基礎(chǔ)工程課程設(shè)計報告計算書

1、.基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計題目某賓館，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用柱下樁基礎(chǔ)， 首層柱網(wǎng)布置如附件所示，試按要求設(shè)計該基礎(chǔ)。（二）設(shè)計資料1. 場地工程地質(zhì)條件場地巖土層按成因類型自上而下劃分：1、人工填土層（ Q ml ）；2 、第四系沖積層（ Q al ）；3、殘積層（ Q el ）；4、白堊系上統(tǒng)沉積巖層 (K2)。各土（巖）層特征如下：1）人工填土層（ Q ml ）雜填土：主要成分為粘性土，含較多建筑垃圾（碎磚、碎石、余泥等）。本層重度為 16kN/m 3 。松散為主，局部稍密，很濕。層厚1.50m 。2）第四系沖積層（ Q al ）-1 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黑，可塑，含細(xì)砂

2、及少量碎石。該層層厚3.50m 。其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值為： =44.36% ；= 1.65 g/cm 3 ；e= 1.30 ；IL= 1.27 ；Es= 2.49MPa ；C= 5.07kPa ， = 6.07 °。承載力特征值取 f ak=55kPa 。-2 粉質(zhì)粘土：灰、灰黑色，軟塑狀為主，局部呈可塑狀。層厚2.45m 。專業(yè)資料.其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值為： = 33.45% ；= 1.86 g/cm 3 ；e= 0.918;I L=0.78;Es=3.00Mpa ；C=5.50kPa ， =6.55 °。-3 粉質(zhì)粘土：褐色，硬塑。該層層厚3.4m 。其主要物理

3、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值為： = 38.00%3L。； = 1.98 g/cm； e= 0.60;I =0.20; Es=10.2MPa3）第四系殘積層（ Q el ） -1 粉土：褐紅色、褐紅色間白色斑點；密實，稍濕 -濕。該層層厚 2.09m 。其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值為： = 17.50% ；= 1.99 g/cm 3；e= 0.604 ；IL=0 0.24 ； Es=16.5MPa;C= 41.24kPa; = 22.63 °。4）基巖白堊系上統(tǒng)沉積巖層(K2)本場地揭露巖層為白堊系上統(tǒng)沉積巖層, 巖性以粉砂巖為主。 根據(jù)巖石風(fēng)化程度的不同將本區(qū)巖石劃分為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化巖、微風(fēng)化巖。-

4、1 強(qiáng)風(fēng)化層：褐紅色。厚度多在 3.50 5.50m 之間，平均為 4.0m 。其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值為： = 2.30 g/cm 3 ； Es=100.0MPa 。本層取 1 個土樣，作標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗3 次，均在 20cm 出現(xiàn)標(biāo)貫錘反彈現(xiàn)象，擊數(shù) N=30 36 擊。 -2 中風(fēng)化層：褐紅色；巖質(zhì)較硬，節(jié)理、裂隙稍發(fā)育，巖芯多呈短柱狀，碎塊狀。厚度3.0m 。 Es=400.0MPa 。-3 微風(fēng)化層：褐紅色；巖石新鮮、堅硬，巖芯多呈長柱狀。 其飽和抗壓強(qiáng)度值30.60MPa 。專業(yè)資料.2. 場地水文地質(zhì)條件擬建場地已人工填土整平， 無明顯地表水體存在， 僅在陰雨天氣可在低洼處見少量地面

5、積水。 場地地基土中無明顯的含水層, 地下水主要為儲存在雜填土中的上層滯水， 補(bǔ)給來源為生活用水及大氣降水。經(jīng)觀測，本場地地下水靜止水位標(biāo)高在 11.3011.89m 之間。3. 上部結(jié)構(gòu)資料上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，底層柱布置及上部結(jié)構(gòu)傳至±0.00m 的荷載條件如附件。所有底層柱截面尺寸均為600mm ×600mm 。柱子的混凝土強(qiáng)度等級為 C30 。（三）設(shè)計內(nèi)容（ 1）確定樁型、樁長；（ 2）確定單樁或基樁豎向承載力；（ 3）確定樁數(shù)、承臺尺寸及建筑物的樁基礎(chǔ)平面布置；（ 4）樁基礎(chǔ)承載力驗算；（ 5）承臺及連梁設(shè)計計算；（ 6）樁沉降驗算；（ 7）繪制施工圖（

