基础工程课程设计.docx

土木工程专业

基础工程课程设计

目 录
第一篇：总体概述………………………………………………1
第二篇：浅基础设计
第1章． 概述………………………………………………2
第2章． 初步设计…………………………………………5
第3章． 技术设计…………………………………………7
第4章． 施工方案…………………………………………11
※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※
第三篇：桩基础设计
第1章． 概述………………………………………………12
第2章． 初步设计…………………………………………14
第3章． 技术设计…………………………………………21
第4章． 施工方案…………………………………………31
※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※
附件：
1. 浅基础和桩基础总平面布置图
2. 浅基础结构图
3. 桩基础结构图

第1章 概述
1.1 设计任务
1、设计题目：某单层厂房柱下基础设计
工程概况
该装配车间采用单层钢筋混凝土排架承重结构，设计跨度24m，柱距6m，车间内有2对30吨中级工作制桥式吊车。建筑平面图见图1-1。规定室内地面标高为±0.00，相当于黄海高程455.00m，室外地面标高为-0.15m，柱顶标高为12.50m，轨顶标高为9.80m。图1-1 装配车间平面图（mm）

各柱在基础顶面处的截面形状为矩形，尺寸为：
边柱Z1： 长´宽=1000´400mm；
角柱Z2： 长´宽=1000´400mm；
抗风柱Z3： 长´宽=700´400mm；

第二篇浅基础设计
第一章：概述
1.1 设计任务
1.1.1设计题目
根据所给的某机械厂厂房的图纸和地质资料，设计其19号柱的柱下浅基础，完成尺寸计算、内力验算并绘制施工图，安排施工方案和流程。要达到施工要求。
1.1.2工程名称
某机械厂的装配车间，建筑场地位于该机械厂厂区内。
1.1.3场地位置
厂房位于城郊地区，附近建筑较少，地势较平坦。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。
1.1.4上部结构的类型、尺寸
厂房基础顶面以上部分的建筑和结构设计工作已经完成。装配车间采用单层钢筋混凝土排架承重结构，设计跨度24m，柱距6m，车间内有2对30吨中级工作制桥式吊车。建筑平面图见图1-1。规定室内地面标高为±0.00，相当于黄海高程455.00m，室外地面标高为-0.15m，柱顶标高为12.50m，轨顶标高为9.80m。
1.1.5本人承担的浅基础设计任务
本人的任务是设计19号抗风柱的柱下独立浅基础。由于上部柱子为预制柱，故要求将基础设计成杯口形式。柱子尺寸为：
长´宽=700´400mm；
基础梁的横截面尺寸如图1-1，梁与柱（或杯口外壁）之间的净距为20mm，置于柱子外侧的基础顶面上。

图1-1 基础梁的横截面尺寸示意图（单位：mm）

设计中纵向受力钢筋选用HRB235,fy=210Mpa。基础混凝土采用C20，其fC=9.6Mpa，ft=1.1Mpa。
第二章设计资料
1.2.1地质勘察资料
1.2.1.1场地描述
拟建工程为XX机械厂的装配车间，建筑场地位于该机械厂厂区内，厂房平面尺寸为42m´24m，采用钢筋混凝土排架结构，结构的设计跨度为24m，柱距为6m。
1.2.1.2土层描述
场地处地面平坦。据钻探揭露，各地层的情况如下：
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0.5～1.2m，结构疏松，土质不均，平均天然重度为17.1kN/m3。
第②层：粉质粘土。呈棕红色。除1#孔外各孔均有，厚度9.5～10.1m。硬塑～可塑，土质较均匀。
第③层：粘土。呈黄黑色，各孔均可见到，没有钻透，据调查厚度在10m以上。土质均匀，可塑～硬塑。
1.2.1.3土层剖面图
钻探点布置图见图1-2，19号柱所在的Ⅳ-Ⅳ土层剖面图见图1-3。
1.2.1.4土性指标，见表1-1。

