130.819.2711.530.6390.2320°277.26-213.1013.50粘土28.9519.52.730.80548.329.6418.66<00.2316°519.602.2.3設(shè)計荷載基礎(chǔ)梁上的荷重（包括基礎(chǔ)梁自重）為：標準組合時為30kN/m，基本組合時為40.5kN/m。各柱（標高-0.075m處）的荷載設(shè)計值如下上述荷載中：（1） 帶下標K者用于標準組合，否則為基本組合。（2） 剪力H的方向與本處的

11、邊墻垂直。且以指向車間內(nèi)部為正。（3） 彎矩M以使柱的外側(cè)受拉為正。標準組合 FK GK HK 基本組合 FK MK HKZ1 1160 206 51 1566 278.1 68.85Z2 665 68 11 897.75 91.8 14.85Z3 913 254 42 1232.55 342.9 56.第2章 基礎(chǔ)方案選擇2.1地基持力層選擇此機械廠裝配車間沒有地下室以及其他地下設(shè)備，在對結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進行設(shè)計計算時，不考慮設(shè)備基礎(chǔ)要求。號柱下在地下大約1.2m左右，便出現(xiàn)承載力比較好的天然地基土。一般地，當(dāng)天然地基能滿足各項設(shè)計要求時，應(yīng)優(yōu)先選用天然地基，只有在天然地基不能滿足要求時才考慮采用人

12、工地基，這里的第一層土是人工填土，但土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)疏松，而第二層土是粉質(zhì)粘土，土質(zhì)均勻，土層厚度較大，且承載力較高，所以將持力層選在第二層土中。2.2基礎(chǔ)類型選擇 因為設(shè)計的工業(yè)廠房是單層鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載不是很大，同時持力層承載力也較高，而且此建筑非高聳建筑，考慮到工程的經(jīng)濟性，選用現(xiàn)澆鋼筋混凝土錐形獨立基礎(chǔ)。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的類型、荷載的大小與性質(zhì)和地基持力層的承載力、埋置深度等因素選擇基礎(chǔ)的材料：混凝土采用C30，鋼筋采用HPB335級。 第3章 3號柱下擴展基礎(chǔ)設(shè)計 3.1地基持力層選擇以及基礎(chǔ)尺寸確定 3.1.1確定基礎(chǔ)埋深由于擴展基礎(chǔ)高度一般較小，且有地址勘探報告

13、顯示第二層粉質(zhì)粘土地基承載力較高，適合做持力層?；A(chǔ)埋深擬為d=1.8m（室外地面）。對于號柱下基礎(chǔ)埋深以及基地面積確定，采用荷載組合，并且考慮基礎(chǔ)梁上的荷重（包括基礎(chǔ)梁自重）按30kN/m計算，基礎(chǔ)梁上荷載計算簡圖如圖3-1所示，則。圖3-1 基礎(chǔ)梁對號柱下基礎(chǔ)施加荷載計算簡圖參考11地質(zhì)剖面圖，號柱下地層情況及荷載如圖3-2所示。 因基底尺寸尚未確定，故先計算深度修正后承載力根據(jù)11地質(zhì)剖面圖2#和3#鉆進鉆出土樣綜合分析，認為號柱下地基土的液性指數(shù)且，查GB 50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范表5.2.4，取，：3.1.2確定基礎(chǔ)尺寸先按照中心荷載計算，為滿足地基承載力要求。需有

14、將基礎(chǔ)面積擴大為，基礎(chǔ)尺寸擬為。由于，故前面計算得到的無需再次進行寬度修正。3.2地基驗算3.2.1地基承載力驗算豎向力 彎矩則有 滿足要求。滿足要求。因此，基底能夠滿足承載力要求。軟弱下臥層在第6層中，fk=220kp 不需要進行驗算3.2.2地基沉降計算參考GB 50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范3.0.1條可得此建筑為丙級建筑，且不符合下列條件任意一條：基礎(chǔ)承載力特征值小于130kPa，且體型復(fù)雜的建筑；基礎(chǔ)及其附近地面上有堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大，可能引起地基產(chǎn)生過大的不均勻沉降；軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載；相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜；地基內(nèi)有厚度較大或薄厚不均的填土