6、包括基礎(chǔ)平面布置圖、 樁的布置及承臺平面圖、樁基礎(chǔ)剖面圖、承臺配筋圖、樁配筋圖、施工說明等） 。（四）設(shè)計依據(jù)專業(yè)資料.（ 1）JGJ94-2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范（ 2）制圖標(biāo)準(zhǔn)等其它規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)。（五）設(shè)計要求（ 1）設(shè)計符合施工圖設(shè)計深度要求。（ 2）計算書要求：書寫工整、數(shù)字準(zhǔn)確、圖文并茂，任務(wù)書隨計算書裝訂。（ 3）制圖要求：所有圖線、 圖例尺寸和標(biāo)注方法均應(yīng)符合新的制圖標(biāo)準(zhǔn)，圖紙上所有漢字和數(shù)字均應(yīng)書寫端正、 排列整齊、筆畫清晰，中文書寫為長仿宋字。（ 4）圖紙規(guī)格： A2 ；計算書： A4 。（ 5）設(shè)計時間： 1.5 周。任務(wù)書附件：（ 1）上部結(jié)構(gòu)底層柱網(wǎng)平面布置圖（

7、2）恒載作用下底層柱底的荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值（ 3）活載作用下底層柱底的荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值專業(yè)資料.基礎(chǔ)工程課程設(shè)計計算書1.設(shè)計資料1.場地工程地質(zhì)條件建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學(xué)指標(biāo)見表1.1表 1.1 地基各土層物理，力學(xué)指標(biāo)層底埋c土層層厚(kN/ m)3eI LESf ak土層名稱深o（ m）(kpa)(Mpa)(kpa)編號(（ m ） -1 -2 -3 -1人工填土1.501.5016淤泥質(zhì)粉5.003.5016.31.301.275.076 072.4955質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土7.452.4518.20.9180.785.506.553.00粉質(zhì)粘土10.853.4019.40.6

8、00.2010.2粉土12.942.0919.50.6040 41.2422.6316.50.24風(fēng)化層>12.9422.5100.01.2 荷載組合對 28 根樁荷載進(jìn)行組合，根據(jù)荷載大小把柱分成2 組，第一組為和13軸，第二組為 12 軸。取各樁的最不利荷載，結(jié)果如下：標(biāo)準(zhǔn)組合：用于進(jìn)行樁的承載力計算，計算公式為：Sk1.0恒載1.0活載 。第一組： F2742.80kN , M11.10kN m， V72.9kN第二組： F4009.1kN , M8kNm ， V46.5kN基本組合：用于承臺設(shè)計及樁身配筋， 計算公式為： S1.35恒載0.71.4活載 。第一組： F3587.3

9、kN , M15.3kN m， V53.3kN專業(yè)資料.第二組： F5211.3kN , M11.5kN m ， V64.2kN準(zhǔn)永久組合：用于樁基沉降驗算，計算公式為：Sq1.0恒載0.7活載 。第一組： F2645.4kN , M11.3kNm ， V74.5kN第二組： F3846.1kN , M8.2kNm ， V47.6kN2. 樁型選擇和持力層確定根據(jù)施工場地、 地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，采用預(yù)制混凝土管樁。樁邊長取 400mm ×400mm 。選擇第層風(fēng)化層作為樁端持力層，樁端全斷面進(jìn)入持力層1.0m （>2d ）樁入土深度為 h12.941.013.94m

10、。取承臺厚度為 1.0m，承臺埋深為 1.94m ，則樁長 h11.0m。3. 確定單樁承載力根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008 ）：用經(jīng)驗參數(shù)法確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值： QukQskQpkuqsik l iqpk Apqsik 為樁側(cè)第 i 層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值。 由規(guī)范表 得各層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值如表3.1表 3.1 各層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值土層編號-1-2-1-1-1土層名稱人工填土淤泥質(zhì)粉粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土粉土強(qiáng)風(fēng)化層質(zhì)粘土qsik /( kpa )3030578870220專業(yè)資料.qpk 為極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，由規(guī)范表得： qpk6000 kpa 。樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：Q

