基础工程课程设计计算书.doc

《基础工程》课程设计任务书
（一）设计题目
某宾馆,采用钢筋混凝土框架结构，基础采用柱下桩基础，首层柱网布置如附件所示，试按要求设计该基础.
（二）设计资料
1。 场地工程地质条件
场地岩土层按成因类型自上而下划分:1、人工填土层(Qml)；2、第四系冲积层(Qal）;3、残积层（Qel）;4、白垩系上统沉积岩层(K2）.
各土（岩）层特征如下：
　　1）人工填土层（Qml）
　　杂填土：主要成分为粘性土，含较多建筑垃圾（碎砖、碎石、余泥等）。本层重度为16kN/m3。松散为主，局部稍密，很湿.层厚1。50m.
2）第四系冲积层（Qal）
②—1淤泥质粉质粘土：灰黑，可塑，含细砂及少量碎石。该层层厚3。50m。其主要物理力学性质指标值为:ω=44。36％；ρ= 1。65 g/cm3；e= 1。30;IL= 1。27；Es= 2.49MPa；C= 5。07kPa，φ= 6。07°.
承载力特征值取fak=55kPa。
②—2 粉质粘土:灰、灰黑色,软塑状为主，局部呈可塑状。层厚2。45m。其主要物理力学性质指标值为:ω= 33.45％；ρ= 1。86 g/cm3；e= 0。918;IL=0.78; Es=3。00Mpa;C=5。50kPa,Φ=6。55°.
②—3粉质粘土:褐色，硬塑.该层层厚3.4m.其主要物理力学性质指标值为:ω= 38。00％；ρ= 1。98 g/cm3;e= 0。60；IL=0.20； Es=10。2MPa.
3）第四系残积层(Qel）
③—1 粉土：褐红色、褐红色间白色斑点;密实,稍湿—湿。该层层厚2。09m。其主要物理力学性质指标值为：ω= 17.50％;ρ= 1。99 g/cm3；e= 0。604;IL=0～0。24； Es=16。5MPa;C= 41。24kPa；Φ= 22.63°。
4）基岩-白垩系上统沉积岩层(K2）
本场地揭露岩层为白垩系上统沉积岩层， 岩性以粉砂岩为主。根据岩石风化程度的不同将本区岩石划分为强风化、中风化岩、微风化岩.
④-1强风化层:
褐红色.厚度多在3。50~5.50m之间，平均为4。0m。其主要物理力学性质指标值为:ρ= 2。30 g/cm3; Es=100.0MPa。
本层取1个土样,作标准贯入试验3次,均在20cm出现标贯锤反弹现象，击数N=30～36击。
④-2中风化层:
褐红色；岩质较硬,节理、裂隙稍发育,岩芯多呈短柱状，碎块状。厚度3。0m。Es=400.0MPa。
④—3微风化层：
褐红色;岩石新鲜、坚硬，岩芯多呈长柱状。其饱和抗压强度值30。60MPa。
2。 场地水文地质条件
拟建场地已人工填土整平，无明显地表水体存在,仅在阴雨天气可在低洼处见少量地面积水.场地地基土中无明显的含水层， 地下水主要为储存在杂填土中的上层滞水，补给来源为生活用水及大气降水。经观测，本场地地下水静止水位标高在11.30～11。89m之间。
3. 上部结构资料
上部结构为钢筋混凝土框架结构,底层柱布置及上部结构传至±0.00m的荷载条件如附件。所有底层柱截面尺寸均为600mm×600mm.柱子的混凝土强度等级为C30。
(三)设计内容
(1）确定桩型、桩长；
（2）确定单桩或基桩竖向承载力；
（3）确定桩数、承台尺寸及建筑物的桩基础平面布置；
（4）桩基础承载力验算；
（5)承台及连梁设计计算；
(6)桩沉降验算；
（7）绘制施工图(包括基础平面布置图、桩的布置及承台平面图、桩基础剖面图、承台配筋图、桩配筋图、施工说明等)。
(四）设计依据
（1)《JGJ94—2008 建筑桩基技术规范》
（2)制图标准等其它规范、规程、标准.
(五） 设计要求
(1）设计符合施工图设计深度要求。
(2)计算书要求：书写工整、数字准确、图文并茂,任务书随计算书装订。
（3)制图要求：所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准,图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰,中文书写为长仿宋字。
（4）图纸规格：A2；计算书：A4。
（5）设计时间：1.5周.
任务书附件：
(1)上部结构底层柱网平面布置图
(2）恒载作用下底层柱底的荷载作用标准值
（3）活载作用下底层柱底的荷载作用标准值
《基础工程》课程设计计算书
1。设计资料
1.场地工程地质条件
建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1。1
表1。1地基各土层物理,力学指标
土层
编号
土层名称
层底埋深
（m）
层厚
（m）

