1、某单层厂房柱下基础设计（18 号柱下基础）姓 名：易 辉学 号：20080387指导教师：周立荣 2011 年 11 月目录第 1 章 概 述 .11.1 设计任务 11.2 设计资料 .21.2.1 地基勘察资料 .21.2.2 设计荷载 .31.3 设计依据 .4第 2 章 18 号柱下独立基础设计 52.1 基础类型及地基持力层选择 .52.2 地基验算 .52.2.1 地基承载力验算 52.3 基础立面设计 .72.3.1 基础高度计算 72.3.2 基础配筋 9第 3 章 18 号柱下桩基础设计 143.1 桩基类型和桩尺寸的选择 143.2 确定桩数和平面位置 153.2.1 确定
2、单桩竖向极限承载力标准值 153.2.2 初步拟定桩数和平面位置 153.2.3 进行桩位布置和确定承台尺寸 153.2.4 考虑承台效应重新估算桩数 163.3 基桩承载力验算 .173.3.1 求算桩顶荷载 173.3.2 柱对承台的冲切验算 183.3.3 角柱对承台的冲切验算 193.3.3 承台受剪承载力验算 203.3.4 承台受弯承载力计算 20第 4 章 基础施工 .234.1 浅基础施工方案 .234.2 桩基础施工方案 .23基础工程课程设计第 1 页第 1 章 概 述1.1 设计任务一、设计题目：某单层厂房柱下基础设计二、工程名称： 机械厂的装配车间设计三、场地位置：建筑
3、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。四、上部结构的类型尺寸：该装配车间采用单层钢筋混凝土排架承重结构，设计跨度 24m，柱距 6m，车间内有 2 对 30 吨级工作制桥式吊车。见图 11。五、设计任务：1、完成 18 号柱下浅基础的设计与地基的检算。2、完成18 号柱下桩基础设计。18 号柱为角柱，截面形状为矩形，尺寸：长宽=1000400mm。 150240501A9243Z3BQ=0T (两台)Z6060 420726Z8509Z3Z1609
4、Z6012345781187612注 ： ,23表示 柱 子 的 类 型图 1-1 某厂房建筑平面图 单位：mm基础工程课程设计第 2 页1.2 设计资料1.2.1 地基勘察资料勘察工作共完成钻孔 6 个，并结合钻孔取原状土样 X 个进行了室内土工实验。场地处地面平坦。据钻探揭露，18#柱下各地层的情况如下：第层：人工填土。以灰黑色粉土为主，伴有碎砖、炉渣等杂物的填土层。厚度为 1.2m，结构疏松，土质不均，平均天然重度 =17.1kN/m 。3第层：粉质粘土。厚度为 9.80m，硬塑可塑，土质较均匀。土质指标：=29.06%, =19.5kN/m , =2.74, =0.81, =30.49
5、%， =20.17%, =10.32,w3sGeLwPPI=0.861, =0.33, =2339, =5.96kPa。 LIVac第层：粘土。呈黄黑色，没有钻透，据调查厚度在 10m 以上。土质均匀，可塑硬塑。土质指标：=26.1%, =20.2kN/m , =2.75, =0.718, =43.15%， w3sGeLw=20.65%, =22.5, =0.242, =0.27, =1920, =5.40kPa。PPILIVac场区地下水属潜水，初见水位在 2.53.1m 深处，稳定水位在 2.93.9m 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的情况
6、分析第层杂填土不宜用作建筑物地基。建议把基础埋置在强度较高的第层粉质粘土或第 层粘性土中。其地基承载力标准值分别为：第层：f k=200kPa第层：f k=220kPa基础工程课程设计第 3 页 9.0m21#85 6.70m4# 1.5m .3.6 150m0m图 1-2 地质钻孔平面布置图2.0431.245386096 10.754368图 1-3 IIII 地质剖面（ m）1.2.2 设计荷载1. 设计柱在地面处的截面内力取值如下：（横向计算） ：荷载组合编号： L21 L22380kNm15KMFH50kNm21MFH纵向是指沿车间的长轴方向，横向是指沿车间的短轴方向。弯矩 以M柱子
7、的外侧受拉为正，剪力 以指向车间内部为正。荷载项中带下标 K 者表示荷载效应的标准组合，否则为荷载效应的基本组合。2. 基础梁上的荷重基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按 30kN/m 计算，梁的横截面尺寸如图 1-4，梁与柱之间的净距为 20mm，置于柱子外侧的基础顶面（浅基础）或承台（桩基础）上。 设计基础为角柱基础，根据车间平面布置基础工程课程设计第 4 页图，基础梁计算单元纵向取 3m。 2503图 1-4 基础梁的横截面尺寸示意图（单位：mm）角柱为双向偏心，两个方向的竖向力和弯矩都要考虑纵向： kNF9031纵m05.8)2( kNM纵95.091 k横横向： NF13.42横75.
