地基与基础课程设计

基础工程课程设计

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一、设计任务书

(一)、设计资料

1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为5层，物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水混合水位深为2.1m,本场地下水无腐蚀性。 建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载。 承台底面埋深：D ＝ 1.58m

A 柱：Nmax=4239KN ，Mmax=193KN ·m ，Vmax=75KN ，截面面积：300mm × 300mm

B 柱：Nmax=8782KN ，Mmax=593KN ·m ，Vmax=165KN ，截面面积：mm mm 500500

C 柱：Nmax=4159KN ，Mmax=324KN ·m ，Vmax=79KN ，截面面积：300mm × 300mm

1、单桩竖向承载力标准值和设计值的计算；

2、确定桩数和桩的平面布置图；

3、群桩中单桩的受力验算

4、承台结构设计及验算；

5、需要提交的报告：计算说明书。

A柱柱下桩基础设计

（一）、根据地质资料确定第四层黄褐色粉质粘土为桩端持力层，采用与现荷载试验相同的尺寸预制桩截面为300mm × 300mm，柱截面为600mm × 500mm，桩长取22m 桩承台埋深1.58m桩顶嵌入承台0.1m则桩顶进入持力层1.38m。如图1.1

图1.1

（二）、桩身材料

混凝土采用强度等级为C30（fc=14.3N/mm 2 ,ft=1.43N/mm 2

）钢筋采用HRB335级（fy= f ’y=300 N/mm ）纵向受力钢筋为164Φ箍筋200/100@6Φ。如图

（三）、单桩竖向承载力标准值和设计值计算

1）、单桩竖向承载力标准值

∑+=+=P pk i sik p pk SK uk A q l q u Q Q Q

其中p u =4×300=1.2m 2

09.0m A P =

其中黄褐色粉质粘土pk q 取1000a kp

[]kN

Q uk 8.1009100009.0)5038.13012403.82522.0(2.1=?+?+?+?+?=

2）、桩基竖向承载力特征值 kN k Q R uk a 9.504/== 3）、单桩竖向承载力设计值

kN A f A f Q S y c 1528)2563003003.14(0.1)(2

=?+?=+=π? (因为此桩基础为低承台桩所以?取1.0）

（四）、确定桩数与桩的平面布置图 1）、Θ此低承台桩承受竖向偏心荷载 ∴39.89.50442392.1=?=+≥kN

kN

R G F u

n a k k ∴取桩数n=9 (未考虑承台土重及偏心荷载的影响乘以1.2的扩大系数）

2）、桩的中心距

查表8-1挤土预制桩（排数不少于3排且不少于9根的摩擦型桩基）最小中心距3.5d ∴ 取中心距1100mm

3)、桩的排列采用行列式，桩基再受弯方向排列3根另一方向排列3根。如图 4）、桩承台

A)、桩承台尺寸据桩的排列，桩外缘每边外伸净距为200mm ，则桩承台 mm mm b l 29002900?=? 设计埋深D=1.58m 位于填土以上 B ）、承台及上覆土重kN Ad r G G k 756.26558.19.2202

=??==

（五）、群桩中单桩的受力验算 1）、按中心受压桩平均受力验算应满足下式的要求

kN

R kN kN n G F Q a k k k 9.5045.5009

)