①
人工填土
1.50
1.50
16

②-1
淤泥质粉质粘土
5。00
3。50
16.3
1.30
1。27
5。07
6．07
2.49
55
②-2
粉质粘土
7.45
2.45
18。2
0。918
0.78
5。50
6。55
3。00

②-3
粉质粘土
10。85
3。40
19。4
0。60
0.20
\
\
10。2

③-1
粉土
12。94
2.09
19.5
0.604
0～0.24
41。24
22.63
16.5

④
风化层
〉12.94

22。5

100。0

1。2荷载组合
对28根桩荷载进行组合，根据荷载大小把柱分成2组，第一组为①和13轴，第二组为②~12轴.取各桩的最不利荷载，结果如下:
标准组合：用于进行桩的承载力计算，计算公式为:.
第一组：，，
第二组：,，
基本组合：用于承台设计及桩身配筋，计算公式为:。
第一组:，,
第二组：，,
准永久组合：用于桩基沉降验算,计算公式为：。
第一组:，，
第二组:，，
2。桩型选择和持力层确定
根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，采用预制混凝土管桩.桩边长取400mm×400mm。
选择第④层风化层作为桩端持力层,桩端全断面进入持力层1。0m(>2d)桩入土深度为.取承台厚度为1。0m,承台埋深为1.94m，则桩长.
3.确定单桩承载力
根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）5。3。5:用经验参数法确定单桩极限承载力标准值：
为桩侧第层土的极限侧阻力标准值。由《规范》表5。3.5—1得各层土的极限侧阻力标准值如表3.1
表3。1 各层土的极限侧阻力标准值
土层编号
①
②—1
②—2
③—1
③—1
④—1
土层名称
人工填土
淤泥质粉质粘土
粉质粘土
粉质粘土
粉土
强风化层

