基礎(chǔ)工程-公式可用

1、基礎(chǔ)工程-公式可用基 礎(chǔ) 工 程 課 程 設(shè) 計(jì)指導(dǎo)老師：彭雄志班 級(jí)：10級(jí)土木四班姓 名：武萍學(xué) 號(hào)：2013年5月目 錄一、工程概況和設(shè)計(jì)任務(wù).1 工程概況.1 設(shè)計(jì)任務(wù).2 地勘資料.2 設(shè)計(jì)依據(jù).5二、無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì).5 基本荷載組合.5 確定基底埋深及持力層.5 基底尺寸初步設(shè)計(jì).6 地基承載力及偏心距驗(yàn)算.6 地基變形驗(yàn)算.6 確定基底高度及尺寸.7 施工設(shè)計(jì).7三、擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì).7 設(shè)計(jì)荷載.7 確定基底埋深及持力層.7 基底尺寸初步設(shè)計(jì).8 地基承載力及偏心距驗(yàn)算.8 擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì).9 地基穩(wěn)定性驗(yàn)算.11 擴(kuò)展基礎(chǔ)施工設(shè)計(jì).12四、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì).12 設(shè)計(jì)荷載.12 確定持

2、力層及承臺(tái)尺寸.13 初步設(shè)計(jì)樁數(shù)目.13 計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值.13 計(jì)算樁頂荷載.15 承臺(tái)受沖切承載力驗(yàn)算.15 承臺(tái)受剪計(jì)算.16 承臺(tái)受彎計(jì)算.16 樁基礎(chǔ)施工方案.17附圖一 擴(kuò)展基礎(chǔ)平面布置圖.18附圖二 擴(kuò)展基礎(chǔ)施工圖.19附圖三 樁基礎(chǔ)平面布置圖.20附圖四 樁基礎(chǔ)施工圖.211414一、工程概況和設(shè)計(jì)任務(wù) 工程概況某裝配車間采用單層鋼筋混凝土排架承重結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)跨度24m，柱距6m，車間內(nèi)有2對(duì)30噸中級(jí)工作制橋式吊車。建筑平面圖見(jiàn)圖2-1。規(guī)定室內(nèi)地面標(biāo)高為±，相當(dāng)于黃海高程，室外地面標(biāo)高為，柱頂標(biāo)高為，軌頂標(biāo)高為。圖1-1 裝配車間平面圖 /mm 柱子編

3、號(hào)為（1）（20），根據(jù)布置的位置和功能來(lái)分，柱子的類別主要有邊柱z1、角柱z2及抗風(fēng)柱z3三類。各柱在基礎(chǔ)頂面處的截面形狀為矩形，尺寸為： 圖1-2 基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸示意圖（單位：mm）邊柱z1： 長(zhǎng)´寬=1000´400mm；角柱z2： 長(zhǎng)´寬=1000´400mm；抗風(fēng)柱z3： 長(zhǎng)´寬=700´400mm；基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸如圖2-2，梁與柱之間的凈距為20mm，置于柱子外側(cè)的基礎(chǔ)頂面（淺基礎(chǔ)）或承臺(tái)（樁基礎(chǔ)）上。 設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)所給的某機(jī)械廠廠房的圖紙和地質(zhì)資料，要求對(duì)邊柱z2中的1號(hào)柱進(jìn)行地下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；完成尺寸計(jì)算、內(nèi)力驗(yàn)算

4、并繪制施工圖，安排施工方案和流程，達(dá)到施工要求?；A(chǔ)梁上的荷重（包括基礎(chǔ)梁自重）按30kn/m計(jì)算。各柱底位于室內(nèi)地面以下處，各柱在地面處的截面內(nèi)力取值如下：角柱 z2（橫向計(jì)算），荷載組合編號(hào)： l11 l12 地勘資料勘察工作按施工圖設(shè)計(jì)階段的要求進(jìn)行。共完成鉆孔6個(gè)，并結(jié)合鉆孔取原狀土樣x個(gè)進(jìn)行了室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)，場(chǎng)地處地面平坦。據(jù)鉆探揭露，各地層的情況如下：第層：人工填土。分布于場(chǎng)地表面，以灰黑色粉土為主，伴有碎磚，爐渣等雜物的填土層。厚約，結(jié)構(gòu)疏松，土質(zhì)不均，平均天然重度為m3。第層：粉質(zhì)粘土。呈棕紅色。除1#孔外各孔均有，厚度。硬塑可塑，土質(zhì)較均勻。第層：粘土。呈黃黑色，各孔均可見(jiàn)到，

