基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）設(shè)計(jì)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(jì)該基礎(chǔ)。（二）設(shè)計(jì)資料1. 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件場(chǎng)地巖土層按成因類型自上而下劃分： 1、人工填土層（ Qml）； 2、第四系沖 積層（Qal）; 3、殘積層（Qel）; 4、白堊系上統(tǒng)沉積巖層（&）。各土（巖）層特征如下：1）人工填土層（ Qml） 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（ Qal） -1 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黑，可塑，含細(xì)砂及少量

2、碎石。該層層厚3.50m。其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值為：爐44.36%; p 1.65 g/cm3; e= 1.30; Il= 1.27;Es= 2.49MPa C= 5.07kPa 護(hù) 6.07°。承載力特征值取 fak=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=其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值為：= 33.45%;p= 1.86 g/cm3; e= 0.918;IL=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。其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值為：3= 38.00%;p= 1.9

3、8 g/cm3; e= 0.60;L=0.20; Es=10.2MPa3）第四系殘積層（ Qel） -1 粉土：褐紅色、褐紅色間白色斑點(diǎn);密實(shí)，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：併17.50%; p 1.99 g/cm3; e= 0.604; I l=00.24;Es=16.5MPa;C= 41.24kPa?= 22.63°。4）基巖白堊系上統(tǒng)沉積巖層 （K2） 本場(chǎng)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。 -1 強(qiáng)風(fēng)化層：褐紅色。厚度多在3.5（5.50m之間，平均為4.0m

4、=其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值為：p= 2.30 g/cm3;Es=100.0MPa本層取1個(gè)土樣，作標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)3次，均在20cm出現(xiàn)標(biāo)貫錘反彈現(xiàn)象，擊數(shù)N=3036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(jiān)硬，巖芯多呈長(zhǎng)柱狀。其飽和抗壓強(qiáng)度值30.60MPa。2. 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件擬建場(chǎng)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 見少量地面積水。場(chǎng)地地基土中無明顯的含水層 , 地下水主要為儲(chǔ)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(cè)，

5、本場(chǎng)地地下水靜止水位 標(biāo)高在11.30 11.89m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)傳至土0.00m的荷載條件如附件。所有底層柱截面尺寸均為600mmX 600mm。柱子的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30。（三）設(shè)計(jì)內(nèi)容（ 1）確定樁型、樁長(zhǎng)；（2）確定單樁或基樁豎向承載力；（3）確定樁數(shù)、承臺(tái)尺寸及建筑物的樁基礎(chǔ)平面布置；（ 4）樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算；（5）承臺(tái)及連梁設(shè)計(jì)計(jì)算；（6）樁沉降驗(yàn)算；（7）繪制施工圖（包括基礎(chǔ)平面布置圖、樁的布置及承臺(tái)平面圖、樁基礎(chǔ)剖 面圖、承臺(tái)配筋圖、樁配筋圖、施工說明等） 。（四）設(shè)計(jì)依據(jù)（1）JGJ94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范

6、（2）制圖標(biāo)準(zhǔn)等其它規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)。（五）設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)符合施工圖設(shè)計(jì)深度要求。（2）計(jì)算書要求：書寫工整、數(shù)字準(zhǔn)確、圖文并茂，任務(wù)書隨計(jì)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(zhǎng)仿宋字（4）圖紙規(guī)格：A2;計(jì)算書：A4。（ 5）設(shè)計(jì)時(shí)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（ 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)值基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書1.設(shè)計(jì)資料1.場(chǎng)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

7、.1表1.1地基各土層物理，力學(xué)指標(biāo)土層編號(hào)土層名稱層底埋深（m）層厚（m）3(kN/m)eIlc(kpa)(0)E (Mpa)f ak(kpa人工填土1.501.5016-1淤泥質(zhì)粉 質(zhì)粘土5.003.5016.31.301.275.076. 072.4955-2粉質(zhì)粘土7.452.4518.20.9180.785.506.553.00-3粉質(zhì)粘土10.853.4019.40.600.2010.2-1粉土12.942.0919.50.60400.2441.2422.6316.5風(fēng)化層>12.9422.5100.01.2荷載組合對(duì)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

