土力学-地基与基础课程设计-独立基础课程设计.docx
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目录
一、柱下独立基础设计 2
1.1.1设计资料 2
1.1.2选择基础材料 3
1.1.3选择基础埋置深度 3
1.1.4求地基承载力特征值。
3
1.1.5初步选择基底尺寸 4
1.1.6验算持力层地基承载力 4
1.1.7计算基底反力 4
1.1.8基础高度 5
1.1.9配筋计算 7
1.2.1确定A、B、D三轴柱子基础底面尺寸 9
1.2.2设计图纸 10
二、灌注桩基础设计 11
2.1.1设计资料 11
2.1.2灌注桩基设计 11
2.1.3桩基的验算 12
2.1.4承台设计 13
2.1.5桩身结构设计 17
2.1.6估算Ⓑ、Ⓒ轴线柱下桩数 19
2.1.7设计图纸 21
一、柱下独立基础设计
1.1.1设计资料
1、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:
①号土层,杂填土，层厚0.6m，含部分建筑垃圾。
②号土层，粉质黏土，层厚1.5m,软塑,潮湿,承载力特征值。
③号土层，黏土，层厚1.8m,可塑，稍湿，承载力特征值.
④号土层，细砂，层厚2.0m，中密，承载力特征值。
⑤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5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=1150kNMk=210kN.MVk=71kN
Ⓑ轴荷载:
Fk=1815kNMk=175kN。
MVk=73kN
Ⓒ轴荷载：
Fk=1370kNMk=271kN.MVk=67kN
轴荷载：
Fk=1170kNMk=192kN。
MVk=72kN
（2）柱底荷载效应基本组合值如下
Ⓐ轴荷载:
F=1552.5kNM=283.5kN。
MV=95。
85KN
Ⓑ轴荷载：
F=2450。
3kNM=236。
3kN。
MV=98.55kN
Ⓒ轴荷载：
F=1849。
5kNM=365.85N。
MV=90.45kN
轴荷载:
Fk=1579。
5kNMk=259。
2kN.MVk=97.2kN
3。
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1。
5m
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。
1.1.2选择基础材料
基础采用C25～C30混凝土，钢筋采用HPB235、HRB335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100mm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0.5m持力层为，本人分配的持力层为④层。
所以基础埋深初步确定为4。
4m。
由此得到基础剖面示意图如下：
1.1。
4求地基承载力特征值.
根据细砂查表8—5，查表得=2。
0,=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3.0,可以不做宽度修正.修正后的地基承载力特征值为
1。
1.5初步选择基底尺寸
取柱底荷载标准值：
FK=1370KN，MK=271KN·m，VK=67KN。
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。
3倍，即
采用基础,且b=2。
8m〈3m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。
8m
1。
1.7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。
8m，b=2.8m，。
初步选定基础高度h=800mm，分两个台阶,每个台阶均为400mm.=800-（50）=750mm（有垫层）,
则取.因此，可得
因偏心受压，取=356.31kPa,
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HRB335钢筋，。
10.基础长边方向。
11.对于Ⅰ-Ⅰ截面,柱边净反力为
悬臂部分净反力平均值为
弯矩为
对于Ⅲ—Ⅲ截面（变阶处），有
比较和，应取配筋,实际配7φ20@200，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Ⅱ-Ⅱ截面（柱边）取:
Ⅳ—Ⅳ截面（变阶处）
比较和，应取配筋，实际配6φ18@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30％增大，即
初步选定基础底面面积且b=2.3m3m，不需要对进行修正.
B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=2。
6m3m，不需要对进行修正。
D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=2.9m3m，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A3图
二、灌注桩基础设计
2。
1.1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6800mm
（2）柱底荷载效应标准组合值如下
Ⓐ轴荷载：
Fk=2040kNMk=242kN.MVk=145kN
Ⓑ轴荷载:
Fk=2280kNMk=223kN.MVk=158kN
Ⓒ轴荷载：
Fk=2460kNMk=221kN.MVk=148kN
（3）柱底荷载效应基本组合值如下
Ⓐ轴荷载：
F=2754kNM=326。
7kN.MV=195.75KN
Ⓑ轴荷载：
F=3078kNM=301。
05kN.MV=213.3kN
Ⓒ轴荷载：
F=3321kNM=298。
35kN。
MV=199.8kN
（4）工程地质条件
①号土层:
素填土，层厚1.6m，稍湿，松散，承载力特征值fak=98kPa
②号土层：
淤泥质土,层厚3.1m,流塑，承载力特征值fak=69kPa
③号土层：
粉砂，层厚6。
3m，稍密，承载力特征值fak=115kPa
④号土层：
粉质黏土，层厚4.5m,湿，可塑，承载力特征值fak=170kPa
⑤号土层:
粉砂层,厚度未揭穿，中密—密实，承载力特征值fak=285kPa
（5）水文地质条件
地下水位于地表下3。
5m，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。
（7）上部结构资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长5A，宽9.6m.室外地坪高同自然地面，室内外高差350mm,柱截面尺寸500mm×500mm。
2.1.2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-0.35m，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500mm的混凝土沉管灌注桩,选用⑤号土层粉砂层为持力层，桩尖深入持力层1m,设计桩长14.85m,桩尖长0。
5m，初步设计承台高0.9m,承台底面标高-1。
65m，桩顶深入承台50mm。
（1）单桩承载力计算
根据以上设计，桩顶标高为-1。
65m,桩底标高为—16.5m,桩长14。
85m。
①单桩竖向极限承载力标准值计算
=+=+,查表4。
2得:
=3。
14×0。
5×（3×28+6。
3×46+4.5×61+1×73）=1133kN
=××3。
14×2450=481kN
=1133+481=1614kN
②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。
2。
1。
3桩基的验算
由于桩基所处的长度抗震设防烈度为7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3。
5d=1.75m，桩心距承台边缘均为500mm,根据桩数确定承台尺寸为2.75m×2.75m，矩形布桩（见下图）.