5、沒(méi)有鉆透，據(jù)調(diào)查厚度在10m以上。土質(zhì)均勻，可塑硬塑。場(chǎng)區(qū)地下水屬潛水，初見(jiàn)水位在深處，穩(wěn)定水位在深處。地下水補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，水位隨季節(jié)變化，無(wú)侵蝕性。根據(jù)鉆探及室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)的情況分析，第層雜填土不宜用作建筑物地基。建議把基礎(chǔ)埋置在強(qiáng)度較高的第層粉質(zhì)粘土或第層粘性土中。其地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值分別為：第層：fk=200kpa， 第層：fk=220kpa鉆探點(diǎn)布置見(jiàn)圖1-3，地質(zhì)剖面見(jiàn)圖1-4，土工試驗(yàn)成果見(jiàn)表1-1，地質(zhì)柱狀圖略。 圖1-3 地質(zhì)鉆孔平面布置圖圖1-4 ii地質(zhì)剖面（m）表1-1 某機(jī)械廠裝配車間土工試驗(yàn)結(jié)果匯總表試樣編號(hào)取樣深度/m土的分類名稱天然含水量/%天然重度/kn/m3

6、比重天然孔隙比液限/%塑限/%塑性指數(shù)液性指數(shù)壓縮系數(shù)/mpa-1內(nèi)摩擦角粘聚力/kpa1孔-1粉土16°1-2粉質(zhì)粘土23°39-3粘土19°20-4粘土15°482孔-1粉質(zhì)粘土25°15-2粉質(zhì)粘土2116°55-3粘土18°41-4粘土16°123孔-1粉質(zhì)粘土20°154孔-1粉質(zhì)粘土<022°295孔-1粉質(zhì)粘土20°27-2粘土<016°516孔-1粉質(zhì)粘土20°56 設(shè)計(jì)依據(jù)本次課程設(shè)計(jì)的依據(jù)為本課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)和相關(guān)規(guī)范。gb50007-

7、2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范； gb50010-2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范；jgj 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范。二、無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)確定無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的埋深及持力層根據(jù)地勘報(bào)告，層土土質(zhì)疏松，不適合作為持力層。層土土質(zhì)較為密實(shí)、均勻，且厚度較大，不宜再向下尋找持力層，故選取層土作為持力層。且考慮無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)埋深較深,因此，基礎(chǔ)計(jì)算埋深初擬為(以室外地面標(biāo)高為基準(zhǔn)線)，在地下水位以上。圖2-1 基礎(chǔ)受力示意圖基底尺寸初步設(shè)計(jì)(1)先按中心荷載初算。 計(jì)算粘土地基承載力特征值。據(jù)粉質(zhì)粘土層，查表得承載力修正系數(shù)。 基礎(chǔ)埋深范圍土的重度先假設(shè)基底寬度不大于3m，粘土地基承載力特征值： 中心荷載

8、作用基礎(chǔ)底面積：（2）考慮偏心荷載不利影響,取。采用矩形基礎(chǔ)，由于基底的最小尺寸為,故不需要對(duì)再進(jìn)行寬度修正。 地基承載力及偏心距驗(yàn)算 豎向力：彎 矩： 經(jīng)驗(yàn)算，滿足要求。因此基底選用。 由于該地層處不存在軟弱下臥層，所以無(wú)需進(jìn)行軟弱下臥層承載力驗(yàn)算。 地基變形驗(yàn)算 由于該建筑屬一般工業(yè)建筑，在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)中屬于丙級(jí)。由地基規(guī)范知，該地基在可不作地基變形計(jì)算設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物范圍。而且其地基承載力特征值大于130kpa,所以可不進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。確定基礎(chǔ)高度以及構(gòu)造尺寸 采用c15混凝土200kpa<pk<<300kpa ,為滿足基礎(chǔ)構(gòu)造要求，從兩個(gè)方向確定基礎(chǔ)高度。

