土力学-地基与基础课程设计-独立基础课程设计.docx

目录一、柱下独立基础设计21.1.1设计资料21.1.2选择基础材料31.1.3选择基础埋置深度31.1.4求地基承载力特征值。31.1.5初步选择基底尺寸41.1.6验算持力层地基承载力41.1.7计算基底反力41.1.8基础高度51.1.9配筋计算71.2.1确定A、B、D三轴柱子基础底面尺寸91.2.2设计图纸10二、灌注桩基础设计112.1.1设计资料112.1.2灌注桩基设计112.1.3桩基的验算122.1.4承台设计132.1.5桩身结构设计172.1.6估算、轴线柱下桩数192.1.7设计图纸21一、柱下独立基础设计1.1.1设计资料、地形拟建建筑场地平整。2、工程地质条件自上而下土层依次如下：号土层，杂填土,层厚0m，含部分建筑垃圾。号土层，粉质黏土，层厚1.5m，软塑，潮湿,承载力特征值。号土层,黏土，层厚1，可塑,稍湿，承载力特征值。号土层,细砂，层厚2.0m,中密，承载力特征值。号土层,强风化砂质泥岩,厚度未揭露，承载力特征值。本人为第13组5第五号，即选择号题目，基础持力层选用4号土层，设计C轴柱下独立基础。各轴的柱底荷载效应标准组合值和荷载效应基本组合值：（1)柱底荷载效应标准组合值如下轴荷载：Fk=1kN =20kN Vk=71kN 轴荷载:Fk=1815kN Mk=175k. Vk73kN 轴荷载:Fk=137kN k21kN.M =67kN轴荷载:Fk=1170kN Mk=19kN.M Vk=7()柱底荷载效应基本组合值如下 轴荷载：F=1552.5 M=283.kN. V9585K 轴荷载：F=240.3k M=26.3kN.M V98.55 轴荷载：=18495kN M=35.85N =90.4N轴荷载：Fk=159.5k Mk2.2N.M Vk=97.2kN水文地质条件：1. 地下水对混凝土无腐蚀性2. 地下水位深度:位于地表下.4上部结构资料:拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为室外地坪标高同自然地面，室内外高差。11.2选择基础材料基础采用C5C30混凝土,钢筋采用HP2、HR335级。1.1.3选择基础埋置深度基础埋深不易浅于0.5m，因为表土一般都松软，易受雨水及外界影响,不宜作为基础的持力层。另外，基础顶面应低于设计地面100m以上，避免基础外露，遭受外界的破坏。且取基础地面高时最好至持力层下.5m持力层为,本人分配的持力层为层。所以基础埋深初步确定为.m。由此得到基础剖面示意图如下:1.1.求地基承载力特征值。根据细砂查表8-5，查表得=2.，3.0。基底以上土的加权平均重度为:=12.55预计基础宽度不大于.0,可以不做宽度修正。修正后的地基承载力特征值为1.5初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：F=3KN，MK271N·m，VK=7KN。计算基础和回填土重时的基础埋置深度为按中心荷载初估基础底面积C轴:考虑偏心荷载作用，将底层面积扩大1倍，即采用基础，且b=2.m<3不需要再对fa 进行修正。1.1.6验算持力层地基承载力基础及回填土重基础的总垂直荷载基底的总力矩总荷载的偏心计算基底边缘最大应力:满足地基承载力要求。所以尺寸确定为长2.8m,宽2.1.计算基底反力取柱底荷载效应基本组合设计值:,静偏心距为基底净反力1.1.8基础高度l=2.8，b=.8m,。初步选定基础高度=800mm，分两个台阶,每个台阶均为400m。=80-(0）750mm（有垫层)，则<2.8m取.因此，可得因偏心受压,取=356.3kPa，冲切示意图如下： 冲切验算简图（柱下冲切)冲切验算简图(变阶处冲切)冲切力为:因为,故。满足<要求,基础不会发生冲切破坏。变阶处抗冲切验算由于有所以4. 可得5. 冲切力为6. 7. 抗冲切力为8. 因此满足要求。1.1.9配筋计算9. 基础选用HRB35钢筋,。10. 基础长边方向。11. 对于截面，柱边净反力为 悬臂部分净反力平均值为 弯矩为 对于-截面(变阶处),有 比较和,应取配筋,实际配 20200 ,则 1) 基础短边方向。因为该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算.2) 对于-截面(柱边）取: -截面(变阶处） 比较和,应取配筋，实际配200,则 1.2.1确定A、B、D三轴柱子基础底面尺寸由柱下独立基础课程设计任务书得：5号题A、B、D三柱子基底荷载分布如下。