基础工程课程设计计算书

《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=1.65g/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=1.86g/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=1.98g/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=1.99g/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=2.30g/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）3)/(mkNeLI)(kpac)(o)(MpaES)(kpafak①人工填土1.501.5016②-1淤泥质粉质粘土5.003.5016.31.301.275.076．072.4955②-2粉质粘土7.452.4518.20.9180.785.506.553.00②-3粉质粘土10.853.4019.40.600.20\\10.2③-1粉土12.942.0919.50.6040～0.2441.2422.6316.5④风化层12.9422.5100.01.2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：活载恒载0.10.1kS。第一组：kNF80.2742,mkNM10.11，kNV9.72第二组：kNF1.4009,mkNM8，kNV5.46基本组合：用于承台设计及桩身配筋，计算公式为：活载恒载4.17.035.1S。第一组：kNF3.3587,mkNM3.15，kNV3.53第二组：kNF3.5211,mkNM5.11，kNV2.64准永久组合：用于桩基沉降验算，计算公式为：活载恒载7.00.1qS。第一组：kNF4.2645,mkNM3.11，kNV5.74第二组：kNF1.3846,mkNM2.8，kNV6.47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mh94.130.194.12。取承台厚度为1.0m，承台埋深为1.94m，则桩长mh0.11。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：pipkskukAqlquQQQpksiksikq为桩侧第i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①②-1②-2③-1③-1④-1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)/(kpasikq3030578870220pkq为极限端阻力标准值，由《规范》表5.3.5-2得：kpapkq6000。桩极限承载力标准值：kpaAqlquQQQpipkskukpksik23964.06000)0.122009.27040.38845.25706.330(4.042根据《规范》5.2.2：单桩承载力特征值ukaQKR1，K为安全系数，取K=2。得：kpaRa11982396214．确定桩数和承台底面尺寸4.1①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：5.21.111988.27421.1nRF取n＝3根，桩中心距m2.13d4.1＝mSa，桩承台为等边三角形承台，桩位平面布置见附图。4.2②~12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：7.31.111981.40091.1nRF取n＝4根，取桩中心距m2.13d4.1＝mSa，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5.1①和13轴柱桩单桩承载力轴心竖向力作用下：kpaRnGFQakkk11984.948394.12.24.221208.2742，满足要求。偏心竖向力作用下2maxiykkkxxMnGFQkmx=948.4+27.027.0)94.1494.12(=1025.21.2aR=1437.6kpa，满足要求。5.2②~12轴柱桩单桩承载力轴心竖向力作用下kpaRnGFQakkk11981.1058494.14.24.2201.4009，满足要求。偏心竖向力作用下2maxiykkkxxMnGFQkmx=1058.1+27.047.0)94.15.461.0(=1090.31.2aR=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m0.1，保护层为mm50，则mh95.00，混凝土强度等级为C25，混凝土的抗拉强度为2/19.1mmNft，采用对称配筋，钢筋选用HRB335级，2/300mmNfy。取荷载基本组合：3587.30kNF，m15.28kNM，53.27kNVkNnFN8.1195330.3587kNxxMnFNjy5.12807.027.0)94.127.5328.15(8.119522maxmaxmkNcsNMa6.523)4.0434.1(35.1280)43(3max2603.20419503009.0106.5239.0mmhfMAys选用7B20@150钢筋，24.2199mmAs6.2②~12轴柱桩承台受弯计算取荷载基本组合：kN34.2115F，mkN5.11M，64.18kNVkNnFN8.1302434.5211kNxxMnFNjy3.13477.047.0)94.118.645.11(8.130222maxmaxmkNxNxNMiiiy8.10774.03.134722max26042029503009.0108.10779.0mmhfMAys选用B20@150钢筋，22.5027mmAs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：00000)]()([2hfahabFthpxcyycxl柱边到最近桩边的水平距离：max2.00，may3.00。冲垮比：x0=00hax=0.21，y0=00hay=0.32冲切系数：04.22.021.084.02.084.00xx，62.12.032.084.02.084.00yy094.0)800950(800200095.011hp承台抗冲切承载力：kNhfahabthpxcyycx9.708395.01190994.0)2.06.0(62.1)3.06.0(04.22)]()([200000kNkNFl9.708330.3587，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：01111112tan)2(hfacNthpl，顶部角桩：02122122tan)2(hfacNthpl从角桩内边缘至承台外边缘距离：mc07.11，mc04.12承台变阶处相交点至角桩内边缘水平距离：ma20.011，ma26.012；角桩冲跨比：11=011ha=0.21，12=012ha=0.27冲切系数：36.12.021.056.02.056.01111，19.12.027.056.02.056.01212承台抗冲切承载力:kNhfacothp7.206495.0119030tan994.0)20.007.12(36.12tan)2(0111111kNhfacothp6