东南大学地下结构课程设计

基础工程课程设计

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指导老师：

东南大学土木学院土木工程专业

第一章

第一节：

一：设计题目：某单层厂房下基础设计

二：设计对象：某机械厂的装配车间，厂房基础顶面以上部分的建筑及结构的设计工作已完成。

三：课程设计任务：完成柱下基础与地基的设计与检算。

承担任务：抗风柱。截面形状为矩形，尺寸=长×宽=700×400。

平面布置位置如总平面图所示。

1．设计计算：

（1）19号柱下桩基础的设计计算

a :桩基类型的选择 b:桩材和桩径的选择 c:承台底面和顶面标高以及平面形

状，尺寸的确定 d:桩长和桩柱数的确定 e:桩的布置f:单桩承载力的检算（2）初步确定修筑基础的施工方案

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）基础的结构图。包括平面图，立面图，剖面图，同时在剖面图上必须给出基础底面的位置。（表示出埋深）

图1-1 装配车间平面图/mm

第二节：设计资料

一：地质勘察资料

（1） 场地土层描述：

场地处地面平坦。柱中心线土层的情况如下：

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 m,结构疏松，土质不均，平均天然重度17.1KN/3

m

第②层：粉质黏土。呈棕红色。除1#孔外各孔均有，厚度 m 。硬塑—可塑，土质

较均匀。

第③层：黏土。呈黄黑色，各孔均有，没有钻透，据调查厚度在10m 以上，可塑—硬

塑，土质均匀。

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情况分析，第①层杂填土不宜做建筑物地基。把第②层或第③层作为地基。其地基

承载力标准值为：第②层：k f =200kpa ；第③层：k f =220kpa 。

（2） 土层剖面图，土性指标：

实际建成后室外地面标高为-0.15m ，相当于黄海高程454.85m ，室内地面标高为

0.00m ，相当

455.00m 。实际地层厚度如下：

第①层：d=454.85-453.25=1.6m 第②层：d=10.35m 第③层: d>10m 具体布置如下：

图1-2 土层剖面图

第二节：设计荷载

1. 柱底位于室内地面以下0.5m 处，各柱在地面处的截面内力取值如下：

抗风柱（纵向计算）

标准组合：200k M kN m =⋅ 450k F kN m =⋅ 30k H kN m =⋅ 基本组合：280M kN m =⋅ 650F kN m =⋅ 50H kN m =⋅

纵向指沿车间的长轴方向。弯矩M 以柱子的外侧受拉为正，剪力H 以指向车间内部为正。荷载项下标K 表示基本组合，否则为基本组合。

基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30/kN m 计算。具体柱下作用基础荷载重如下：

图1-3 基础梁作用荷载 /mm

2.

由上图得：基础梁上的荷重：

30×0.9×9.45+30×9×4.5=29k F ⨯ 可得2k F =163.35kN 3. 设计荷载作用图如下：

图1-4 设计荷载作用图

第二章 桩基础设计

一：桩基类型和桩尺寸的选择并确定桩端持力层和承台埋深

桩型采用预制方桩，拟尺寸为300m m ×300mm 方桩。由于地面以下很大深度没有基岩（d>20m ）所以采用摩擦桩，选第②层硬塑-可塑的粉质黏土作为持力层，承台埋深为1.9m ，假设承台底面以下的柱长为4m ，只穿越第②层土层。

二： 确定单桩竖向极限承载力标准值Q uk

由表5-6查得桩的极限 阻力标志值q sik 为 粘性土：I l =0.412 因为d=1.9+2=3.9<5.0m 所以q sik 的修正系数为0.8， 所以q sik =()kPa 618.0668225.05.025.0.0412.066=⨯⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡-⨯--+

桩的入土深度：h=1.9+4=5.9m<9m

粘性土：I l =0.412，h=5.9m ，查表得q pk =1600kPa 故单桩竖向极限承载力标准值为：

p pk i sik pk sk uk A q l q u Q Q Q ⋅+⋅=+=∑

=2×(0.3+0.3) ×61×4+1600×0.3×0.3=292.8+144=436.8kN

三：初步估算所需桩数n

在估算桩数时，首先需计算单桩竖向承载力设计值R

由于桩的布置和桩数未知，先不考虑承台效应和群桩效应。 从表5-19查得，65.1==p s γγ， 70.1=c γ

得kPa Q Q R p

pk

s

sk

7.26465

.1144

65.18.292=+=

+

=

γγ 确定桩数时，由于承台尺寸还未确定，可先根据单桩承载力设计值R 和上部结构物荷载初步估算确定

中心荷载时，估算桩数R

F

n μ=，μ=1.1，F=846.02kN

52.37

.26402

.8461.1=⨯=

n

取n=4，即采用4根桩。

四：进行桩位布置和确定承台尺寸

（1）桩在平面上采用行列式布置，由于预制桩根数<9，所以S ≥3d=0.9m 。

在x 方向取桩间距S x =1.1m ，因为承台边缘至边桩中心的距离不应小于桩的边长，即承台b x =1.1+2×0.3=1.7m

在y 方向取桩间距S y =3d=3×0.3=0.9m ，即承台b y =0.9+2×0.3=1.5m 平面布置如下：

图3-1承台平面图

（2）承台埋深1.9m ，承台高0.7m ，桩顶伸入承台50mm ，钢筋保护层取35mm ，则承台有

效高度h 。=0.7-0.050-0.035=0.615m=615mm 承台平面布置如下：

五：计算考虑群桩效应下的基桩竖向承载力设计值R 并验算桩数

是否合适