A轴： B轴:D轴:由前面计算得持力层承载力特征值,计算回填土重时的基础埋置深度,A轴基础底面积为基础底面积按3%增大，即初步选定基础底面面积且b=2.33m,不需要对进行修正。轴基础底面积为 基础底面积按30%增大,即初步选定基础底面面积 且b=.6m3m,不需要对进行修正。轴基础底面积为 基础底面积按%增大,即初步选定基础底面面积且b.93m,不需要对进行修正。1.2.2设计图纸1独立基础大样图2.基础平面布置图详见A图二、灌注桩基础设计2.1设计资料（1)设计题号5，设计轴号(轴、轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数)。轴网尺寸为680mm(2）柱底荷载效应标准组合值如下轴荷载：Fk=2040k Mk24N.M Vk4k 轴荷载：k220k Mk=23kN.M Vk=158kN 轴荷载:Fk=240N M=221kN.M V=8N(）柱底荷载效应基本组合值如下 轴荷载：F2754k M=36kNM V=1975K 轴荷载：=3078kN M=31.05kN.MV=213.kN 轴荷载：F=3321k =29.35NM =9.(4)工程地质条件号土层:素填土,层厚1.m，稍湿，松散,承载力特征值fak=8kPa 号土层：淤泥质土，层厚.m，流塑,承载力特征值fak=6Pa号土层：粉砂，层厚.m，稍密，承载力特征值fak1kPa  号土层:粉质黏土，层厚4.5m,湿，可塑,承载力特征值fk=170ka 号土层：粉砂层，厚度未揭穿，中密-密实,承载力特征值fak25kPa(）水文地质条件地下水位于地表下35m，对混凝土结构无腐蚀性。(6)场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度为7级，场地内无可液化砂土、粉土。（)上部结构资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长A,宽9.6。室外地坪高同自然地面，室内外高差350mm，柱截面尺寸500mm×50mm.2.2灌注桩基设计建筑物基础设计方案采用混凝土沉管灌注桩,具体设计方案如下：室外地坪标高为-0m,自然地面标高同室外地坪标高。根据建筑类型,该建筑桩基设计等级为丙级，拟采用直径为500m的混凝土沉管灌注桩，选用号土层粉砂层为持力层，桩尖深入持力层m,设计桩长14.85,桩尖长0.5m，初步设计承台高0m,承台底面标高-1.65m,桩顶深入承台0mm。（1)单桩承载力计算根据以上设计,桩顶标高为65m,桩底标高为6.5m,桩长15m。单桩竖向极限承载力标准值计算=+=+,查表4.2得:.×05×(×2+.3×46+.5×61+1×73)=113kN××3.14×2450=48kN=1133+4811614kN基桩竖向承载力设计值计算承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大,因此不考虑承台土效应,即承台效应系数，则有:R=807kN根据上部荷载初步估计桩数为n=2.53，取设计桩数为4根。21.桩基的验算由于桩基所处的长度抗震设防烈度为度,且场内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。下面进行桩基竖向承载力验算。桩中心距取.d=1.75m，桩心距承台边缘均为50mm，根据桩数确定承台尺寸为2.75m×275m,矩形布桩（见下图)。承台及其上填土的总重为=2.75×27×.6×2024.56k计算时取荷载的标准组合=R<1.R>0因此=6.02 kN<1.2R968.4NN满足设计要求，所以初步设计是合理的。2.1.承台设计承台混凝土选用C25，承台钢筋选用RB5级,。(1）承台内力计算承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反力设计值为（2）承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破环,承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.9m，承台保护层后50m,则。