图1-2 地质钻孔平面布置图

图1-3. Ⅳ-Ⅳ地质剖面图（m）

试样
编号
取样深度
/m
土的分类
名称
天然含
水量
/%
天然重度/kN/m3
比重
天然孔
隙比
液限
/%
塑限
/%
塑性
指数
液性指数
压缩系数/MPa-1
内摩擦角
粘聚力/kPa
1孔-1
3.00~3.40
粉土
32.9
19.5
2.72
0.854
32.6
26.4
6.2
1.05
0.39
16°1′
5.62
-2
9.00~9.40
粉质粘土
29.06
19.4
2.74
0.81
30.49
20.17
10.32
0.861
0.33
23°39′
5.96
-3
16.60~17.00
粘土
26.1
20.2
2.75
0.718
43.15
20.65
22.5
0.242
0.27
19°20′
5.40
-4
21.00~21.40
粘土
27.12
19.7
2.73
0.786
39.08
21.76
17.32
0.309
0.25
15°48′
7.22
2孔-1
2.60～3.00
粉质粘土
24.4
20.1
2.7
0.681
33.81
21.31
12.5
0.25
0.19
25°15′
6.22
-2
8.00～8.40
粉质粘土
25.35
20.3
2.71
0.687
31.57
21
10.57
0.412
0.22
16°55′
8.64
-3
11.00~11.40
粘土
25.51
20.4
2.72
0.669
37.71
20.11
17.6
0.25
0.17
18°41′
8.84
-4
15.00~15.40
粘土
26.59
19.9
2.7
0.718
43.1
22.19
20.91
0.21
0.23
16°12′
9.26
3孔-1
5.00~5.40
粉质粘土
23.08
20.1
2.71
0.629
33.96
20.04
13.92
0.218
0.21
20°15′
6.22
4孔-1
4.10~4.50
粉质粘土
22.94
19.9
2.73
0.687
37.43
23.96
13.47
<0
0.21
22°29′
6.04
5孔-1
7.50～7.90
粉质粘土
26.64
20.1
2.72
0.741
30.8
19.27
11.53
0.639
0.23
20°27′
7.26
-2
13.10~13.50
粘土
28.95
19.5
2.73
0.805
48.3
29.64
18.66
<0
0.23
16°51′
9.60
6孔-1
3.20~3.60
粉质粘土
24.50
20.1
2.71
0.692
30.3
19.85
10.45
0.445
0.22
20°56′
7.08
表1-1 某机械厂装配车间土工试验结果汇总表

1.2设计荷载
柱底位于室内地面以下0.5m处。柱边基础梁上的荷载（包括基础梁自重），按30kN/m计算。则基础梁施加给基础的偏心荷载标准值及偏心距为：

柱在地面处的截面内力取值如下：
荷载效应标准组合 荷载效应基本组合

图1-4.设计荷载示意图

设计依据和参考资料
1.《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）±
2.《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）
3.《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ 123-2000)
4.西南交通大学岩土工程教研室，基础工程课程设计指导书，成都，2007
5.吴兴序，基础工程，成都，西南交通大学出版社，2007
6.建筑地基基础设计常用资料速查手册，北京，地震出版社，2006
7.金问鲁，地基基础实用设计施工手册，北京，中国建筑工业出版社，1995

第3章 钢筋混凝土柱下独立基础设计
3.1 基础类型和尺寸
基础采用柱下钢筋混凝土独立基础，基础长边（x轴方向）与柱的长边平行且与弯矩的方向一致。材料用C20混凝土和I级钢筋垫层用C10混凝土，厚度100mm，立面形式初步定为阶梯形。
因在该设计中竖向荷载较大，地基承载力不高，故使用钢筋混凝土扩展基础。该类基础抗弯抗剪性能良好，不受台阶宽高比的限制，其高度比刚性基础小，适于需要“宽基浅埋”的情况。
3.2 地基持力层选择
地基持力层选在第②层，粉质粘土上。取基础底面标高为-2.0m，基础埋深1.85m，距室外设计地面1.85m。因粉质黏土强度较高且较厚（厚度9.5~10.1m），故选在该层。
3.3 地基检算
3.3.1 地基承载力检算

1:地基承载力检算
（1）、地基承载力特征值计算
地质勘察报告中给出fak第②层：fak=200kPa
根据GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地基承载力特征值应进行基础宽度和深度修正：
e=0.741<0.85, IL=861>0.85,粉质粘土

=200KPa+0+1.0×18.37KN/×（2.0-0.5-0.15）m=224.4 KPa
其中=0，=1.0；
b为基础底面宽度当小于3m时按3m取值；
是基础底面以上土的加权平均重度：

（2）：柱下独立基础：
fa=fak+.rm(d-0.5)=200+1.0×18.37×(2.0-0.15-0.5)=224.4kpa
根据地基承载力的要求，基底面积A0应满足
取1.4A=1.5×3.294=4.61m2
取A=1.9×2.4=4.56m2
Pk