9、 因此，取。無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)埋深d=,其構(gòu)造如下圖所示：圖2-2 無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)布置圖施工設(shè)計(jì)施工時(shí)，由于基礎(chǔ)埋深較淺，不需降水?；娱_(kāi)挖時(shí)，可采取必要的支護(hù)措施。若遇到與地質(zhì)勘察資料差別較大的土層，則需根據(jù)實(shí)際土體情況，對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行修正。三、擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)荷載：對(duì)于擴(kuò)展基礎(chǔ)，采用如下荷載： 確定基礎(chǔ)埋深與持力層。根據(jù)地勘報(bào)告，層土土質(zhì)疏松，不適合作為持力層。層土土質(zhì)較為密實(shí)、均勻，且厚度較大，不宜再向下尋找持力層，依然選取層土作為持力層以室外地面標(biāo)高為基準(zhǔn)線。基礎(chǔ)計(jì)算埋深初擬為(以室外地面標(biāo)高為基準(zhǔn)線)，基底位于地下水位以上。 基礎(chǔ)底面尺寸初步設(shè)計(jì) (1)先按中心荷載初算。 計(jì)算粘土地基承載

10、力特征值。據(jù)粉質(zhì)粘土層，查表得承載力修正系數(shù)。 基礎(chǔ)埋深范圍土的重度先假設(shè)基底寬度不大于3m，粘土地基承載力特征值：。 中心荷載作用基礎(chǔ)底面積：（2）考慮偏心荷載不利影響,取。采用矩形基礎(chǔ)，由于基底的最小尺寸為3m，故不需要對(duì)再進(jìn)行寬度修正。 地基承載力及偏心距驗(yàn)算 豎向力：因此： 經(jīng)驗(yàn)算，滿足要求。因此基底選用。 擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1.計(jì)算基底凈反力：在計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)力、確定基礎(chǔ)高度、進(jìn)行配筋等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，采用承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合。 2. 確定基礎(chǔ)高度初步擬定，按地基規(guī)范要求，鋪設(shè)墊層時(shí)保護(hù)層厚度不小于因此假設(shè)鋼筋重心到混凝土外表面的距離為，故鋼筋的有效高度為?？箾_切破環(huán)驗(yàn)算公

11、式為首先計(jì)算。如圖3-1所示。因?yàn)?，所以?偏安全地取，則有因，故。基礎(chǔ)混凝土采用c30，其， 故能夠滿足抗沖切承載力的要求。3.內(nèi)力計(jì)算： 臺(tái)階的高寬比為： ，且偏心距。圖3-1 擴(kuò)展基礎(chǔ)布置圖因此，取控制截面在柱邊處： 4.抗彎鋼筋設(shè)置采用hpb335級(jí)鋼筋，其fy=310mpa。沿長(zhǎng)邊方向，,寬度3000mm,按梁進(jìn)行配筋?？傻?選用.（鋼筋總面積為3053mm²）。故實(shí)際的，大于原先假定的，故上述配筋滿足要求。沿短邊方向，鋼筋通常布置與長(zhǎng)邊鋼筋之上，并假設(shè)采用直徑14cm的鋼筋，寬度3600mm,按梁進(jìn)行配筋，可得:采用，鋼筋總面積3388mm2 地基穩(wěn)定性驗(yàn)算大多數(shù)基礎(chǔ)在設(shè)

12、計(jì)時(shí)不做穩(wěn)定性檢算，本單層工業(yè)廠房滿足穩(wěn)定性要求，不做需做穩(wěn)定性檢算。 淺基礎(chǔ)施工方案1.建筑定位：根據(jù)房屋建筑的布置由建筑總平面圖確定。宜先確定主軸線然后逐步進(jìn)行細(xì)部定位。2.基礎(chǔ)放線：在不受施工影響的地方設(shè)置基線和水準(zhǔn)點(diǎn)，布置測(cè)量控制網(wǎng)。根據(jù)軸線，放出基槽開(kāi)挖的邊線?？紤]到上步填土層，故采用適當(dāng)放坡，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖實(shí)際調(diào)整，但不宜過(guò)大。3.土方開(kāi)挖：由于設(shè)計(jì)地面高于實(shí)際地面，故開(kāi)挖的土方宜在周圍堆積保留，由于基坑小而數(shù)量多且基坑較淺，故宜分組人工開(kāi)挖。4.基槽驗(yàn)收：開(kāi)挖完成后由勘察、設(shè)計(jì)、施工人員共同進(jìn)行。檢查槽平面位置、斷面尺寸、底部高程等是否符合要求。特別注意是否有古河道、古墓穴等地基土

