1、基础工程课程设计计算说明书姓 名：学 号：班 级： 指导教师： 设计时间：2012 年 6 月目 录第 1 章 概述 .11.1 设计任务 .11.2 设计资料 .11.2.1 地质勘察资料 .11.2.2 设计荷载 .31.3 设计依据 .4第 2 章 扩展基础的设计 .52.1 基础位置、埋深及以下土层的确定 52.1.1 基础位置的地面标高 52.1.2 基础处个图层的厚度 .52.1.3 基础形式的确定 .52.1.4 扩展基础的埋深 .52.2 扩展基础的设计 52.2.1 按承载力要求初步拟定基础的平面尺寸 52.2.2 承载力及偏心距的验算 .52.2.3 确定基础高度 .62.
2、2.4 计算截面弯矩 .82.2.5 配置抗弯钢筋 .9第 3 章 桩基础设计（14 号柱） 113.1 拟定桩基础的形式和初步尺寸 113.2 确定单桩竖向极限承载力特征值 113.3 桩的尺寸、数量及承台尺寸的确定 123.3.1 初步估计所需桩数 123.3.2 初选承台尺寸 123.4 计算桩顶荷载 133.5 承台受冲切承载力的验算 143.5.1 柱边冲切 .143.5.2 角桩向上冲切验算 .153.5.3 承台受剪切承载力的验算 .153.6 承台受弯承载力计算 15第 4 章 施工方案 .174.1 浅基础施工方案 .174.2 桩基础施工方案 .17参考文献： .181 /
3、 17第 1 章 概述1.1 设计任务（1）设计题目：某单层厂房柱下基础设计。（2）工程名称：某机械厂的装配车间柱下基础与地基的设计与检算。（3）场地位置：建筑场地位于该机械厂厂区内，厂房平面尺寸为 ,规42m定室内地面标高为0.00，相当于黄海高程 455.00m，室外地面标高为-0.15m，柱顶标高为 12.50m，轨顶标高为 9.80m。（4）上部结构类型：单层钢筋混凝土排架承重结构。（5）上部结构尺寸：见图 1.1。 15024050A9243Q=30T (两台)664207268509注 ： Z1,23表示 柱 子 的 编 号60960ZB1 1875421 2136781图 1-1
4、 某机械厂的装配车间平面图（6）本人承担的课程设计任务：14 号柱下的基础设计。1.2 设计资料1.2.1 地质勘察资料（1）场地描述：场地处地面平坦。（2）土层描述：据钻探揭露，14 号抗风柱下的 、 、 各地层的情况如 1 2 3下：第层：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。厚度为 0.76m，结构疏松，土质不均，平均天然重度为 17.1kN/m3。2 / 17第层：粉质粘土。呈棕红色。厚度 10.75m。硬塑 可塑，土质较均匀，fk=200kPa。第 层：粘土。呈黄黑色，各孔均可见到，没有钻透，据调查厚度在 310m 以上。土质均匀，可塑硬塑，f k
5、=220kPa。（3）土层剖面图：14 号角的地质剖面见图 2-2 9.0m21#85 6.2#70m 4# 1.5m 1.3#.6. 50m3.0m图 1-2 地质钻孔平面布置图2.0431.1#245.3086.0946 10.75430.6458#.图 1-3 IIII 地质剖面（m）3 / 17根据工程实际要求，室外地面的高程为 454.85m，将地面填平达到要求，则人工填土的厚度变为 0.92m。（4）土性指标：根据室内土工试验，14 柱下个图层的指标如下第层：人工填土， m=17.1 kN/m3；第层：粉质粘土， =20.1 kN/m3，e = 0.719，I P = 11.04，
6、I L = 0.551；第 层：粘土， =19.5kN/m3，e = 0.805，I P = 18.66，I L200，故得 ，kp25.1:tan因此：在基础的 b 方向， mH75.12./083tan200 在 方向ll63.125./403tan200显然，应从二者中选取最大值作为基础的高度，最终将高度确定为1.8m，由基础埋深 2.3 米可知，基础顶面在室内底面以下 0.65m 处，故埋深满足要求。安构造要求，每个台阶高度不宜超过 500mm，将地处做成 4 层，层高450mm。由于采用无筋扩展基础时基础高度太大，设计不合理，故采用扩展基础的形式。6 / 172.3 扩展基础的设计2