承台及其上填土的总重为=2.75×2。
75×1。
65×20=249.56kN
计算时取荷载的标准组合=＜R
＜1.2R
〉0
因此=694。
02kN＜1。
2R=968.4kN
kN＞0
满足设计要求，所以初步设计是合理的。
2.1.4承台设计
承台混凝土选用C25，，,承台钢筋选用HRB335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50mm，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
400mm，承台计算简图如下:
①柱对承台冲切
承台受桩冲切的承载力应满足
冲跨比=（在0。
25～1.0之间）
（在0。
25～1。
0之间）
冲切系数
截面高度影响系数==0.99
=2［1.2（0。
5+0.875）+1.2（0.5+0.875）]×0.99×1270×0.85
=5555kN＞kN
故厚度为0.9m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
②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
0。
7m
0.425,0.425
=（在0。
25～1.0之间）
（在0。
25～1。
0之间）
=
故厚度为0。
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Ⅰ—Ⅰ截面，
（在0。
25～3。
0之间）
剪切系数：
受剪切承载力高度影响系数
Ⅰ—Ⅰ截面剪力为
V=2×
则=0.98×1。
27×1270×2。
75×0。
85=2851kN＞V=1662。
36kN
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Ⅰ-Ⅰ截面,取基桩净反力最大值kN，则
2×831.18×0。
625=1039kN/m
因此承台长边方向选用16＠120,则钢筋根数n=，实配钢筋,满足要求。
对于Ⅱ—Ⅱ截面，取基桩净反力平均值进行计算，
此时900—70=830mm
则kN/m
因此承台短边方向选用18@190，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50mm，两承台间设置联系梁，梁顶面标高—0。
7m，与承台顶齐平,梁宽250mm，梁高400mm,梁内主筋上下共4Ф12通常配筋，箍筋采用Ф8@200。
承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，挑出边缘100mm。
2。
1.5桩身结构设计
沉管灌注桩选用C25混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HPB235、级.
（1）桩身轴向承载力验算
桩顶轴向压力应符合
=kN
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;C25级混凝土，，
则=1×0。
8×11.9×0.25×3.14×0.5×0。
5=1868。
3kN＞=831.18kN
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6Ф12纵向钢筋，则桩身配筋率为
满足（0.2%～0.65％）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m=25.
圆形桩计算宽度
根据，,
=
=6。
753
=6。
753×0.5×0。
5=1.688
=0。
85×2。
8××1。
688×=40。
17
=m
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4.11得=0.926。
=
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），
==39801N
=39。
801kN＞=36.25kN
故桩身水平承载力满足要求。
（3）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10m。
钢筋锚入承台35倍主筋直径,即35×12=420mm.
（4）箍筋配置
采用Ф6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度大于4m，须每隔2m设一道12焊接加劲箍筋。
2。
1.6估算Ⓑ、Ⓒ轴线柱下桩数
（1）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1173kN，基桩竖向承载力特征值586.5kN。
Ⓑ轴荷载：
Fk=2280kNMk=223kN。
MVk=158kN
根据初步估计桩数，即
n=
则Ⓑ轴下设计桩数为4根。
Ⓒ轴荷载:
Fk=2460kNMk=221kN。
MVk=148kN
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。
75m×2.75m，桩最小中心距1.75m，桩边与承台边缘距离为0.5m；设计Ⓒ轴线承台尺寸为2.75m×2。
75m,桩中心距1。
75m，桩心与承台边缘距离为0。
5m.
Ⓑ、Ⓒ轴承台布置如图:
2.1。
7设计图纸
1.桩基平面布置图
2。
承台大样图
详见A3图纸
21
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