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算,以验算承台厚度的合理性。由于基桩为圆形桩,则换算成等效方桩截面边宽为00mm，承台计算简图如下：柱对承台冲切承台受桩冲切的承载力应满足冲跨比=(在.21.之间) （在0.5.0之间）冲切系数 截面高度影响系数=0.99=21.(05+0.）+1.2（05+0.875)×99×170×0.=555kN故厚度为0.m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。角桩冲切验算承台受角桩冲切的承载力应满足下式从角桩内边缘到承台外边缘的距离为.70.425,.425=(在.2510之间）(在0.0之间）=故厚度为9m的承台能够满足角柱对承台的冲切要求。（3）承台受剪承载力计算承台剪切破环发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于截面,（在.253.0之间)剪切系数:受剪切承载力高度影响系数截面剪力为V=2×则=.8×1.×170×2.5×0.5=2851V=166236kN故满足抗剪切要求。（4)承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下：对于截面,取基桩净反力最大值kN，则×31.×0.6251039kNm因此承台长边方向选用16120，则钢筋根数=,实配钢筋,满足要求。对于截面,取基桩净反力平均值进行计算，此时9070830mm则kN/m 因此承台短边方向选用1190,则钢筋根数n=,实配钢筋，满足要求。承台计算配筋简图如下:（5)承台构造设计混凝土桩桩顶深入承台5mm,两承台间设置联系梁，梁顶面标高.7m,与承台顶齐平,梁宽2mm，梁高0mm,梁内主筋上下共42通常配筋,箍筋采用800。承台底做100m厚C10素混凝土垫层,挑出边缘100m。2.1.5桩身结构设计沉管灌注桩选用2混凝土，预制桩尖选用C30混凝土,钢筋选用B25、级。(1)桩身轴向承载力验算 桩顶轴向压力应符合N计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑屈压影响,故取稳定系数;对于挤土灌注桩，施工工艺系数；C5级混凝土，则=1×08×1.9×0.25×3.14×0.×.=1868.kN31.8故桩身轴向承载力满足要求。（2）桩身水平承载力验算每根基桩承受水平荷载为kN桩身按构造要求配筋，桩身配612纵向钢筋,则桩身配筋率为满足(.2%06%）之间的要求。对于配筋率小于0.65%的灌注桩,单桩水平承载力特征值为桩身为圆形截面，故，。由于,查表4.12，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m25。圆形桩计算宽度根据，=6.753=6753×0.5×0=1688=0.5×28××1.68×=0.17柱顶最大弯矩系数取值:由于桩的入土深度h=14.85m,桩与承台固接。4，取,查表4.1得.926。=取在荷载效应标准组合下桩顶最小竖向力(此时单桩水平承载力特征值最小),=9801N39.8kN>=6.25kN故桩身水平承载力满足要求。()配筋长度计算基桩为端承摩擦型桩,配筋长度不小于桩长的，同时不宜小于,则配筋长度取1m。钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35×12=42。(4）箍筋配置采用200螺旋式箍筋,由于钢筋笼长度大于4m,须每隔m设一道12焊接加劲箍筋。2.1.6估算、轴线柱下桩数()桩数估算设计、轴线柱下桩基础的方法与轴线柱下相同,单桩极限承载力标准值73kN，基桩竖向承载力特征值56.kN。轴荷载：k=2280 Mk=223kN.M Vk=1根据初步估计桩数，即n=则轴下设计桩数为根。轴荷载：Fk=2460k Mk=221kN.M V=48N 根据初步估计桩数，即n则轴下设计桩数为4根。(2）承台平面尺寸确定 根据估算的桩数和承台构造要求，设计轴线承台尺寸为2.7×2.75m,桩最小中心距1.75m，桩边与承台边缘距离为0.5;设计轴线承台尺寸为2.m×2.75m,桩中心距1.75m，桩心与承台边缘距离为05m。、轴承台布置如图：.17设计图纸1桩基平面布置图2.承台大样图详见3图纸