基础工程

1土木工程专业基础工程课程设计说明书学院：建筑工程学院班级：土木1202班姓名：王岐学号：12110902054指导教师：王春光2015年7月2目录一．工程概况和设计任务............................................................................................31.工程概况.............................................................................................................32.设计任务.............................................................................................................3二．地勘资料................................................................................................................4三．设计荷载................................................................................................................5四．设计方案................................................................................................................6（一）扩展基础设计步骤.....................................................................................6（二）桩基础设计步骤.........................................................................................6五．技术设计的过程....................................................................................................6(一)扩展基础设计.................................................................................................61、边柱Z1的设计，5号柱，采用扩展基础...............................................62、抗风柱Z3的设计，20号柱，采用扩展基础.......................................103、角柱Z2的设计，13号柱，采用扩展基础...........................................12（二）桩基础设计...............................................................................................161、18号角柱，采用桩基础.........................................................................162、17号边柱，采用桩基础.........................................................................193一．工程概况和设计任务1.工程概况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吨中级工作制桥式吊车。建筑平面图见图2-1。规定室内地面标高为±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。各柱在基础顶面处的截面形状为矩形，尺寸为：边柱Z1：长宽=1000400mm；角柱Z2：长宽=1000400mm；抗风柱Z3：长宽=700400mm；基础梁的横截面尺寸如图2-2，梁与柱之间的净距为20mm，置于柱子外侧的基础上。2502525200300图2-2基础梁的横截面尺寸（mm）2.设计任务本设计对象为某机械厂的装配车间。厂房基础顶面以上部分的建筑和结构设计工作已经完成。本课程设计的任务是完成柱下基础与地基的设计与验算。要求同学选择（或由任课教师分配）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作，具体要求如下：41．设计计算：（1）综合分析设计资料，对三种常用的房屋基础类型（刚性基础、钢筋混凝土扩展基础和桩基础）的技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理的基础方案。确定所选柱下基础的类型，平面尺寸及埋深；（2）完成该基础（包括地基）的计算；2．图纸：（1）基础总平面布置图（假定所有基础均与自己设计的基础相同）；（2）基础结构图（应包含图纸说明和工程数量表）。3．将上述成果整理成设计计算说明书。设计计算说明书应制做成Word文档。整个说明书应满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范和版面美观的要求，图纸应用CAD制作而且应该表达正确、布局合理和尺寸齐全。说明书用A4纸张打印和图纸(A3)一起装订成册，交设计指导老师评阅。二．地勘资料XX工程地质勘察报告拟建工程为XX机械厂的装配车间，建筑场地位于该机械厂厂区内，厂房平面尺寸为42m24m,采用钢筋混凝土排架结构，结构的设计跨度为24m，柱距为6m。