8、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(jì)算，計(jì)算公式為：Sk 1.0恒載1.0活載。第一組：F 2742.80kN,M11.10kN m，V 72.9kN第二組：F 4009.1kN ,M 8kN m，V 46.5kN基本組合：用于承臺(tái)設(shè)計(jì)及樁身配筋，計(jì)算公式為：S 1.35恒載 0.7 1.4活載。第一組：F 3587.3kN ,M15.3kN m，V53.3kN第二組：F 5211.3kN ,M11.5kN m，V64.2 kN準(zhǔn)永久組合：用于樁基沉降驗(yàn)算，計(jì)算公式為：Sq1.0恒載0.7活載第一組：F 2645.4kN , M11.3kN m

9、，V74.5kN第二組：F 3846.1kN,M8.2kN m，V 47.6kN2樁型選擇和持力層確定根據(jù)施工場(chǎng)地、地基條件以及場(chǎng)地周圍環(huán)境條件，采用預(yù)制混凝土管樁。樁邊長(zhǎng)取 400mmX 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h 12.94 1.0 13.94m。取承臺(tái)厚度為1.0m,承臺(tái)埋深為1.94m,則 樁長(zhǎng) h 11.0m。3確定單樁承載力根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ94-2008 535:用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁極 限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：Quk Qsk Qpk uqJiqpkApqsik為樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值。由規(guī)

10、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(hào)-1-2-1-1-1土層名稱人工填土淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土粉土強(qiáng)風(fēng)化層qsik /(kPa)3030578870220qpk為極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，由規(guī)范表 得: qpk 6000kPa樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：Quk Qsk Qpk uqJi qpkAp24 0.4(30 3.06 57 2.45 88 3.40 70 2.09 220 1.0) 6000 0.42396kpa1根據(jù)規(guī)范單樁承載力特征值Ra Quk , K為安全系數(shù)，取K=2<K得：Ra1 2396 1198kpa4.確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺

11、寸4.1和13軸柱樁數(shù)和承臺(tái)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:n 匸 1.1R2742.811982.5取門=3根，樁中心距 Sa 1.4m 3d=1.2m，樁承臺(tái)為等邊三角形承臺(tái)，樁位平面布置見附圖4.212軸柱樁數(shù)和承臺(tái)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:n 匸 1.1R沁1.111983.7取門=4根，取樁中心距 Sa 1.4m 3d=1.2m，樁心距承臺(tái)力緣取 500mm,承臺(tái)底面尺寸為2400mmX 2400mm,樁位平面布置見附圖。5.樁基承載力驗(yàn)算5.1和

12、13軸柱樁單樁承載力軸心豎向力作用下：1F G 27428 20 2.4 2.2 1.94Qk Fk一k29484 & 119&pa，滿足要求n3偏心豎向力作用下FkGkMykx max2nXi=9484+(124 290794)0.7 =他込皿卄沏耳滿足要求5.212軸柱樁單樁承載力軸心豎向力作用下FkGk40091 20 2.4 2.4 1.94 “，廠，“ 、卄口由+Qk-10581Ra119 8kpa，滿足要求n4偏心豎向力作用下小Fk GkMyxx maxQkmx -2nxi=1058.1 + (0.1 46.5 1.94) 0.7 = 1090.3<1.2Ra

13、=1437.6kpa 滿足要求 4 0.726承臺(tái)受彎計(jì)算6.1和13軸柱樁承臺(tái)受彎計(jì)算承臺(tái)厚度1.0m，保護(hù)層為50mm，則h。0.95m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25,混凝土的抗拉強(qiáng)度為ft 1.19N / mm2，采用對(duì)稱配筋,鋼筋選用 HRB335級(jí),2y 300N / mm。取荷載基本組合：F 3587.30kN，M 15.28kN m，V 53.27kN匸空竺1195.8kNN maxF M yX max2 Xj1195.8(1528 5327 14)2 0.72071280.5kNAsN max /V(sa523.60.9 fyh01280.5(1.4 0.4)523.6kN m341

14、0622041.3mm0.9 300 950選用 7B20150l岡筋，As 2199.4mm26.212軸柱樁承臺(tái)受彎計(jì)算取荷載基本組合：F 5211.34kN , M 11.5kN m , V 64.18kN1302.8kNN max匚 MyXmx 1302.8 (11.5 64.18 嚴(yán) 0.7 i347.3kN nXj 2.04(0.6 0.3) 1.62(0.6 0.2)0.9944 0.72MyNixi 2Nmaxx 2 1347.3 0.4 1077.8kN mMA50.9 fyh。1077.8 1060.9 300 9504202mm2選用 B20150鋼筋，As 5027.2