其中

2:确定基础的高度及抗冲切验算：
确定基础高度和配筋时采用基本组合值：
（1）：计算基底净反力：基础梁由标准提高1.2倍为基本组合。
即

（2）：确定基础高度
初步拟定高度 h=600mm,故钢筋的有效高度h0=600-50=550mm
抗冲切破坏验算公式为
首次计算：

其中：ft=1.1MPa

具体见图：

（3）:验算地基变形及沉降量：
由于此建筑物为7层以下的一般工业建筑物，也不属于规定需要验算的范围，所以可以不进行变形验算地基沉降检算
采用分层总和法计算地基沉降量。压缩层底的确定条件是自重应力等于5倍的附加应力。基底处在②层中，故基底一下第一层土为②层。
基底附加应力
根据布辛内斯克（J.Boussinesq）理论，查表得②层顶和②层底的附加应力

则②层平均附加应力

根据表1-1，②层土的孔隙比压缩系数，则土的弹性模量

故②层土的沉降量
取用沉降经验系数
则地基土总沉降量
故地基沉降满足要求。
（4）:内力计算：
由于且台阶的宽高比
故可按公式进行弯距计算。沿柱长的基础截面记为Ⅰ-Ⅰ截面，沿柱宽的基础截面记为Ⅱ-Ⅱ截面，此时有
，，

（5）:基础配筋
5.1抗弯钢筋的配置:采用级钢筋，其.沿长边方向，由
kN·m，，宽度，按梁进行配筋，可得1309，选用（总面积2011），故实际的600-40-16/2=652大于原先假定的，上述配筋满足要求。满足最小配筋率。
沿短边方向的钢筋通常置于长边钢筋之上，并假设采用的钢筋，，再由 kN·m，宽度为，可得，选用（总面积为1696.5）。见钢筋图图3-1

第四章施工方案
4.1基础施工方式
由于本基础规模较小，基槽开挖较浅，未触及含水层，故不需进行降水作业，仅需简单的支护结构。
1. 建筑定位。先确定厂房的主轴线，再根据主轴线确定各柱的位置和细部尺寸。建筑的位置由建筑红线、建筑方格网确定。
2. 基础的放线。在不受施工影响的地方设置基线和水准点，布置测量控制网。根据轴线，放出基槽开挖的边线，放坡的基槽还应放出开挖后的宽度。
3. 土方开挖。土方开挖前应先计算好挖、填土方量，以根据原地面高程及设计地面高程确定土的弃留。由于顶层土为杂填土，而下层土为粘性土，故先由人工进行表层杂填土的开挖，然后用挖掘机对下层土进行垂直开挖。
4. 基槽验收。基槽开挖完成后，由勘察、设计、施工人员共同进行检验。主要检查槽的平面位置、断面尺寸、底部高程等，还应检查基底土质是否与勘察报告一致。
5. 基础施工
(1) 在槽底施作100mm厚的C10素混凝土垫层，并在上面定出基础的边线；
(2) 支基础模板，绑扎钢筋；
(3) 浇筑基础混凝土、养护；
(4) 基槽回填。然后即可进行上部结构的施工。
4.2主要施工机具
铁铲等人工挖土器具。
挖掘机、推土机、卡车、吊车。
混凝土搅拌器、振捣器、木质模板。

第三篇 装配车间15号柱下桩基础设计
第一章概述
1设计任务
（1）设计题目
根据所给的某机械厂厂房的图纸和地质资料，设计其15号柱的柱下桩基础，完成尺寸计算、内力验算并绘制施工图，安排施工方案和流程。要达到施工要求。
（2）工程名称
某机械厂的装配车间，建筑场地位于该机械厂厂区内。
（3）场地位置
厂房位于城郊地区，附近建筑较少，地势较平坦。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。
（4）上部结构的类型、尺寸
厂房基础顶面以上部分的建筑和结构设计工作已经完成。装配车间采用单层钢筋混凝土排架承重结构，设计跨度24m，柱距6m，车间内有2对30吨中级工作制桥式吊车。建筑平面图见图1-1。规定室内地面标高为±0.00，相当于黄海高程455.00m，室外地面标高为-0.15m，柱顶标高为12.50m，轨顶标高为9.80m。
（5）本人承担的桩基础设计任务
7号边柱的柱下桩基础。柱子尺寸为：长´宽=1000´400mm；
基础梁的横截面尺寸如图1-1，梁与柱（或杯口外壁）之间的净距为20mm，置于柱子外侧的基础承台顶面上。