11、ukQsk Qpkuqsik l i qpk Ap40.4(303.06572.45883.40702.092201.0)60000.422396kpa根據(jù)規(guī)范 5.2.2 ：單樁承載力特征值 Ra1Quk ，K 為安全系數(shù)， 取 K=2 。K得： Ra1 23961198kpa24確定樁數(shù)和承臺底面尺寸4.1 和 13 軸柱樁數(shù)和承臺的確定取最大軸力組合的荷載F=2742.8kN初步估算樁數(shù) ,考慮偏心受壓，取調(diào)整系數(shù)為1.1，即：nF1.12742.81.12.5R1198取 n3 根，樁中心距Sa1.4m 3d1.2m ，樁承臺為等邊三角形承臺，樁位平面布置見附圖。4.2 12 軸柱樁數(shù)

12、和承臺的確定取最大軸力組合的荷載 F=4009.1kN初步估算樁數(shù) ,考慮偏心受壓，取調(diào)整系數(shù)為1.1，即：nF1.14009.1 1.13.7R1198取 n 4 根，取樁中心距 Sa1.4m 3d1.2m ，樁心距承臺力緣取 500mm ，承臺底面尺寸為2400mm ×2400mm ，樁位平面布置見附圖。5. 樁基承載力驗算5.1 和 13 軸柱樁單樁承載力專業(yè)資料.軸心豎向力作用下：2742.812.42.21.94FkGk20Qk2948.4Ra 1198kpa，滿足要求。n3偏心豎向力作用下QkmxFkGkM ykx maxnxi2=948.4+(12.4491.94) 0

13、.7 = 1025.2<1.2Ra =1437.6kpa ，滿足要求 。20.725.2 12 軸柱樁單樁承載力軸心豎向力作用下QkFk Gk4009.1 20 2.4 2.4 1.94n1058.1 Ra 1198kpa，滿足要求。4偏心豎向力作用下Fk GkM xmaxQkmxykxi2n=1058.1+(0.146.51.94) 0.7= 1090.3<1.2 Ra =1437.6kpa ，滿足要求。40.726. 承臺受彎計算6.1 和 13 軸柱樁承臺受彎計算承臺厚度 1.0m ，保護(hù)層為 50mm，則 h00.95m ，混凝土強(qiáng)度等級為C25 ，混凝土的抗拉強(qiáng)度為 ft

14、1.19N / mm2 ，采用對稱配筋，鋼筋選用 HRB335 級，f y300N / mm2。取荷載基本組合： F3587.30kN ， M15.28kN m ，V53.27kNF3587.301195.8kNN3n專業(yè)資料.N maxFM y xmax1195.8(15.2853.27 1.94) 0.71280.5kNnx j220.72MN max( sa3 c)1280.5 (1.430.4) 523.6kN m3434M523.61062041.3mm2As0.9 f y h00.9 300950選用 7B20150 鋼筋， As2199.4mm26.2 12 軸柱樁承臺受彎計算取

15、荷載基本組合： F5211.34kN ， M11.5kNm ， V 64.18kNNF5211.341302.8kNn4N maxFM y xmax1302.8(11.5 64.18 1.94)0.7nx j240.721347.3kNM yNi xi2Nmax xi21347.3 0.41077.8kN mM6As1077.8 104202mm20.9 f y h00.9300950選用 B20150鋼筋， As5027.2mm27. 承臺抗沖切驗算7.1 和 13 軸柱樁承臺抗沖切驗算柱對承臺的沖切驗算：根據(jù)規(guī)范：承臺受柱沖切的承載力可按以下公式計算：Fl20 x ( bca0 y )0

16、y ( hca0 x ) hp f t h0柱邊到最近樁邊的水平距離： a0 x0.2m ， a0 y 0.3m 。沖垮比：0 x = a0 x =0.21 ， 0 y = a0 y=0.32h0h0專業(yè)資料.沖切系數(shù)：0.840.842.04 ，0.840.840 x0.2 0.21 0.20 y0.21.62xy0.32 0.2hp110.95(950800)0.0942000800承臺抗沖切承載力：2 0x (bc a0 y )0 y (hca0 x ) hp ft h02 2.04(0.60.3)1.62(0.60.2)0.99411900.957083.9kNFl 3587.30kN