756.2654239(=≤=+=+=

满足要求 2）、按偏心荷载考虑承台四角最不利的桩的受力情况 kN x X M y y M n G F Q i

i yk i i xk k k ik 1

.5419.4592

221.161.1)175193(92664239=???+±+=±±+=

∑∑ kN R kN Q a ik 88.6052.14.541max =≤= 09.459min >=kN Q ik

（六）、群桩承载力验算

经验算群桩承载力满足要求。

（七）、承台结构设计及验算

承台混凝土等级为C25（fc=11.9N/mm 2 ,ft=1.27N/mm 2

）配置HRB335级钢筋（fy= f ’y=300 N/mm ）承台厚1m 桩顶伸入承台0.1m 钢筋保护层为70mm 承台有效高度

o h =1-0.1-0.07=0.83m 承台b l ?=2900mm ?2900mm 如图

1)、计算柱顶荷载设计值

去程台及上土的平均重度3

20m kN r G =则桩顶平均竖向设计值为 kN X x Vh M n G F N I

1

.5149.4592max max

min )(=+±+=

∑ 2)、承台承受弯承载力计算 mm x i 800= mm y i 850= ∑?=??==

m kN y

N M i

i

x 275.127685.05.5003

26

5695830

3009.010275.12769.0mm h f M A o c x s =???==

选 用

105@1823Φ 25.5853mm A s =

∑?=??==

m kN x

N M i

i y 64.12988.01.5413

26

5792830

3009.01064.12989.0mm h f M A o c y

s =???== 选用

105@1823Φ 2

5.5853mm A s =

3）、承台承受冲切承载力验算 A)、柱对承台的冲切

m a ox 65.0= m a oy 7.0=

.1783.0<==o

ox

ox h a λ 843.0==o oy oy h a λ

85.02.084

.0=+=

ox ox λβ 805.02

.084

.0=+=

oy oy λβ

[]

[]kN

F r kN h f a h a b l o o

t hp ox c oy oy c ox 4239)04239(0.102.426183027.19975.0)65.06.0(805.0)7.05.0(85.02)()(2=-=>=???+++=???+++βββ 满足要求

(因为o h =830mm 所以9975.0=hp β） B)、角柱对承台的冲切

m c c 5.021== m a a ox x 65.01== 7.01==oy y a a

783.011==o

x x h a

λ

843.011==

o

y y h a λ

57.02

.056

.011=+=

x x λβ 537.02.056.011=+=

y y λβ []kN

rN kN h f a c a c o t hp x y y x 1.54126.97583027.19975.0)2/65.05.0(537.0)2/7.05.0(57.0)2()2(max 11112

1=>=???+++=?????

?

???+++βββ 满足要求

4）、承台受剪承载力计算

78.0==ox x λλ98.00

.175.1=+=λβ 99.0)830800(8304

1

==∴=hs o mm h βΘ kN N r kN h b f o o o t hs 32.123128.29659.283.0127098.099.0max =>=????=ββ

满足要求

B 柱柱下桩基础设计

（一）、根据地质资料确定第四层黄褐色粉质粘土为桩端持力层，采用与现荷载试验相同的尺寸预制桩截面为500mm × 500mm ，柱截面为600mm × 600mm ，桩长取22m 桩承台埋深1.58m 桩顶嵌入承台0.m 则桩顶进入持力层1.28m 。如图1.1

（二）、桩身材料

混凝土采用强度等级为C30（fc=14.3N/mm 2 ,ft=1.43N/mm 2

）钢筋采用HRB335级（fy= f ’y=300 N/mm ）纵向受力钢筋为164Φ箍筋200/100@6Φ。如图

(三）、单桩竖向承载力标准值和设计值计算

1）、单桩竖向承载力标准值

∑+=+=P pk i sik p pk SK uk A q l q u Q Q Q

其中p u =4×500=2m 2

25.0m A P =

其中黄褐色粉质粘土pk q 取1000a kp

[]kN Q uk 1773100025.0)5028.13012403.82522.0(2=?+?+?+?+?=

2）、桩基竖向承载力特征值 kN k Q R uk a 5.886/== 3）、单桩竖向承载力设计值

kN A f A f Q S y c 3816)2563005003.14(0.1)(2

=?+?=+=π? (因为此桩基础为低承台桩所以?取1.0）

(四）、确定桩数与桩的平面布置图 1）、Θ此低承台桩承受竖向偏心荷载 ∴89.115.88687822.1=?=+≥kN

kN

R G F u

n a k k ∴取桩数n=12 (未考虑承台土重及偏心荷载的影响乘以1.2的扩大系数）

2）、桩的中心距

查表8-1挤土预制桩（排数不少于3排且不少于9根的摩擦型桩基）最小中心距3.5d ∴ 取中心距1750mm

3)、桩的排列采用行列式，桩基再受弯方向排列4根另一方向排列3根。如图 4）、桩承台

A)、桩承台尺寸据桩的排列，桩外缘每边外伸净距为150mm ，则桩承台 mm mm b l 43006050?=? 设计埋深D=1.58m 位于填土以上 B ）、承台及上覆土重kN Ad r G G k 074.82258.13.405.620=???==

（五）、群桩中单桩的受力验算 1）、按中心受压桩平均受力验算应满足下式的要求 kN R kN kN n G F Q a k k k 5.88634.80012

)

