1、地基基础课程设计地基基础课程设计任务书一、工程概况哈尔滨某机械厂车间，为单层单跨排架结构，跨度18米，柱距6米，纵向总长度60m，室内外地面高差0.20米。柱截面5001000mm。建筑场地地质条件见表A，作用于基础顶面的荷载见表B。表A 建筑场地地质条件编号 土层名称 土层厚度(m)kN/m3w(%) wL wpEskPaCkPa 杂填土 1.5 18.7 33.1 0.94 36.9 21.1 3900 17 15 淤泥质粘土 13.6 17.1 51.3 1.42 43.2 22.6 3000 7 10 灰色粘土 6.2 18.9 39.2 1.0 38.2 18.4 4800 12 1
2、8.6 亚粘土 4.0 18.7 32.0 0.90 36.6 20.0 6000 36 12 粉质粘土 40.0 19.6 28.7 0.78 32.7 17.7 7000 18 28.5注：地下水位在天然地面下2.5米处表B 上部结构传来荷载标准值学号柱底荷载标准值（N， M，V）（kN，kNm，kN）学号柱底荷载标准值（N， M，V）（kN，kNm，kN）学号柱底荷载标准值（N， M，V）（kN，kNm，kN）1 2547，187，58 17 3852，225，62 33 3405，85，502 2977，279，109 18 3943，203，81 34 3982，89，603 397
3、5，238，82 19 3678，118，88 35 3835，128，784 3121，197，62 20 3956，281，80 36 2862，217，625 4176，231，80 21 3847，187，78 37 3354，226，726 4276，112，86 22 3577，279，89 38 3433，155，507 3352，125，62 23 4075，248，62 39 3948，159，608 4043，203，81 24 3321，197，72 40 3825，214，789 3678，138，70 25 4076，231，90 41 4438，85，5010 29
4、56，231，80 26 3276，212，96 42 4950，82，68111 2421，104，30 27 4152，125，102 43 5417，85，6012 3678，98，70 28 3643，203，98 44 4430，155，5013 3261，134，68 29 2678，138，80 45 4983，140，5014 3352，134，68 30 3956，231，110 46 5411，160，5315 3206，127，66 31 2832，120，62 47 3430，189，5016 3276，112，86 32 3368，123，72 48 4490，176
5、，56注：1、荷载作用于基础顶面，弯矩作用于跨度方向；2、表中给出的是荷载标准值，如需用到荷载设计值，直接把标准值乘以 1.35即可。二、题目分配按学号选择表B中相应的荷载，全班地质条件均相同（表A） 。三、设计要求1、设计桩基础（包括桩、承台设计、群桩基础计算等） ；2、绘制施工图，包括基础平面布置图、承台和桩身详图及必要的施工说明等；（A1图纸594mm841mm） 。3、计算书内容应详尽，数据准确，排版规范（按附件的排版规范执行） 。图纸应符合制图规范相关要求，表达完整、准确。参考设计步骤：1、确定桩的类型、长度（包括确定桩端持力层） 、截面尺寸，初步选择承台底面标高（要考虑预制桩的要求
6、） ；2、按经验公式确定单桩承载力；3、确定桩数及布置；4、群桩基础计算；5、桩身设计；6、承台设计；7、绘制施工图。2目 录1.确定桩型、桩基材料、几何尺寸和承台埋深 11.1确定桩型 .11.2确定桩基材料、几何尺寸和承台埋深 .12.确定单桩极限承载力标准值 23.确定桩数和承台底面尺寸 24.验算桩基承载力和沉降 34.1验算桩基承载力 .34.2桩基沉降 .35.桩顶水平承载力验算 45.1桩顶水平荷载设计值 .45.2桩的水平变形系数 .46.桩身设计计算 57.承台设计计算 67.1承台受冲切计算 .67.2角桩对承台的冲切 .67.3承台斜截面受剪切承载力验算 .77.4受弯计