17、7083.9kN ，滿足要求。角樁對承臺的沖切驗算：根據(jù)規(guī)范：三樁三角形承臺受角樁沖切的承載力可按以下公式計算：底部角樁： N l11 (2c1a11 )hp tan1 f t h0 ，2頂部角樁： N l12 (2c2a12 )hp tan2ft h02從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣距離：c11.07m ， c2 1.04m承臺變階處相交點至角樁內(nèi)邊緣水平距離： a110.20m ， a120.26m ；角樁沖跨比：11 = a11=0.21 ， 12 = a12=0.27h0h0沖切系數(shù)： 110.560.561.36，0.20.210.211120.560.561.190.20.270.212

18、承臺抗沖切承載力 :11 ( 2c1a11 )hp tan 1 f t h021.36(21.070.20)0.994 tan 30 o 1190 0.95 2064.7kN12 ( 2c2a12 )hp tan 2 ft h021.19(21.040.26)0.994 tan 30 o 1190 0.95 1806 .6kN專業(yè)資料.，滿足要求。N lN max1280.5kN1806.6kN2064.7kN7.2 12 軸柱樁承臺抗沖切驗算柱對承臺的沖切驗算：根據(jù)規(guī)范：柱下矩形獨立承臺受柱沖切沖切承載力可按以下公式計算： Fl 2 0 x ( bca0 y )0 y (hca0 x ) h

19、p ft h0柱邊到最近樁邊的水平距離：a0 x0.2m ， a0 y0.2m 。沖垮比：0 x = a0 x=0.21 ， 0 y = a0 yh0=0.21h0沖切系數(shù)：0 x0.840.842.04 ， 0 y0.840.842.040.2 0.210.20.20.210.2xy受沖切承載力截面高度影響系數(shù)：hp110.95 (950800) 0.0942000800承臺抗沖切承載力：2 0 x (bca0 y )0 y ( hca0x ) hp ft h02 2.04(0.60.2)2.04(0.60.2)0.99411900.957335.6kNFl5211.34kN7335.6kN

20、 ，滿足要求。角樁對承臺的沖切驗算：根據(jù)規(guī)范：承臺受角樁沖切的承載力可按以下公式計算：N la1 y1 y c1a1x1xc2hp ft ho22從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣距離：c1 c20.7m ，承臺變階處相交點至角樁內(nèi)邊緣水平距離：a1x a1 y 0.2m ，角樁沖跨比：0 x = 0 y = a0 x=0.21h0沖切系數(shù)： 1 x0.560.561 y0.211.36x0.20.2專業(yè)資料.1 xc2a1 y1yc1a1 xhp ft ho220.21.360.70.211900.952445.2kN1.36 0.70.99422N l，滿足要求。N max 1347.3kN 244

21、5.2kN8. 承臺斜截面抗剪驗算8.1 和 13 軸柱樁承臺斜截面抗剪驗算根據(jù)規(guī)范：承臺斜截面受剪承載力可按以下公式計算：Vhsf tb0h0柱邊到最近樁邊的水平距離：ax0.2m， ay0.3m。剪垮比：x = ax=0.21<0.3 ，取 x =0.3； y = ay=0.32h0h0剪切系數(shù)：1.751.751.35 ，1.751.75xx10.3 1yy11.320.32 11 / 41 / 4受剪切承載力截面高度影響系數(shù)：800800hsh00.958950對于 -截面： b00.5 0.4040.8080.52.212mhs x ft b0 h00.958 1.351190

22、 2.212 0.953234.11kN對于 -截面： b0(0.2890.289 0.7) 22.556mhs x ft b0 h00.958 1.3211902.556 0.953654.02kN,V 2N max 2 1280.5kN 2561.0kN 3234.11kN 3654.02kN 滿足要求。8.2 12 軸柱樁承臺斜截面抗剪驗算根據(jù)規(guī)范：承臺斜截面受剪承載力可按以下公式計算：專業(yè)資料.Vhsf tb0h0柱邊到最近樁邊的水平距離：ax0.2m， ay0.2m 。剪垮比：x =y = ax=0.21<0.3，取 x =0.3h0剪切系數(shù)：1.751.751.35，xy10