图1-1 基础梁的横截面尺寸示意图（单位：mm）

设计中纵向受力钢筋选用HRB335,fy=300Mpa。基础混凝土采用C30，其fC=14.3Mpa，ft=1.43Mpa。
2．设计资料
（1）地质勘察资料
地质勘查资料同浅基础。号柱所在的Ⅱ-Ⅱ土层剖面图见图1-2。

图1-2 II—II地质剖面（m）
（2）设计荷载
柱在地面处的截面内力取值如下：
荷载效应标准组合 荷载效应基本组合

3.设计依据和参考资料
《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）±
《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）
《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ 123-2000)
西南交通大学岩土工程教研室，基础工程课程设计指导书，成都，2007
吴兴序，基础工程，成都，西南交通大学出版社，2007
建筑地基基础设计常用资料速查手册，北京，地震出版社，2006
金问鲁，地基基础实用设计施工手册，北京，中国建筑工业出版社，1995

第二章初步设计
1.基础类型的选择
从承台位置来看，高承台基础施工方便、经济，但是基础的刚度较小，承受水平荷载的能力较差，而且影响地面上的结构物位置放置，占用车间空间；而低承台的抗水平力能力较强，在稳定性方面也较高承台好，且不影响地面上的建筑物位置。故选用低承台。
从材质上看，由于钢筋混凝土取材、施工方便且承载能力大，且地下水较深，故采用钢筋混凝土桩基础。
从制作方法来看，预制桩可以大大加快施工进度，故采用预制桩。
从桩的入土方式来看，由于周围空旷，施工对周围环境的影响可以不考虑，故采用打入式挤土式桩，施工较方便且经济。
另外，由于方案要求做杯口基础，故最终选用：柱下独立、板式、现浇钢筋混凝土低杯口基础。
从桩身截面尺寸来看，为使制作方便，故采用等截面的实心方桩。桩径为300mm×300mm。
2.持力层选择和桩长的初步确定
从土层剖面图及各层土的土性指标看来，①层土土质疏松，不适合作为持力层。从邻近的5#、6#钻孔的钻探数据来看，②层土为粘性土，选取2层土作为持力层。由于桩端进入持力层的长度要大于3d，综合考虑以上因素，取桩长为9m。
桩径和承台埋深和高度的初步设计
根据由于①层土土质疏松，不适合承载

图2-1.基础立面图(mm)

故将承台地面置于第②层土中，取埋深为2.0m。承台高初步取为800mm，矩形板。基础初步设计图见图2-1。
3.估算桩数
（1）单桩竖向极限承载力标准值Quk
按经验公式确定Quk

式中——qsi：第i层土的极限侧阻力标准值，根据成桩方法和工艺查经验表。
qpk：极限端阻力标准值，根据成桩方法和工艺查经验表。
（2）初步确定单桩竖向承载力设计值R
先不考虑群桩效应和承台效应，则

式中——γs、γp：桩侧土和桩端土的抗力分项系数，查表得。
故估计桩数
取桩数n=4。装型采用预制桩，尺寸为300mm300mm方庄
由于地面很深没有基岩，所以采用摩擦桩，
（3）桩的布置和确定承台尺寸
桩在平面上采用行列式布置，中心局Sa≥3～4d,取x方向(厂房横向,向内为正)中心距为1.8m,y方向(产房纵向,向内为正)中心局1.0m,对称布置。边桩中心至承台边缘的距离为1d=0.3m，此时承台边缘至桩边缘的距离为150mm，符合规范要求。承台平面尺寸为2.4m×1.5m。承台布置见图2-2。
1由于预制桩数少于9个，所以
在X方向：即承台
在y方向：即承台
图2-2.承台布置图

(4)承台平面尺寸及埋深的选定；
2承台埋深1.3m，承台高0.8m
桩顶深入承台50mm，钢筋保护层取35mm，则承台有效高度：

第三章技术设计
1.承载力检算
(1) 单桩承载力计算
1单桩竖向承载力设计值R
假设桩长为9m，穿越第二层，由表5-6知桩的极限侧阻力标准值为
粘性土：
桩的重心深度
桩的入土深度h=1.3+0.9=10.2m
粘性土：
故单桩竖向极限承载力标准值为：