8、0.5k纵m38.4).2.(13M横标准： kNFk5907.4.87.3纵62.5.90kk横组合： NF125m7.3.74M96.k1.3 设计依据1. 中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范，GB 5000720022. 中华人民共和国国家标准建筑桩基技术规范，JGJ94-943. 吴兴序主编. 基础工程西南交通大学出版社，2007基础工程课程设计第 5 页第 2 章 18 号柱下独立基础设计2.1 基础类型及地基持力层选择由于所设计的 18 号柱为角柱，其上的荷载比一般的边柱要大，考虑到所设计的厂房的基础埋深，设计时采用扩展基础以减小基础埋深。根据钻探及室内土工实验的情况分析第
9、层杂填土不宜用作建筑物地基。建议把基础埋置在强度较高的第层粉质粘土或第 层粘性土中，根据地层情况，第层土层厚度较深且土质较好，同时地下稳定水位为 2.93.9m，故基础持力层取为第层土，且置于地下水位以上，埋深初拟为 1.35m(到室外地面)故将第层粉质粘土作为持力层。2.2 地基验算2.2.1 地基承载力验算1. 确定基础尺寸持力层土承载力先只进行深度修正：持力层土：e=0.81 0.85，I L=0.861 0.85粉质粘土查规范表 5.2.6 得承载力修正系数： =1.0， =0db基础工程课程设计第 6 页稳定水位为 2.93.9m，对于基底以上土不考虑地下水的影响，取基础底面以上土的
10、加权平均重 ，则m；3/7.135.1.9)2(72. mkNm kPadfmak 76.214)5.0(.00先按中心荷载计算，有； 21 6.9)075.3.1(276.4mHrfFAGaK 将基底面积扩大为 A=1.3 =1.31 9.26=12.042基础尺寸拟为 b ，由于基底的最小尺寸为 3m，=34.5=13.52因此不需要对 进行修正。2. 承载力及偏心距验算竖向力： +=1725+201.4254.53=2109.75；弯矩： 纵MmkN7.9.24507.35.180横 mkN62.5式中 矢量与厂房纵向平行的弯矩。纵矢量与厂房横向平行的弯矩。横 横横WMAGFpkk mi
11、nax 220.3546.03795.12，故承载力和偏心距满足要求039.82.7.17kPakPafa偏心距： 满足要求75.063.75.1bGFMeK由地勘资料可知，下卧层承载力较持力层的大，故无需进行下卧层承载力验算；基地尺寸 3m4.5m 能够满足承载力要求。基础工程课程设计第 7 页图 2-1 荷载计算简图2.3 基础立面设计2.3.1 基础高度计算1. 基础高度确定基本组合 M 纵 =550+331.7 +1251.425=1059.8；M 横 =7.59。 =2200+303.75=2503.75； =125从而基底净反力： 横 横纵 纵 WAFpkminax 220.354
12、697.03815.72kPa67.921基础工程课程设计第 8 页图 2-2 柱下抗冲切计算简图初步拟定基础高度为 h=900mm；按地基规范要求，铺设垫层时保护层厚度不小于 50mm，因此假设钢筋重心与混凝土外表面的距离为 50mm，故钢筋有效高度为 。为节约成本，设二阶台阶。 mh850902. 抗冲切破坏验算（1）柱下抗冲切破坏验算（计算简图见 2-2）lhatb 31.285.04.20 a=+2 =0.4+2.12 =1.25 22200 4975.)8.0423()85.01.4()()( mhlhbAttl 近似取 kPpjj 6.91max则 kNFljl 42.75.2基础
13、混凝土采用 C20，其 ，Maft1.0=850800，基础工程课程设计第 9 页； 采用内插法求得 =0.9958 kNFkhaf lmtp 42.769.8145.021.958.077.030 因此满足抗冲切破坏要求。（2）第二阶台阶抗冲切破坏验算（计算简图见 2-3）mlhatb 34.25.0.10 a=+2 =1.5+2.42 =1.95 22200 935.1)4.05123()45.0.54()()( mhlhbAttl 近似取 kPpjj 6.91max则 NFljl 59.3.2基础混凝土采用 C20，其 ， Maft1.0=45020m ） ，所以采用摩擦桩，分析地质资料
14、，选第层土作为持力层，取桩长为 8.0m（桩不穿透第层土） ，桩基的土层分布如图 3-1 所示。基础工程课程设计第 16 页图 3-1 桩的土层分布3.2 确定桩数和平面位置3.2.1 确定单桩竖向极限承载力标准值 ukQ由 ，由规范查得桩的极限侧阻力标准值861.0LI Paqsik47桩的入土深度 ，查规范得桩的极限端阻力标准值mh5.98.。kPaqpk故单桩竖向极限承载力标准值为： pkiskpksuk AqluQNlqiS 6.01847.0Apkp1由于桩的布置和数目未知，先不考虑承台效应，则有: 60.380.2ukaQRkNK3.2.2 初步拟定桩数和平面位置初步拟定桩数时，先