15、mm27承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算7.1和13軸柱樁承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算柱對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算：根據(jù)規(guī)范5.9.7:承臺(tái)受柱沖切的承載力可按以下公式計(jì)算:Fl 2Ox (bca0y )0 y ( hca0x) hp ft h0柱邊到最近樁邊的水平距離：a°x 0.2m，a°y 0.3m。沖切系數(shù):hp沖垮比:0y0.840.840x2.04， 0yx 0.20.210.20.84y 0.20.840.32 0.21.621 0.952000 800(950 800)0.094承臺(tái)抗沖切承載力:2 0x(bca0y)0y (hca°x)1190 0.95 7083.9kN角樁對(duì)承臺(tái)的沖切

16、驗(yàn)算:根據(jù)規(guī)范5.9.8:三樁三角形承臺(tái)受角樁沖切的承載力可按以下公式計(jì)算:底占部角樁：Ni11 (2ci an) hp ta ng ft ho ，頂部角樁：Ni12 (2c2 ai2) hp tan- fthop 2從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣距離：G 1.07m， C2 1.04m承臺(tái)變階處相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣水平距離:a11 0.20m， a12 0.26m ；角樁沖跨比:12=0.27沖切系數(shù):11056直 1.36，n 0.20.210.212空鳴1.19120.20.27 0.2承臺(tái)抗沖切承載力11 (2c1a11)hp tanfth°p 21.36(21.070.20)0.9

17、94otan 3011900.952064.7kN12 (2C2a12)hp tanft h0p 21.19(21.040.26)0.994otan 3011900.951806.6 kNN, Nmax 1280.5kN1806.6kN2064.7 kN，滿足要求7.212軸柱樁承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算柱對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算：根據(jù)規(guī)范5.9.7:柱下矩形獨(dú)立承臺(tái)受柱沖切沖切承載力可按以下公式計(jì) 算：Fl 2 0x( bc a0y)0y(hc a0x) hp ft h0柱邊到最近樁邊的水平距離：a°x 0.2m，a°y 0.2m。沖垮比：0x=a0x =0.21，0y = a0y =0.2

18、1沖切系數(shù):0.840.840xx 0.20.210.2204 ,0y0.840.842.04y 0.2 0.21 0.2受沖切承載力截面高度影響系數(shù):hp1 0.95 (950 800)0.0942000 800hp ft h0承臺(tái)抗沖切承載力:2 0x(bc a0y )0y(hc a0x)2 2.04(0.6 0.2) 2.04(0.6 0.2)0.994 1190 0.95 7335.6kNFl 5211.34kN7335.6kN，滿足要求。角樁對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算:根據(jù)規(guī)范承臺(tái)受角樁沖切的承載力可按以下公式計(jì)算:Nla1y1x C221y C1a1x2hp ft ho從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊

19、緣距離：G C2 0.7m，承臺(tái)變階處相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣水平距離：a1x a1y 0.2m，角樁沖跨比:0x = 0y = a0x 一 =0.21Xh0沖切系數(shù):0.560.21.360.21 0.21x C2a1 y21y C1hp ft ho1.36 0.7 0221.36 0.70.994 1190 0.95 2445.2kNNl Nmax 1347.3kN2445.2kN，滿足要求。8承臺(tái)斜截面抗剪驗(yàn)算8.1和13軸柱樁承臺(tái)斜截面抗剪驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范承臺(tái)斜截面受剪承載力可按以下公式計(jì)算:hs f tb°h。柱邊到最近樁邊的水平距離:ax0.2may0.3m o剪垮比:x=axu

20、=0.21<0.3,bbx=0.3;剪切系數(shù):1.751.7510.3 11.35沁嚴(yán)21.751.7510.32 11.32受剪切承載力截面高度影響系數(shù):hsy1/4800800h09501/40.958對(duì)于I -1截面:b00.5 0.4040.8080.5 2.212mhsxftb)ho0.958 1.35 1190 2.212 0.95 3234.11kN對(duì)于U -U截面:b°(0.289 0.289 0.7) 22.556mhsxftb0h°0.958 1.32 1190 2.556 0.95 3654.02kNV 2Nmax 2 1280.5kN2561.