23、.31x1 / 41 / 4800800受剪切承載力截面高度影響系數(shù)：hs0.958h0950hs x ft b0 h00.9581.3511902.40.953508.98kN由于承臺截面對稱：21347.3kN,V 2N max2694.6kN 3508.98kN滿足要求。9. 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計9.1 樁身配筋計算預(yù)制樁的樁身混凝土強(qiáng)度等級選用C30 ，鋼筋選用 HRB335 級，樁頂軸壓力應(yīng)符合下列規(guī)定：N maxc f c ApsN maxFM y xmax1302.8 (0.1764.18 1.94) 0.7 1347.3kNnx j24 0.72計算樁身軸線抗壓強(qiáng)度時，一般不考慮壓屈影

24、響，取1 ；對于預(yù)制樁，樁基施工工藝系數(shù)c0.8；C30 混凝土f c=14.3N/ mm2c f c Aps10.8 14.3 1060.40.4 1830.4kN 1347.3kN樁身軸承載力滿足要求。故按構(gòu)造配筋，選取8B14， As 1231mm2 。9.2 樁身構(gòu)造設(shè)計箍筋選用 A8 的鋼筋，間距 200mm ，距樁頂 2m 范圍內(nèi)箍筋加密，間距為專業(yè)資料.100m，樁身主筋混凝土保護(hù)層厚30mm 。10.連梁設(shè)計根據(jù)規(guī)范：連梁寬度不宜小于250mm ，其高度可取承臺中心距的1/101/15, 且不宜小 400mm 。 ( 1 1 )7200480 720mm，取連梁高度1015h=

25、500mm ，寬度 b=300mm 。按構(gòu)造配筋，選取8B14， As1231mm2 。箍筋選取 A8200mm 。11.樁樁沉降驗算由于樁的埋深為 13.94m ，故樁沉降由 13.94m 處往下計算。根據(jù)規(guī)范，采用等效作用分層總和法計算其最總沉降量。計算地基土的自重壓力：地下水位以上：c1 16 1.516.33.518.22.45 19.43.4 19.5 1 211.1kPa ；地下水位以下：c2 (19.5 10)1.09(22.510)1.022.9kPa ；總的自重應(yīng)力：cc1c2234.0kPa ?；A(chǔ)的自重應(yīng)力：地下水位以上：p12011 .85237kPa ；地下水位以下：

26、p220(13 .9411.85 ) 41.8kPa ；總的應(yīng)力 pp1p 2278 .8kPa 。（ 1）和 13 軸樁：三角形承臺的面積為3.82 m2 把其等效為邊長為2m2m 的矩形專業(yè)資料.附加應(yīng)力 p0F G'AcZ(m)c (kPa)0234.01.0246.52.0259.03.0271.54.0284.82645.4203.821.94520.2kPa3.82211.1lzz0 (kPa)bbP100.250130.110.50.232120.711.00.17591.011.50.12263.512.00.08443.7z在 Z=4.0m處，c43.70.1540.

27、2 ，所以本基礎(chǔ)取 Z=4m 計算沉降量。284.0Zlz平均附i Zii zii 1 zz 1EsiSiP0（ m）bb4( m)(MPa )Ei加應(yīng)力(izii 1 zi 1)系數(shù) i0100.25000-1.010.0.24480.24480.24481005.09452.011.00.22520.45040.20561004.2783.011.50.19910.59730.14691003.0574.012.0.17460.69840.10114000.5260所以 S5.0944.2783.0570.52612.955mm根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008 ），可得沉降計算如下：se s'4n zi izi 1 i 1e PoEsii 1專業(yè)資料.E sAi520.2(5.0944.2783.057 0.526)Ai520.25.094520.2 4.278520.2 3.057520.2 0.526Esi10010010040089.14MPa40MPa取沉降經(jīng)驗系數(shù)0.40。nbnBc21.73 ，Lc32由 Sa1.43.5， l1127.5， Lc21，得：d0.4d0.4Bc2c00.059 ， c11.499 ， c27.380 ，