7、算 .77.5承台局部受压验算 .8参考文献 811.确定桩型、桩基材料、几何尺寸和承台埋深1.1 确定桩型因为框架跨度大，柱底荷载大，不宜采用浅基础，故采用深基础。根据施工场地，地基条件以及场地周围的环境条件，选择桩基础，因采用钻孔灌注桩时，需要考虑泥浆护壁和对环境的污染问题，与钻孔灌注桩相比，预制桩具有桩身质量好且易于控制、单位体积承载力高、基础造价经济的特点，为减少对周围环境的影响，采用静压式预制桩。1.2 确定桩基材料、几何尺寸和承台埋深桩身采用 混凝土，钢筋采用 级钢筋，承台采用 混凝土，钢筋采用C30HRB40C25级钢筋，厚度为 ，垫层采用 素混凝土，厚度为 ，桩截面尺寸HRB4
8、9mC110m选用 ，桩的有效长度为 ，桩顶嵌入承台 ，实际桩长m7.8 17.85。由施工设备要求，桩分为两节，上段长 ，下段长 （包括桩尖长在内） 。98.5依据地基土分布，第层是粘土层，较合适为桩端持力层，桩端全断面进入持力层，工程桩入土深度 。承台底进入第二层 ，所以承台h1.0968.310.m1.埋深 ，承台截面尺寸为 。2.12桩基以及土层分布如图 1 所示。1.0m9.6m8.3m粘 土1.0m地 下 水 位 2.5m 粉 质 粘 土淤 泥 质 粘 土粉 土40m-0.20.0NVM图 1 桩基以及土层分布示意图22.确定单桩极限承载力标准值表 1 极限桩侧、桩端阻力标准值经
9、验 参 数层 序 skq(pa)pkq(a) 淤泥质粘土 25 粉土 70 粘土 100 6000按经验参数法确定单桩竖向极限承载力标准值： ukspksikpQuqlA240.(259.4708.3)4606N6单桩竖向承载力特征值 213ukaQRk3.确定桩数和承台底面尺寸初步估算桩数： （根） ，取 （根） ，40/1.3. .1kaFnR4n桩距 m m，取 m，承台底面尺寸为 mm mm，31.2d62.sd2as280柱位平面布置图如下：6060401202860210280416053图 2 柱位平面布置图34.验算桩基承载力和沉降4.1 验算桩基承载力取承台及其上土的平均重度
10、 ，承台厚度 mm，则桩顶平均竖向力20G3kN/m90为：kN kN 2430/181934.kFGNn 13aRkN kN maxmax2 2()(5/.70/.9). 76kkiMHh 1.2359.6aRkN ，故符合要求。in89k04.2 桩基沉降竖向荷载标准值 kN4307.691.kF基底压力 2223407.69.85(09.8)(9.5)2.3kFGPA kpa基底附加压力 00Pd2017.95(1.98)(.615)(8.9).3(1.698)6.3 1. 47kpa.468Mpa计算深度 m m(2.50)2.(50.42.8)547nnnZbll.8查表得计算厚度
11、6Z沉降量计算，计算结果如表 2。表 2 用规范法计算基础最终沉降量(m)z/lb/z2.8()iiz(m)1iiz()0sipE.4685iS(m)iniS0.254续表 20 0 4.25105.25 3.75 .89361887.9 1887.9 0.104 196.345.852.8/14.18 0.21923.48 35.58 0.104 3.7 200.04 .0185，满足要求。3.7.185.204niSMPa01()87.9354/ /4iii iApzEssEs故： ，桩基础持力层性能良好，取沉降经验系数 。短边方向桩2.4Sm 2.1数 ，等效距径比 ，长径比 ，承台的长