074.8228782(=≤=+=+=

满足要求 2）、按偏心荷载考虑承台四角最不利的桩的受力情况 kN x X M y y M n G F Q i

i yk i i xk k k ik 37

.84821.7522

222)875.0625.2(6625.2)5.1165593(34.800=+???+±=±±+=

∑∑ kN R kN Q a ik 8.10632.137.848max =≤= 021.752min >=kN Q ik

（六）、群桩承载力验算

经验算群桩承载力满足要求。

（七）、承台结构设计及验算

承台混凝土等级为C25（fc=11.9N/mm 2 ,ft=1.27N/mm 2

）配置HRB335级钢筋（fy= f ’y=300 N/mm ）承台厚 1.5m 桩顶伸入承台0.2m 钢筋保护层为40mm 承台有效高度

o h =1.5-0.2-0.04=1.26m 承台b l ?=6050mm ?4300mm 如图

已知基础顶面的荷载设计值max N =8782kN max M =593m kN ? max V =165kN

1)、计算柱顶荷载设计值

去程台及上土的平均重度3

20m kN r G =则桩顶平均竖向设计值为 kN X x Vh M n G F N I

34

.84834.752222max max

min )875.0625.2(6625.2)5.1165593(34.800)(=+??+±=+±+=

∑ 2)、承台承受弯承载力计算

m x i 075.2325.0或= m y i 5.1= ∑?=??==

m kN y

N M i

i

x 04.48025.134.8004

26

3.141151260

3009.01004.42089.0mm h f M A o c x s =???==

选 用

2

1.14236mm A s =

∑?=?+==

m kN x

N M i

i y 264.610837.848)325.0075.2(3

26

9.179541260

3009.010264.61089.0mm h f M A o c y

s =???== 选用

2

3.18163mm A s =

3）、承台承受冲切承载力验算

A)、柱对承台的冲切

m a ox 325.0= m a oy 2.1=

.1258.0<==

o ox

ox h a λ 952.0==o oy oy

h a λ 834.12

.084

.0=+=

ox ox λβ 73.02.084.0=+=

oy oy λβ []

[]kN

F r kN h f a h a b l o o

t hp ox c oy oy c ox 8782)08782(0.12.12238126027.196167.0)325.06.0(73.0)2.16.0(834.12)()(2=-=>=???+++=???+++βββ 满足要求

(因为o h =1260mm 所以96167.0=hp β） B)、角柱对承台的冲切

m c c 65.021== m a a ox x 325.01== 2.11==oy y a a

258.011==o

x x h a

λ

952.011==

o

y y h a λ

22.12

.056

.011=+=

x x λβ 486.02.056.011=+=

y y λβ []kN

rN kN h f a c a c o t hp x y y x 34.84825.2954126027.196167.0)2/325.065.0(486.0)2/2.165.0(22.1)2()2(max 11112

1=>=???+++=?????

?

???+++βββ

满足要求 4）、承台受剪承载力计算

845.1==ox x λλ615.00

.175

.1=+=x λβ893.0)1260800(

126041

==∴=hs o mm h βΘ

kN N r kN h b f o o o t hs 2.108229.377826.13.41270615.0893.0max =>=????=ββ 满足要求

C 柱柱下桩基础设计

（一）、根据地质资料确定第四层黄褐色粉质粘土为桩端持力层，采用与现荷载试验相同的尺寸预制桩截面为300mm × 300mm ，柱截面为600mm × 500mm ，桩长取22m 桩承台埋深1.58m 桩顶嵌入承台0.1m 则桩顶进入持力层1.38m 。如图1.1