30
30
57
88
70
220
为极限端阻力标准值,由《规范》表5.3.5-2得：.
桩极限承载力标准值：
根据《规范》5.2。2:单桩承载力特征值，K为安全系数，取K=2。
得:
4．确定桩数和承台底面尺寸
4。1 ①和13轴柱桩数和承台的确定
取最大轴力组合的荷载F=2742。8kN
初步估算桩数，考虑偏心受压，取调整系数为1。1，即:
取n＝3根,桩中心距 ，桩承台为等边三角形承台，桩位平面布置见附图。
4。2 ②～12轴柱桩数和承台的确定
取最大轴力组合的荷载F=4009。1kN
初步估算桩数,考虑偏心受压，取调整系数为1。1，即：
取n＝4根,取桩中心距 ,桩心距承台力缘取500mm，承台底面尺寸为2400mm×2400mm,桩位平面布置见附图.
5.桩基承载力验算
5。1 ①和13轴柱桩单桩承载力
轴心竖向力作用下：
,满足要求。
偏心竖向力作用下
=948。4+= 1025.2<1.2=1437。6kpa,满足要求 。
5。2 ②～12轴柱桩单桩承载力
轴心竖向力作用下
，满足要求。
偏心竖向力作用下
=1058。1+= 1090。3〈1。2=1437。6kpa，满足要求.
6。承台受弯计算
6。1①和13轴柱桩承台受弯计算
承台厚度，保护层为，则，混凝土强度等级为C25,混凝土的抗拉强度为，采用对称配筋，钢筋选用HRB335级,。取荷载基本组合：,，
选用7B20＠150钢筋，
6。2 ②～12轴柱桩承台受弯计算
取荷载基本组合：,,
选用B20@150钢筋，
7。承台抗冲切验算
7.1①和13轴柱桩承台抗冲切验算
柱对承台的冲切验算：
根据《规范》5。9。7：承台受柱冲切的承载力可按以下公式计算：
柱边到最近桩边的水平距离：，。
冲垮比：==0。21，==0。32
冲切系数：，
承台抗冲切承载力：
，满足要求。
角桩对承台的冲切验算:
根据《规范》5.9.8：三桩三角形承台受角桩冲切的承载力可按以下公式计算：底部角桩:，
顶部角桩：
从角桩内边缘至承台外边缘距离：，
承台变阶处相交点至角桩内边缘水平距离：，；
角桩冲跨比：==0。21,==0.27
冲切系数：,
承台抗冲切承载力：
，满足要求.
7。2 ②～12轴柱桩承台抗冲切验算
柱对承台的冲切验算：
根据《规范》5.9.7：柱下矩形独立承台受柱冲切冲切承载力可按以下公式计算：
柱边到最近桩边的水平距离：，。
冲垮比：==0。21，==0。21
冲切系数：，
受冲切承载力截面高度影响系数:
承台抗冲切承载力：
，满足要求.
角桩对承台的冲切验算：
根据《规范》5.9.8:承台受角桩冲切的承载力可按以下公式计算：
从角桩内边缘至承台外边缘距离：，
承台变阶处相交点至角桩内边缘水平距离:，
角桩冲跨比：===0.21
冲切系数：
，满足要求.
8。承台斜截面抗剪验算
8。1 ①和13轴柱桩承台斜截面抗剪验算
根据《规范》5.9.10：承台斜截面受剪承载力可按以下公式计算：
柱边到最近桩边的水平距离：，。
剪垮比:==0.21<0。3，取=0。3；==0。32
剪切系数：，
受剪切承载力截面高度影响系数:
对于Ⅰ—Ⅰ截面:
对于Ⅱ-Ⅱ截面：
，
满足要求。
8。2 ②～12轴柱桩承台斜截面抗剪验算
根据《规范》5。9。10:承台斜截面受剪承载力可按以下公式计算：
柱边到最近桩边的水平距离：，。
剪垮比：===0.21〈0.3，取=0。3
剪切系数:,
受剪切承载力截面高度影响系数:
由于承台截面对称：,
满足要求。
9。桩身结构设计
9.1桩身配筋计算
预制桩的桩身混凝土强度等级选用C30,钢筋选用HRB335级,桩顶轴压力应符合下列规定:
计算桩身轴线抗压强度时，一般不考虑压屈影响，取；对于预制桩，桩基施工工艺系数 ；C30混凝土 =14.3N/
桩身轴承载力满足要求。故按构造配筋,选取8B14，。
9。2桩身构造设计
箍筋选用A8的钢筋，间距200mm，距桩顶2m范围内箍筋加密，间距为100m，桩身主筋混凝土保护层厚30mm。
10。连梁设计
根据《规范》4.2。6：连梁宽度不宜小于250mm，其高度可取承台中心距的1/10~1/15，且不宜小400mm.,取连梁高度h=500mm,宽度b=300mm.按构造配筋,选取8B14,。箍筋选取A8@200mm。
11.桩桩沉降验算
由于桩的埋深为13。94m，故桩沉降由13。94m处往下计算。根据《规范》5.5。6，采用等效作用分层总和法计算其最总沉降量.
①计算地基土的自重压力：
地下水位以上:
;
地下水位以下：
;
总的自重应力：。
②基础的自重应力：
地下水位以上：;
地下水位以下:;
总的应力.
（1） ①和13轴桩:
三角形承台的面积为3.82把其等效为边长为的矩形
附加应力
Z（m）

0
234.0
1
0
0.250
130。1
1。0
246。5
1
0.5
0。232
120。7
2。0
259。0
1
1.0
0。175
91.0
3。0
271。5
1
1。5
0。122
63。5
4。0
284。8
1
2.0
0.084
43.7
在Z=4.0m处，，所以本基础取Z=4m计算沉降量.
Z
（m）

平均附加应力系数

0
1
0
0.2500
0
——--
—-—-
—-——
1。0
1
0.5
0。2448
0.2448
0.2448
100
5.094
2。0
1
1。0
0.2252
0.4504
0。2056
100
4。278
3。0
1
1。5
0.1991
0。5973
0。1469
100
3.057
4.0
1
2.0
0.1746
0。6984
0.1011
400
0。526
所以
根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008）5。5。7，可得沉降计算如下：
取沉降经验系数.
，
由,,,得:
，，,
所以：。
(2）②～12轴桩
附加应力
Z（m）

0
234。0
1
0
0.250
123。8
1。2
249.0
1
0.5
0。232
114.9
2.4
264。0
1
1.0
0。175
86。7
3.6
276。0
1
1。5
0.122
60。4
3.8
281。5
1
1.58
0.113
55。9
在Z=3.8m处，，所以本基础取Z=3。8m计算沉降量.
Z
（m）

平均附加应力系数

0
1
0
0。2500
0
--—-
—-——
-———
1.2
1
0。5
0。2448
0。2938
0。2938
100
5。822
2。4
1
1.0
0。2252
0。5495
0.2557
100
5.670
3.6
1
1。5
0。1991
0。7168
0.1673
400
0.829
3。8
1
1.58
0。1937
0。7361
0.0193
400
0.096
所以
取沉降经验系数。
，
由,，，得:
，,，
所以:。
根据《规范》表5。5.4,最大沉降差允许值
，满足要求.