15、，其自重固結(jié)未完成。 故參考GB 50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范3.0.2條，可不對其進行地基變形驗算。3.2.3地基穩(wěn)定性驗算因為此建筑地基不滿足下列條件任意一條：經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑或高聳結(jié)構(gòu)；建于斜坡或坡頂?shù)慕ǎ?gòu)）筑物；擋土墻。故可不對其進行地基穩(wěn)定性驗算。3.3基礎(chǔ)立面設(shè)計3.3.1基底凈反力計算計算基礎(chǔ)高度以及配筋時，采用基礎(chǔ)組合。對于號柱下基礎(chǔ)，有荷載組合 。基礎(chǔ)梁對其施加的荷載以標準值乘系數(shù)1.35作為基本組合值： 則豎向總荷載： 總彎矩值： 則有 Pj=201Kpa3.3.2基礎(chǔ)高度計算初步擬定基礎(chǔ)高度為800mm，按地基規(guī)范要求，鋪設(shè)墊層時，保護層厚度不

16、小于40mm，因此假設(shè)鋼筋重心到混凝土外表面的距離為50mm，故有效高度?？箾_切破壞驗算公式為 首先計算。如圖3-3中所示 故 近似地取，得到。式中，故取，基礎(chǔ)混凝土采用C30級，則 故h=800mm能夠滿足抗沖切承載力的要求。3.3.3內(nèi)力計算臺階高寬比為。令，又有，則應(yīng)有，則可按照一下公式計算彎矩： 則有 3.3.4基礎(chǔ)配筋采用HRB335級鋼筋，其。沿長邊方向，有,，寬度3m，按梁進行配筋： 沿短邊方向，鋼筋一般置于長邊方向的鋼筋之上，并且假設(shè)選用HRB335鋼筋，寬度3m，按梁進行配筋： 第4章18號柱下樁基礎(chǔ)設(shè)計4.1、初步選擇持力層，確定樁型和尺寸根據(jù)荷載及地層情況，以第6層粘土為

17、樁端持力層。采用截面為400mm×400mm的預(yù)制鋼筋混凝土方樁。樁端進入持力層1.6m，樁長16m，承臺埋深1.7m。4.1.1、確定單樁承載力特征值Ra=（qpaAp+upqsiahi）/2Ap=0.4×0.4=0.16m2up=0.4×4=1.6m根據(jù)：粘土Il=0.242，查表4-3 qpk=1150kpa根據(jù)：粉土e=0.854，查表4-2 qs1a=24kpa 淤泥 qs2a=7kpa 粉質(zhì)粘土Il=0.861 qs3a=13kpa 粘土Il=0.242 qs4a=29kpaRa=（qpaAp+upqsiahi）/2=（1150×0.16+1

18、.6×（24×2,8+7×8+13×3.6+29×1.6）/2=221.844.1.2、初步確定樁數(shù)及承臺尺寸先假設(shè)承臺尺寸為3m×3m，厚度為1m，承臺及其上土平均容重為20KN/m3,則承臺及其上土自重的標準值為 Gk=20×3×3×1.7=306KN基礎(chǔ)梁自重 G1=30×3=90KNnFk+Gk/Ra=(665+306+90)/221.84=4.78取5根樁，承臺面積尺寸為3m×3m。4.2、群樁基礎(chǔ)中單樁承載力驗算按照設(shè)計的承臺尺寸，計算Gk=20×3×3

19、×1.7=306KN單樁的平均豎向力計算QKFk+Gk/n=(665+306+90)/5 =212.2KNRa=221.84KN 符合要求計算單樁偏心荷載下最大豎向力為QK，maxFk+Gk/n+MYxi/xj2=212.2 +86.7×1.1/4*1.12=231.9KN1.2Ra=226.208KN 符合要求由于水平力Hk=43KN較小，可不驗算單樁水平承載力。4.3、抗彎計算與配筋設(shè)計基本組合G1=1.35×90=121.5K N承臺厚1m，下設(shè)厚度為100mm、強度等級為C10的混凝土墊層，保護層為50mm，則h0=0.95m混凝土強度等級為C20，抗拉強

20、度為ft=1.1N/mm2，鋼筋選用HRB335級，fy=300N/mm2。各樁平均豎向力N=1.35F/n=1.35（897.75）/5=179.55KN最大豎向力Nmax=Fk/n+MYxi/xj2=179.55 +1.35*19.7=206.145KN對于斷面：My=Nixi=2×206.145×0.55=226.76KN·mAs1=My/0.9fyh0=226.76×106/(0.9×300×950)=884.1mm2采用8根直徑12mm鋼筋，As=905mm2，平行于x軸布置，間距200mm。對于斷面：Mx=Nixi=2&#