21、0kN3234.11kN3654.02kN滿足要求8.212軸柱樁承臺(tái)斜截面抗剪驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范承臺(tái)斜截面受剪承載力可按以下公式計(jì)算:V hs f tb0h0柱邊到最近樁邊的水平距離：ax 0.2m , ay 0.2m=0.21<0.3,=0.3剪切系數(shù)：xy 1.751.751.35，x 10.3 1剪垮比:取x受剪切承載力截面高度影響系數(shù):1/41/4800800 chs0.958h09503508.98kNhsx ftboho0.958 1.35 1190 2.4 0.95由于承臺(tái)截面對(duì)稱:V 2Nmax2 1347.3kN2694.6kN3508.98kN滿足要求9樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.1

22、樁身配筋計(jì)算預(yù)制樁的樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)選用 C30,鋼筋選用HRB335級(jí)，樁頂軸壓力應(yīng)符合下列規(guī)定：“ F MyXmax “ccc (0.17 64.18 1.94) 0.7 “.亠“Nmax1302.821347.3kNnXj4 0.7計(jì)算樁身軸線抗壓強(qiáng)度時(shí)，一般不考慮壓屈影響，取1 ;對(duì)于預(yù)制樁，樁基施工工藝系數(shù)0.8 ； C30混凝土 f =14.3N/ mm2C7I ccfcAps 1 0.8 14.3 106 0.4 0.4 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(jì)箍筋選用A8的鋼筋，間距200m

23、m,距樁頂2m范圍內(nèi)箍筋加密，間距為100m,樁身主筋混凝土保護(hù)層厚30mm。10連梁設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范連梁寬度不宜小于250mm,其高度可取承臺(tái)中心距的1 1 1/101/15,且不宜小 400mm。() 7200 480 720mm，取連梁高度1015h=500mm,寬度b=300mm。按構(gòu)造配筋，選取8B14, As 1231mm2。箍筋選取A8200mm。11樁樁沉降驗(yàn)算由于樁的埋深為13.94m,故樁沉降由13.94m處往下計(jì)算。根據(jù)規(guī)范采用等效作用分層總和法計(jì)算其最總沉降量 計(jì)算地基土的自重壓力:地下水位以上:cl16 1.5 16.3 3518.2 2.45 19.4 3.4 19.5

24、 1211.1kPa ；地下水位以下:c2(19.5 10) 1.09(22.5 10) 1.022.9kPa ；總的自重應(yīng)力:cc1c2 234.0kPa?；A(chǔ)的自重應(yīng)力:地下水位以上:p120 11.85 237kPa ；地下水位以下:p2 20 (13.9411.85)41.8kPa ；總的應(yīng)力p1p2 278.8kPa 。(1)和13軸樁:三角形承臺(tái)的面積為3.82m2把其等效為邊長(zhǎng)為2m 2m的矩形Z(m)c(kPa)>bzbzP°(kPa)0234.0100.250130.11.0246.510.50.232120.72.0259.011.00.17591.03.0

25、271.511.50.12263.54.0284.812.00.08443.7附加應(yīng)力PoF GAc2645.4 20 3.82 1.943.82211.1520.2kPa在 Z=4.0m 處，43 7Z 284.0 °154 02，所以本基礎(chǔ)取Z=4m計(jì)算沉降量。Z（m）%平均附加應(yīng)力系數(shù)ii乙(m)i Zii 1 Zz -Esi (MPa)Si (i Zii 1 Zi 1)0100.250001.010.50.24480.24480.24481005.0942.011.00.22520.45040.20561004.2783.011.50.19910.59730.14691003

26、.0574.012.00.17460.69840.10114000.526所以 S 5.094 4.278 3.057 0.526 12.955mm根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008 5.5.7,可得沉降計(jì)算如下:eSP n Zi i 乙 1 i 1 ePoi 1EsiEsA&Esi89.14MPa520.2 (5.094 4.278 3.057 0.526)520.2 5.094 520.2 4.278520.2 3.057取沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Co100100100520.2 0.52640040MPa0.40。1.73,1.43.5l 110.4d 0.427.5 ,LcBe得:0.059 , e11.499 ,c27.380,nb1.73Coegb 1)C20.0591.499(1.73