7、.3.1 扩展基础的埋深采用扩展基础的形式时，基础高度要远小于无筋扩展基础，故基础的埋深也小于无筋扩展基础，将基础埋深设为 1.8m（距室外地面） 。2.3.2 按承载力要求初步拟定基础的平面尺寸（1）确定持力层的承载力因基底尺寸尚待确定，先计算深度修正后的承载力由 e=0.7190.85 且 IL=0.5510.85 查基础工程表 3-4 得b=0.3， d=1.6；3m m/kN57.188.192.0-279.0）（ Padfak 6.2.-.6)5.( ）（3） 确定基地尺寸。先按中心荷载计算，有KNFKK 1935)25.1(30821 1 .86.9mHfAGa将基地面积扩大为 ，
8、基底尺寸拟定为214.2.A,因最小尺寸未超过 3m，则 不需要进行深度修正。4.138.mlbaf2.3.3 承载力及偏心距的验算（1）计算荷载标准值竖向力kNGFk 4.23508.13.195弯矩mMk .93)8.17.(4.02（2）验算承载力及偏心距kPafkPaAGFpkk 6.23.58.34 kPafWakkk 36.28.15.798.1.22max 7 / 17因此，基底尺寸 3.83 能够满足承载力要求。偏心距： mbGFMeK63.02.459.2.3.4 确定基础高度 初步拟定的基础高度为 ，按地基规范要求，铺设垫h70层时保护层厚度不小于 40mm，因此假设钢筋重
9、心到混凝土外表面的距离为 50mm，故钢筋的有效高度 。mh705-70 抗冲切破坏经验公式为 .hafFmtpl首先计算 。如图所示ljlApF故mhatb 0.3817.24.02002halAttl= 2274.15.42.3.75.018.3 m近似地取 ，得到kPapjj .79maxNAFljl 42.86.152式 中， ，故取 ，基础混凝土07.hafmtpm07 0.1hp采用 C20，其 ，MPft1.abt .284.kNkhaf lmtp 42.86F9.57.01.07.7.030 故 能够满足抗冲切承载力的要求。58 / 17图 2-1 扩展基础抗冲切破坏计算简图2
10、.3.5 计算截面弯矩 台阶的宽高比为 且偏心距 故可以5.2871.023hbc ,6be按照以下公式计算弯矩。显然控制截面在柱边处（图 2-1 中的的截面和截面） ，此时有mat4.0bt0.1mba4.1208.3 KNF5.)265.(21 kM.7693.107.14.05.40 9 / 172jminax 8.3615798.325WMAFp kPapbpjjj 29.13.79-82.05.31.79)-(minaxmin ）（ lplaMjjj )(21axinax = 0.3)29.8.01(.7982.3014.5. =216.64kN.m)(2481minax jjpba
11、l）（ kN.081653.798.301.5(.03）（3.3 配置抗弯钢筋 采用 。2/Nfy沿长边方向，由 ， ，宽度 ，mkM.641 h750 ml30按梁进行配筋，可得，选用 1910150（钢筋总面2301175.20hfAys 积为 ）49m沿短边方向，由 ， ，宽度 ，mkNM.08165 h750 ml350按梁进行配筋，可得，选用 1810200（钢筋总面23011 475.2hfAys 积为 ，主要是为了满足构造要求）4m设计结果应绘制成施工图。施工图以附图的形式装订于设计计算说明书的后面。10 / 17第 3 章 桩基础设计（11 号柱）3.1 拟定桩基础的形式和初步
12、尺寸11 号边柱 Z1 尺寸为 1000mm400mm,根据地层情况选用低承台，初步选定采用钢筋混凝土预制方桩，采用 20C混凝土， 1.9.6t cfMpafpa， ； 35HRB级钢筋， 230/yfNm；桩的截面尺寸为 400mm400mm,桩长 9m 。图 3-1 地层情况及桩的长度3.2 确定单桩竖向极限承载力特征值由于承台埋深 h=1.3m,承台底部为粉质粘土，由于 0.639LI，查表得：61.skqPa,由于混凝土预制桩的桩长为 7m，查表 1274pkqPa9.86.4.076.1402pkskQ11 / 173.3 桩的尺寸、数量及承台尺寸的确定3.3.1 初步估计所需桩数