勘察工作按施工图设计阶段的要求进行。自X年X月X日开始，至X年X月X日结束。共完成钻孔6个，并结合钻孔取原状土样XX个进行了室内土工实验。场地处地面平坦。拟建车间的西南角有一古河道，现已淤填。据钻探揭露，各地层的情况如下：第①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。厚约0.5~1.2m，结构疏松，土质不均，平均天然重度为17.1kN/m3。第②层：粉质粘土。呈棕红色。除1#孔外各孔均有，厚度9.5~10.1m。硬塑5~可塑，土质较均匀。第③层：粉土。呈褐黄色。仅在1#孔可见到，厚约3.3m，流塑。第④层：淤泥。呈黑色，流塑。含大量有机质，有臭味。仅在1#孔见到，厚度约8.0m。第⑤层：粉质粘土。呈灰黄色，仅在1#孔见到，厚约3.6m，夹有粉砂薄层，流塑。第⑥层：粘土。呈黄黑色，各孔均可见到，没有钻透，据调查厚度在10m以上。土质均匀，可塑~硬塑。场区地下水属潜水，初见水位在2.5~3.1m深处，稳定水位在2.9~3.9m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分析，第①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②层粉质粘土或第⑥层粘性土中。其地基承载力标准值分别为：第②层：fk=180kPa第⑥层：fk=220kPa建议：受古河道影响的几个柱基采用桩基础；其余基础可采用柱下现浇独立基础。钻探点布置见图2-3，地质剖面见图2-4~图2-6，土工试验成果见表2-1，地质柱状图略。三．设计荷载基础梁上的荷重（包括基础梁自重）为：标准组合时为30kN/m，基本组合时为40.5kN/m。各柱（标高-0.075m处）的荷载设计值如下（按任课教师要求取其中一组计算）：（见附表1）上述荷载中：（1）带下标k者用于标准组合，否者为基本组合。（2）剪力H的方向与本处的边墙垂直，且以指向车间内部为正。6（3）弯矩M以使柱的外侧受拉为正。四．设计方案（一）扩展基础设计步骤（1）按承载力要求初步拟定基础的平面尺寸（2）进行地基验算，包括：1）地基强度验算（包含持力层强度和软弱下卧层强度）2）基底偏心距验算3）本次设计不进行沉降及稳定性验算（3）拟定基础高度，并按抗冲切破坏要求进行验算。（4）计算截面弯矩，并配置钢筋。（二）桩基础设计步骤（1）选定桩基类型根据荷载及地层情况，建议采用预制桩基础。（2）拟定桩长与桩径。（3）确定单桩承载力。（4）估算桩的根数。（5）确定承台尺寸及桩的布置方式。（6）验算桩基础的承载力。（7）进行承台的抗冲切和斜截面抗剪计算，验算承台厚度是否符合要求。（8）计算承台截面的弯矩，配置承台的抗弯钢筋。五．技术设计的过程(一)扩展基础设计1、边柱Z1的设计，5号柱，采用扩展基础1.按承载力要求初步确定基础的平面尺寸7（1）.地基承载力修正e=0.629Il=0.218假设d=3m查表2—15深度修正系数η=1.6=180+1.6×（17.1×1.14+20.1×1.86）÷2×（3-0.5）=255.84Kpa按中心荷载初估基底面积=（1595+180）/(255.85-20×3)=9.06m2考虑偏心作用，降基底面积扩大1.3倍A=11.778m2，采用4m×3m基础（2）验算基底压力基础及回填土自重=20×3.075×4×3=738KN基础的总垂直荷载=1595+738+30×6=2513KN基底的总力矩M=235+57×3-30×6×0.645=289.9KN.M总荷载的偏心=289.9/2513=0.115ma/6=0.67m基底边缘最大应力=2513/(4×3)+289.9×6/(42×3)=245.65Kpa＜1.2Fa满足承载力要求。综上：基础材料采用c20混凝土，基底面积4m×3m，基础埋深为3m2．拟定基础高度并按冲切破坏要求进行验算（1）基本组合F=2153.25knM=317.25kn·mH=76.95kn（2）基础底面静压力计算=317.25+76.95×3-40.5×6×0.645/(2153.25+40.5×6)=0.163ma/6=0.67mPemax=（G+F）/A+M/W=2396.25/(4×3)+391.365×6/(4×4×3)=248.61kpaPemin=（G+F）/A-M/W=2396.25/(4×3)-391.365×6/(4×4×3)=150.77Kpa(3)基础冲切验算ho=1200-50=1150mm=(4/2-1/2-1.15)×3-(3/2-0.4/2-01.15)2=1.0275m28=248.61×1.0275=255.45KN抗剪承载力βh=1-（1150-800）/（2000-800）×（1-0.9）=0.9708【v】=0.7×0.9708×1100×(0.4+1.15)×1.15=395.4knFl【v】满足承载力要求3.柱边弯矩计算并配筋=1+1/2×(4-1)=2.5mPe1=（(Pemax-Pemin)×a`+Pemin×a）/a=(（248.67-150.77)×2.5+150.77×4）/4=211.92Kpa=(4-1)2/48×{(248.61+211.92)×6.4+（248.61-211.92）×3}=573.27KN·m=199.69/24×(3-0.4)2×9=506.21KN·m选用钢筋HRB335Fy=300N/mm2A1=M1/0.9Fyho=573.27×106/0.9×300×1150=1846.28mm2选用24根直径为10mm的钢筋s=120mm实际面积A=1884mm2平行于X轴布置A2=M2/0.9Fyho=506.21×102/0.9×300×1150=1630.3mm2选用根21直径为10mm的钢筋s=180mm实际面积A=1648.5mm2平行于Y轴布置9102、抗风柱Z3的设计，20号柱，采用扩展基础1.按承载力要求初步确定基础的平面尺寸（1）地基承载力修正e=0.1589Il=0.25假设d