（二）、桩身材料

混凝土采用强度等级为C30（fc=14.3N/mm 2 ,ft=1.43N/mm 2

）钢筋采用HRB335级（fy= f ’y=300 N/mm ）纵向受力钢筋为164Φ箍筋200/100@6Φ。如图

（三）、单桩竖向承载力标准值和设计值计算

1）、单桩竖向承载力标准值

∑+=+=P pk i sik p pk SK uk A q l q u Q Q Q

其中p u =4×300=1.2m 2

09.0m A P =

其中黄褐色粉质粘土pk q 取1000a kp

[]kN

Q uk 8.1009100009.0)5038.13012403.82522.0(2.1=?+?+?+?+?=

2）、桩基竖向承载力特征值 kN k Q R uk a 9.504/== 3）、单桩竖向承载力设计值

kN A f A f Q S y c 1528)2563003003.14(0.1)(2

=?+?=+=π? (因为此桩基础为低承台桩所以?取1.0）

（四）、确定桩数与桩的平面布置图 1）、Θ此低承台桩承受竖向偏心荷载 ∴23.89.50441592.1=?=+≥kN

kN

R G F u

n a k k ∴取桩数n=9 (未考虑承台土重及偏心荷载的影响乘以1.2的扩大系数）

2）、桩的中心距

查表8-1挤土预制桩（排数不少于3排且不少于9根的摩擦型桩基）最小中心距3.5d ∴ 取中心距1100mm

3)、桩的排列采用行列式，桩基再受弯方向排列3根另一方向排列3根。如图 4）、桩承台

A)、桩承台尺寸据桩的排列，桩外缘每边外伸净距为200mm ，则桩承台 mm mm b l 29002900?=? 设计埋深D=1.58m 位于填土以上 B ）、承台及上覆土重kN Ad r G G k 756.26558.19.2202

=??==

(五）、群桩中单桩的受力验算 1）、按中心受压桩平均受力验算应满足下式的要求 kN R kN kN n G F Q a k k k 9.5046.4919

)

756.2654159(=≤=+=+=

满足要求 2）、按偏心荷载考虑承台四角最不利的桩的受力情况

kN x X M y y M n G F Q i

i yk i i xk k k ik 66

.55254.4302

221.161.1)179324(9756.2654159=???+±+=±±+=

∑∑ kN R kN Q a ik 88.6052.166.552max =≤= 054.430min >=kN Q ik

（六）、群桩承载力验算

经验算群桩承载力满足要求。

（七）、承台结构设计及验算

承台混凝土等级为C25（fc=11.9N/mm 2 ,ft=1.27N/mm 2

）配置HRB335级钢筋（fy= f ’y=300 N/mm ）承台厚1m 桩顶伸入承台0.1m 钢筋保护层为70mm 承台有效高度

o h =1-0.1-0.07=0.83m 承台b l ?=2900mm ?2900mm 如图

已知基础顶面的荷载设计值N =4159kN M=324m kN ? V=79kN

1)、计算柱顶荷载设计值

去程台及上土的平均重度3

20m kN r G =则桩顶平均竖向设计值为 kN X x Vh M n G F N I

66

.55254.4302max max

min )(=+±+=

∑ 2)、承台承受弯承载力计算 mm x i 800= mm y i 850= ∑?=??==

m kN y

N M i

i

x 58.125385.06.4913

26

8.5593830

3009.01058.12539.0mm h f M A o c x s =???==

选 用

140@2018Φ 26.5655mm A s =

∑?=??==

m kN x

N M i

i y 38.13268.066.5523

26

7.5918830

3009.01038.13269.0mm h f M A o c y

s =???== 选用

130@2019Φ 2

8.5918mm A s =

3）、承台承受冲切承载力验算 A)、柱对承台的冲切

m a ox 65.0= m a oy 7.0=

.1783.0<==o

ox

ox h a λ 843.0==o oy oy h a λ

85.02.084

.0=+=

ox ox λβ 805.02

.084

.0=+=

oy oy λβ

[]

[]kN

F r kN h f a h a b l o o

t hp ox c oy oy c ox 4159)04159(0.102.426183027.19975.0)65.06.0(805.0)7.05.0(85.02)()(2=-=>=???+++=???+++βββ 满足要求

(因为o h =830mm 所以9975.0=hp β） B)、角柱对承台的冲切

m c c 5.021== m a a ox x 65.01== 7.01==oy y a a 783.011==

o

x

x h a λ 843.011==

o

y y h a λ

57.02

.056

.011=+=

x x λβ 537.02.056.011=+=

y y λβ []kN

rN kN h f a c a c o t hp x y y x 66.55226.97583027.19975.0)2/65.05.0(537.0)2/7.05.0(57.0)2()2(max 11112

1=>=???+++=??????

??

?+++βββ 满足要求

4）、承台受剪承载力计算

78.0==ox x λλ98.00

.175.1=+=λβ 99.0)830800(8304

1

==∴=hs o mm h βΘ kN N r kN h b f o o o t hs 32.110528.29659.283.0127098.099.0max =>=????=ββ 满足要求