13、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，则有 kNKQRuka 49.327.86确定桩数时，可先根据单桩承载力设计值和上部结构物荷载初步估算确定。确定中心荷载时，估算桩数 kaFnR，其中。 kNFk140kNGk 17048.623.7.25.9.10aKRn暂采用 4 根桩，取桩距 30.412sdm，按矩形布置如下图所示：12 / 17图 3-2 桩的布置及承台尺寸情况3.3.2 初选承台尺寸取承台长边 a和短边 b为： 20.4192.76am 承台埋深 1.3m，承台高800mm，桩顶伸入承台 50mm，承台有效高度为 0.850.71hm3.4 计算桩顶荷载取承台及
14、其上土的平均重度 320/GrKNm，则桩顶平均竖向力为： kRnGFNaKk 49.5.94170 kNRHM akkk 18.5402.43.58.0.3176(.32xh( 241i2maxmax ）满足要求。基桩水平承载力验算： ，因此无须验算考虑群桩效kNnHki 5.1740应的基桩水平承载力。13 / 173.5 承台受冲切承载力的验算3.5.1 柱边冲切图 3-3 柱下承台的冲切图根据公式求得冲跨比 和冲切系数 0；0.1.40.2575xah，故取 0.25x0.8.672x0.5.971yah（介于 0.25 和 1.0 之间）0.840.6762y因 8hm，故可取 1.
15、hp14 / 17kNF243式中 ,满足要求。kN24303.5.2 角桩向上冲切验算从角柱内边缘至承台外边缘距离 120.6cm， 10.xa，10.25x， 10.5ya， 79y。1.6.1.24x10.5.0.5782769y1112 0()()0.5.1.46.78(6)0.715.92yxx hptaaccf KN因 kRHMN akkk 18.5402.43.8.04.3(5.39xh( 241i2maxmax ），满足要求。3.5.3 承台受剪切承载力的验算剪跨比与以上冲跨比相同，故对 斜截面： 0.25x故剪切系数： 1.75.1.402因 078hm，故可取 08hm，得
16、 1.0hskNkNbfts 89.623.2715.14. max满足要求， 斜截面 =0.769 计有 .750.0.691kkhbfts 89.62481375.21098. max0满足要求。15 / 173.6 承台受弯承载力计算由式（589）可得： mkNxNMiy .0732.4.532260 .159hfAtys选用 2210120，则 ，沿平行 x轴方向均匀布置。287.AsymkNyNMi .1650.43.52x 260 83.79.1.hfAts 选用 2016120，则 ，沿平行 y轴方向均匀布置。24.0Asx16 / 17第 4 章 施工方案4.1 浅基础施工方案
17、该浅基础采用 C20 混凝土，HPB235 钢筋制作，基础埋深为 1.2m ,尺寸为 40003000；本工程采用人工挖基坑（槽） ，其工艺流程如下：测量放线，确定基础位 置人工挖基坑（槽）砼垫层钢筋绑扎灌筑混凝土养护。挖基坑（槽）过程中如发现有地下水，应立即做好记录，待查明原因后，采取有效处理办法后方可继续施工。基础设备配备：1. 搅拌站一台 2. 电焊机二台 3. 经纬仪一台，水准仪一台4. 4 立方米水箱一个 5. 电闸箱一个 6. 振捣棒三套 7. 手推车 20 辆 8. 塔式起重机 1 台4.2 桩基础施工方案该桩基础采用 C20 混凝土，HRB335 钢筋制作，基础埋深为 1.3m
18、 ,尺寸为2700mm2400mm；承台下有 4 个桩，桩身尺寸为 400mm400mm。桩基础为预制方桩。主要机具有：柴油打桩机、电焊机、桩帽、运桩小车。索具、钢丝绳、钢垫板或槽钢，以及木折尺等。工艺流程：就桩桩机 起吊预制桩 稳桩 打桩 接桩 送桩中间检查验收 移桩机至下一个桩位。 17 / 17参考文献：1吴兴序主编. 基础工程西南交通大学出版社，20072赵明华主编，徐学燕副主编基础工程高等教育出版社，20033李克钏主编，罗书学副主编基础工程中国铁道出版社，20004. 刘成宇主编，土力学，西南交通大学，中国铁道出版社（第二版）5. 基础工程课程指导书，西南交通大学岩土工程教研室，2007