12、宽bn 5.34.082bnAdSca 784.50.ld比 ，查建筑桩基技术规范JGJ94-2008 附录 E，得0.1cBL012.4,.679,1.4CC，因此桩基础最终沉降量012210. 0.16().679().4ben，查建筑桩基技术规范JGJ94-2008 表 5.5.4.6.485eS 2m该结构的桩基沉降变形允许值为 ，所以桩基沉降满足要求。105.桩顶水平承载力验算5.1 桩顶水平荷载设计值kN5012.4iVHn5.2 桩的水平变形系数 我国广泛采用“ ”法来确定，查表得，m，对于钢筋混凝土桩 ，664124.50N.1/ 0.85cEII5为 混凝土弹性模量， ，cE
13、20CcE423.01N/m34902.1301bhI 4mm，其计算宽度 mm，1d 20.9(5.)9bdmm55 4624.1.838.310/obEI，取 ，查得 ，取 mm。48.307.5.0h h0.94xV10oakN4349(1)812.31.65.9 hoaxIRVkN kN12.5iH.65h值远小于单桩水平承载力设计值 ，因此，无需验算考虑群桩效应的基桩水平承i hR载力设计值。6.桩身设计计算两段桩长各为 m，采用单点吊立的强度计算进行配筋时，吊点位置在距桩顶、桩端9平面 处，起吊时桩身最大正负弯矩 ， ，0.23(L) 2max0.49Mkql3.1为每米桩身的自重
14、（1.2 为恒荷载分项系数） ，桩身通长采用451.48qkN/混凝土强度等级 C30，级钢筋，故 ；采用双点2max0.4291.38.6Nm吊立的强度计算进行配筋时，吊点位置在距桩顶、桩端平面 处，起吊时07(9L)桩身最大正负弯矩 ，因此采用单点22max0.14.Mkql k吊立的强度计算进行配筋，取钢筋保护层厚度为 m。 （多余桩长采用截桩的方式处理）3桩身的截面有效高度：，0h.40.36，220180.9.scMfb，()(1.)0.85ss，1220.92s b 6桩身受拉主筋配筋量： 6021.8024953syMAfh2m按照构造要求，整个截面的主筋选用 8 ，其配筋率1(
15、30sA2m)12304，箍筋采用 8 在桩尖应适当加密桩身强度，查建筑桩基技min0.7%.620术规范JGJ94-2008 第 5.8.3 条，混凝土预制桩取 ，85.ckN kN，满足要.90.8514.36.931207cpsysfAf 13aR求。7.承台设计计算7.1 承台受冲切计算受冲切力设计值 kN，因为 mm，所以 。承台的有效高430lFN90h0.1hp度为： mm097182h， ，0.506ya0.8.41.0206y, ，0.248xh0.9x0000 )()(2hfabatpycxcy 1.4.21.9.651.270.8kN kN（满足要求）7853lF7.2
16、角桩对承台的冲切 角桩向上冲切，从角桩内边缘至承台外边缘距离 m， m，120.6c10.2xa， m， 。10.24x10.5ya10.6y，156.69.2y15.1.273.204x701121 )2()( hfacactpyxy 050.697361270.8kN kN（满足要求）13max9kN7.3 承台斜截面受剪切承载力验算Y方向 kNmax2761952V，1.50y114408()().92hskN kN，满足要求。702.83159.hstfb 1952VX方向 kNmax29615VN1.7540xkN kN，满足要求。.127.80246.8hstfb 1952V7.4
17、 受弯计算max296yMNkNm078103527ysAfh选用 1418（ ） ，沿平行 X轴方向均匀布置356s2max97.136.4xMNykNm0140728syAfh选用 2020（ ） ，沿平行 Y轴方向均匀布置。628s287.5 承台局部受压验算柱的面积 ，计算面积 ，10.612.7nlA2m(30.6)(120.6)432bAm查建筑桩基技术规范JGJ94-2008 第 7.5.1 条 ，混凝土局部受压时强度提高系1.c数 ， kN 4.32.507blA fkN，满足要求。lF参考文献建筑桩基技术规范JGJ94-2008混凝土结构设计规范GB50010-2002建筑地基基础设计规范GB50007-2002土力学与地基基础第三版 赵明华主编 武汉理工大学出版社 2010 年 7 月