21、215;179.55×0.9=323.19KN·mAs1=Mx/0.9fyh0=323.19×106/(0.9×300×950)=1260mm2采用10根直徑14mm鋼筋，As=1540mm2，平行于y軸布置，間距200mm。4.4、承臺抗沖切驗算4.4.1柱的向下沖切驗算 Fl2（0x（bc+a0y）+0y（ac+a0x）hp fth0式中：a0x=0.35m 0x= a0x/h0=0.368 0x=0.84/(0x+0.2)=1.48 a0y=0.7 0y= a0y/h0=0.737 0y=0.84/(0y+0.2)=0.89 bc=0.4

22、m ac=1m 則2（0x（bc+a0y）+0y（ac+a0x）hp fth0=2（1.48（0.4+0.7）+0.89（1+0.35）×0.9×1100×0.95=5322.29KNFl=F-N=897.75-179.55=718.2KN 符合要求4.4.2角樁的沖切驗算 Nl（1x（c2+a1y/2）+1y（c1+a1x/2）hp fth0式中：a1x=0.35m 1x= a1x/h0=0.3681x=0.56/(1x+0.2)=0.98 a1y=0.7m1y= 0.737 1y=0.56/(1y+0.2)=0.59 則（1x（c2+a1y/2）+1y（c1+

23、a1x/2）hp fth0=（0.98（0.4+0.7/2）+0.59（0.4+0.35/2）×0.9×1100×0.95=1010.33Nl =Nmax=411.99 符合要求4.4.3承臺受剪驗算 VhSftbh0對于截面：ax=0.35m x= ax/h0=0.368 =1.75/(+1)=1.28 S=（800/h0）1/4=(800/950) 1/4=0.96 b=3V=2×Nmax=2×206.145=412.29knhSftbh0=0.96×1.28×1100×3*0.95=3852.29KN 符合要

24、求對于截面：ay=0.7m y= ay/h0=0.737 =1.75/(+1)=1.01 hS=（800/h0）1/4=(800/950) 1/4=0.96 a=3mV=2×N=2×179.55=359.1 KNhSftbh0=0.96×1.01×1100×0.95×3=3039.69 KN 符合要求第5章 抗風(fēng)柱Z3的設(shè)計，20號柱5.1按承載力要求初步確定基礎(chǔ)的平面尺寸5.1.1地基承載力修正e=0.689 IL=0.25 假設(shè)d=2 查表215 深度修正系數(shù)=1.6fa=fak+dm(d-0.5)=180+1.6×（1

25、7.1×1+20.1×1）÷2×（2-0.5）=224.64Kpa按中心荷載初估基底面積A1=Fk+Pkfa-d=913+243/(224.64-20*2)=6.26m2考慮偏心作用，降基底面積擴大1.2倍 A1=7.51m2，采用3m*2.5m基礎(chǔ)5.1.2驗算基底壓力基礎(chǔ)及回填土自重G=dA=20*2.5*3*2=300KN基礎(chǔ)的總垂直荷載Fk+G+Pk=913+300+30*6=1393KN基底的總力矩M=254+42*2-30*6*0.495=248.9KN.M總荷載的偏心e=MFk+G+Pk=248.9/1393=0.18m<b/6=0.

26、42m基底邊緣最大應(yīng)力pmax=Fk+G+PkA+MW=1393/(3*2.5)+248.9*6/(32*2.5)=252.1Kpa<1.2Fa=269.57Kpa符合要求綜上：基礎(chǔ)材料采用c30混凝土，基底面積3m*2.5m，基礎(chǔ)埋深為2m5.2進行地基驗算（1） 持力層強度驗算 基地壓力P=Fk+Gk+Pk/A=185.73KN 持力層承載力fa=fak+dm(d-0.5)=180+1.6*18.6*(2-0.5)=224.64kpa>P=185.73kpa 故持力層滿足承載力要求（2） 軟弱下臥層承載力 軟弱下臥層在第6層中，fk=220kp 不需要進行驗算5.3擬定基礎(chǔ)高度 并按沖切破壞要求進行驗算 （1）基本組合F=1232.55kn M=342.9kn.m H=56.7kn （2）基礎(chǔ)底面靜壓力計算e=MFk+G+Pk=342.9+56.7*2-40.5*6*0.495/(1232.55+40.5*6)=0.23m<b/6=0.42mPkmax=G+F/A+M/W=1