15、不考虑群桩效应，根据单桩的竖向极限承载力特征值由于承台尺寸未定，可将竖向荷载放大 10%考虑承台及其上填土的自Ra确定，重，则有： ，为了方便桩的布置，取 n=6。98.4.301725aKRFn3.2.3 进行桩位布置和确定承台尺寸桩在平面上采用行列式布置，根据桩基规范可知基桩的最小中心距， =3.0=3.00.4=1.2取 x 方向的中心间距为 1.2m，y 方向的中心距为 1.2m；取边桩中心至承台边缘距离为 0.5m ，承台边缘至桩的外边缘距离为 ，符合1 300mm150基础工程课程设计第 17 页有关规范要求。承台场边和短边距离分别为： ，a=2（ 1.2+0.5） =3.4=20
16、.5+1.2=2.2初步拟定承台高度 h=800mm，为保证群桩与承台连接的整体性，桩顶嵌入承台长度为 50mm，钢筋保护层厚度为 35mm，承台的有效高度具体尺寸如图 3.2 所示0=0.80.085=0.715。图 3.2 桩的布置图3.2.4 考虑承台效应重新估算桩数和34.021dsa 4.0275.8lBc用内插法查表可得： ，=0.074基础工程课程设计第 18 页因承台底土层为单一土层，故 ；=200考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值为： cakAfR KN30.47).062.43(207.83 重新估算桩数： 12517RGFnK故初拟桩数满足要求，不再调整。3.3 基桩
17、承载力验算3.3.1 求算桩顶荷载竖向力 kNGFK 62.190.4357.1207承台底所受的弯矩（绕 y 轴为）mkMy .51803承台底所受的弯矩（绕 x 轴为）mkNx62.则各基桩所受平均竖向力设计值为 KNRknGFK 30.477.326.190基桩的最大和最小竖向压力设计值为612iix612iiymaxKMnN 572.6KN1.RkN93.48.05.47.3222 612iix612iiyminKGFNkN61.8.05.47.3222基础工程课程设计第 19 页满足要求。基桩的水平承载力验算： ，由于其值较小，因此无需kNnH156801验算考虑群桩效应的基桩水平承
18、载力设计值。3.3.2 柱对承台的冲切验算承台混凝土选用 C20，其 ，钢筋选用 HRB335，=1.1 =300 由设计的尺寸有， ， ， ，故得mh715.0ax5.0may2.0（介于 0.25 和 1.0 之间）0xa08493.72x（介于 0.25 和 1.0 之间）0.0.15yah0.84.72y因 ，故可取hm1.0hp00 0()()2.93.42.75(.)1.0.7155683275xcycxhptbaafKNFKN满足要求。基础工程课程设计第 20 页图 3.3 柱下承台冲切换算示意图3.3.3 角柱对承台的冲切验算从角柱内边缘至承台外边缘距离 ， ，120.7cm1
19、0.5xa， ， ，故得：10.7x10.ya8y1.56622x101.70y基础工程课程设计第 21 页1112 0()()205.67(7)10.71543yxx hptaaccfKN因612iix612iiymaxMnF KN3.1264k.64.0597.40785.322 满足要求。3.3.3 承台受剪承载力验算剪跨比与以上冲跨比相同，故对 斜截面：0.7x故剪切系数： 1.75.1.03因 ，故可取 ，得0780hm08hm1.0hsmax1.32.7152.28.hstfb KNKN满足要求。斜截面 =0.28 计有 大于 I-I 斜截面的剪切.361028系数 a，故 II-
20、II 斜截面其受剪承载力更大，故满足要求。3.3.4 承台受弯承载力计算 2417.30584.2yiMNxKNm0.6.952620hbfcys974.)58.1(.0)1(. ss基础工程课程设计第 22 页260 791594.30258mhfMAsyS 最小配筋率： %2.031.45.0%,ax.%,axmin ytf则最少配筋： 2min )280(. mAS 选用 ，则 ，沿平行 轴方向均匀布置。148202356sx x4.17.9xiMNyKN016.5206.92620hbfcys93.)7.(.)1(5. ss 260 341759.302mhfMAsyS 则最少配筋：
21、2min 540)80(%2. mAS 选用 ，则 ，沿平行 轴方向均匀布置。1820564sxy基础工程课程设计第 23 页图 3.4 承台受弯与受剪计算图基础工程课程设计第 24 页第 4 章 基础施工4.1 浅基础施工方案该浅基础采用 C20 混凝土，HPB235 钢筋制作，基础埋深为 1.35m ,尺寸为45003000；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.
22、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 1.5m ,尺寸为3400mm2200mm；承台下有 6 个桩，桩身尺寸为 400mm400mm。桩基础为预制方桩。主要机具：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。 基础工程课程设计第 25 页参考文献：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