13、異常情況，并做好記錄。5.基礎(chǔ)施工：驗(yàn)槽完成后應(yīng)及時(shí)施做墊層，防止水對(duì)基地土擾動(dòng)和浸泡，然后再墊層上定出基礎(chǔ)的外邊線。然后支側(cè)模板，放置鋼筋，最后澆注混凝土，澆注前進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收。6.基槽回填：基礎(chǔ)施工完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填?；靥顟?yīng)時(shí)與地下管線的埋設(shè)等工作統(tǒng)籌安排。最后進(jìn)行壓實(shí)。就此開(kāi)始上部主體結(jié)構(gòu)的的施工。7.主要施工機(jī)具：鐵鏟等人工挖土器具、卷尺、測(cè)量?jī)x器。挖掘機(jī)、推土機(jī)、卡車、吊車?；炷翑嚢杵鳌⒒炷凉捃?、振搗器、模板。四、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)荷載對(duì)1號(hào)柱，其設(shè)計(jì)荷載為： 確定樁端持力層及承臺(tái)尺寸根據(jù)地質(zhì)資料選用低承臺(tái)確定承臺(tái)埋深(相對(duì)于外部地面)。并初步選定采用鋼筋混凝土預(yù)制方樁，樁的截

14、面尺寸選為350mm×350mm,根據(jù)2#-1粉質(zhì)黏土層的液性指數(shù),壓縮性指數(shù)，可見(jiàn)該粉質(zhì)黏土層從上到下的該土層屬于硬塑的低壓縮性土，可作為持力層，樁端進(jìn)入持力層的深度，對(duì)于黏性土不宜小于2d,故選用樁長(zhǎng)6m?；炷吝x用：c30混凝土，鋼筋選用：級(jí)鋼筋，。 確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值quk 采用公式 ，, 深度修正：， ， 初步估算樁的數(shù)目 1.初步確定樁的數(shù)目：由于樁的布置和樁數(shù)還未知，先不考慮承臺(tái)效應(yīng)和群樁效應(yīng)計(jì)算單樁承載力特征值，確定樁數(shù)時(shí)，由于承臺(tái)尺寸沒(méi)有確定，可先根據(jù)單樁承載力和上部結(jié)構(gòu)物荷載初步估算確定，中心荷載時(shí)， 因此，取n=4，即采用4根樁。2. 確定樁位布置和確

15、定承臺(tái)尺寸： 樁在平面上采用行列式布置，樁的最小中心距 。取x方向中心距為,y方向中心距為.取承臺(tái)邊緣至邊樁的中心距離為，承臺(tái)至邊樁的外緣的距離為>，滿足相關(guān)的規(guī)定。樁的布置與承臺(tái)的尺寸如圖所示： 圖4-1 樁基布置圖3. 計(jì)算考慮群樁效應(yīng)下的基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值r并驗(yàn)算 式中：（1）求系數(shù) ， 樁周圍粘性土，用內(nèi)插法查得：（2） 求系數(shù)承臺(tái)底地基土凈面積:承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積：承臺(tái)外區(qū)凈面積：由表5-21查得4. 求r 由于承臺(tái)埋深，不考慮地基承載能力的承臺(tái)寬度的修正，則有：5. 驗(yàn)算考慮承臺(tái)土重荷群樁效應(yīng)下的樁數(shù) 承臺(tái)及其土重 所以設(shè)置4根可以滿足承載力的要求。 計(jì)算樁頂荷載取承臺(tái)及其上土

16、的平均重度，則樁頂平均豎向力為： 由于埋深h=，可見(jiàn)上述計(jì)算方法適用。 樁頂水平力, 水平力和豎向力的合力與鉛垂線的夾角為： ，故可以不驗(yàn)算基樁的水平承載。 承臺(tái)受沖切承載力驗(yàn)算 設(shè)計(jì)承臺(tái)厚度取為700m，沖切破壞椎體的有效高度為,則 ，滿足中等直徑樁深入承臺(tái)的尺寸（50mm）的要求，同時(shí)滿足承臺(tái)地面的最小混凝土保護(hù)層的厚度（70mm)的要求。1.柱邊沖切。 ，取 滿足要求2. 角樁向上沖切驗(yàn)算 ， 取 承臺(tái)受剪計(jì)算 ,有效高度 ,取故剪切系數(shù)：因，故可取，得滿足要求。 承臺(tái)受彎計(jì)算選用，則，沿平行軸方向均勻布置。沿y方向，選用直徑14mm。 選用，則，沿平行軸方向均勻布置。 樁基施工方案1.樁基礎(chǔ)施工方案樁施工采用靜壓沉入方式。2