2单桩竖向承载力设计值计算：
摩擦型桩且预计桩数将超过4根故需要考虑承台效应以及桩群，土，承台的相互作用效应
1）求

3.桩顶荷载设计值计算：
基础混凝土采用C30，其fC=14.3Mpa，ft=1.43Mpa。
设计中纵向受力钢筋选用HRB335,fy=300Mpa
取承台及其上部土的平局重度为20取基本组合值

5.基桩的配筋和构造
预制桩按造构造配筋。配筋率1%。主筋采用HRB335，直径12mm和20mm，桩顶以下0.9m范围内箍筋加密，并设置钢筋网片。
桩尖部位，将主筋合拢焊接在桩尖辅助钢筋上。
桩身混凝土强度等级为C30，保护层厚度40mm。
6.承台的设计和检算
1.承台的几何构造
承台尺寸为2400mm×1500mm×800mm。混凝土强度等级C30。基底下方铺设100mm厚的素混凝土层。基础的混凝土保护层厚度85m ，h0=800-50-35=715mm。
2.承台与柱的连接
为了使桩和承台之间形成稳定的建立、弯矩传递体系，并承受偶然发生的上拔力，将桩顶锚入承台350mm，。如下图所示。

图3-2.柱顶与承台的连接构造
3.承台抗冲切检算
(1)柱对承台的冲切检算，计算示意图如3-3】
图 3-3 柱对承台的冲切检算示意图
1柱边冲切
冲跨比之间

(2)角柱向上冲切【计算示意图如3-4】
图3-4 角柱向上冲切示意图
从角柱内边缘到主承台外边缘的距离

故柱对承台的冲切验算满足要求。
。
4.承台抗剪检算
如右图3-5所示，故仅取其中柱顶反力最大的截面，即y-y截面进行验算和x-x截面验算。
y-y截面剪跨比，
图 3-5 承台抗剪验算示意图
剪切系数
抗剪验算：

x-x截面

故承台的抗剪验算满足要求。
5.局部受压检算
由于承台与桩身混凝土均为C30等级，故无需验算承台的局部受压。
6.承台配筋计算
1.抗弯主筋
由之前的内力结果可知： Ⅱ-Ⅱ截面：由以上计算可知：
Ⅰ-Ⅰ截面：由以上计算可知
。
承台配筋：

选用13 12@180，实用钢筋面积1469.5mm2沿平行于y轴方向均匀布置。

选用9 20@160，实用钢筋面积2827mm2，沿平行于X轴方向均匀布置

2．其它配筋
箍筋选用8@200，架立筋选用10。配筋图见图3-6。

图 3-6桩基础配筋图
第四章施工方案
（1）基础施工方式
由于本基础规模较小，基槽开挖较浅，未触及含水层，故不需进行降水作业，仅需简单的支护结构。
（2）建筑定位。先确定厂房的主轴线，再根据主轴线确定各柱的位置和细部尺寸。建筑的位置由建筑红线、建筑方格网确定。
（3）基础的放线。在不受施工影响的地方设置基线和水准点，布置测量控制网。根据轴线，放出基槽开挖的边线，放坡的基槽还应放出开挖后的宽度。
（4）土方开挖，开挖深度2.1m，即承台底面。土方开挖前应先计算好挖、填土方量，以根据原地面高程及设计地面高程确定土的弃留。由于顶层土为杂填土，而下层土为粘性土，故先由人工进行表层杂填土的开挖，然后用挖掘机对下层土进行垂直开挖。
（5）基槽验收。基槽开挖完成后，由勘察、设计、施工人员共同进行检验。主要检查槽的平面位置、断面尺寸、底部高程等，还应检查基底土质是否与勘察报告一致。
（6）桩的吊装和打入。桩运送至场地后，用吊机在离桩端2.5m处水平起吊，放置于打桩机中打入，将桩顶打入至室内地面线以下1.95m，也即原始地面线以下1.75m处。
（7）承台施工
1.在槽底施作100mm厚德C10素混凝土垫层，并在上面定出承台的边线；
2.支承台的模板，绑扎钢筋，注意将柱顶伸出的锚固钢筋也绑扎入承台钢筋网络中去；
3.浇筑承台混凝土、养护；
4.基槽回填。然后即可进行上部结构的施工。

4.2主要施工机具
铁铲等人工挖土器具。
挖掘机、推土机、卡车、吊车。
混凝土搅拌器、振捣器、木质模板。
桩基础的设计工作到此结束。
附件：
1基础总平面图
2 基础结构图（包括平面图、立面图及剖面图）