地基与基础课程设计

基础工程课程设计

姓学班

名：号：级：

指导教师：

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×300mmB柱：Nmax=8782KN，Mmax=593KN·m，Vmax=165KN，截面面积：500mm 500mmC柱：Nmax=4159KN，Mmax=324KN·m，Vmax=79KN，截面面积：300mm×300mm附表一：土层主要物理力学指标土层代号

层底埋深

含水量w%

天然重度rKN/m

3

名称

厚度m

孔隙比e

液性指数

直剪试验（快剪）压缩模量

E

内摩擦角°ψ°

粘聚力C（kPa）

承载力标准值

s

（kPa）

f

k

I

(kPa)

L

12

杂填土1．81.8

33

17.5

18.40.900.95

21.116.7

5.4

125

灰褐色粉10．18.3质粘土

345

灰色淤泥22．112.0粉质粘土

3417.81.061.1019.10.880.7019.7

0.46

18.614.223.318.426.836.5

3.811.58.6

95140210

黄褐色粉27．45．330质粘土灰-绿色>27.粉质粘土4

26

（二）、设计要求：

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/mm2,ft=1.43N/mm2）钢筋采用HRB335级（fy=f’y=300N/mm）纵向受力钢筋为4Φ16箍筋Φ

6@100/200。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

Quk=QSK+Qpk=up∑qsikli+qpkAP

其中up=4×300=1.2m杂填土

qsik(kpa)

AP=0.09m2

灰色淤泥粉质粘土

30

黄褐色粉质粘土

50

灰褐色粉质粘土

40

25

其中黄褐色粉质粘土qpk取1000kpa

Quk=[1.2(0.22⨯25+8.3⨯40+12⨯30+1.38⨯50)+0.09⨯1000]=1009.8kN

2）、桩基竖向承载力特征值

Ra=Quk/k=504.9kN

3）、单桩竖向承载力设计值

Q=ϕ(fcA+fyAS)=1.0(14.3⨯3002+300⨯256π)=1528kN

(因为此桩基础为低承台桩所以ϕ取1.0）

（四）、确定桩数与桩的平面布置图1）、 此低承台桩承受竖向偏心荷载

∴n≥u

Fk+Gk4239kN

=1.2⨯=8.39a∴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

l⨯b=2900mm⨯2900mm设计埋深D=1.58m位于填土以上B）、承台及上覆土重Gk=rGAd=20⨯2.9⨯1.58=265.756kN

2

（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

Qk=

F+G(4239+265.756)

=kN=500.5kN≤Ra=504.9kN9

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

F+GMyMykXi4239+266(193+75⋅1)⋅1.1541.1

Qik=±±=±=459.9kN⋅yxiiQikmax=541.4kN≤1.2Ra=605.88kN

（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/mm2,ft=1.27N/mm2）配置HRB335级钢筋（fy=

f’y=300N/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

Qikmin=459.9kN>0

ho=1-0.1-0.07=0.83m承台l⨯b=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rG=20kNm则桩顶平均竖向设计值为

maxNmin=

3

F+G(M+Vh)xmax514.1

±=459.9kNXI

yi=850mm

2)、承台承受弯承载力计算

xi=800mm

Mx=∑Niyi=3⨯500.5⨯0.85=1276.275kN⋅mMx1276.275⨯106

As===5695mm2

co⋅⋅23Φ18@105As=5853.5mm2

选用

My=∑Nixi=3⨯541.1⨯0.8=1298.64kN⋅m1298.64⨯106

As===5792mm2

co⋅⋅23Φ18@105As=5853.5mm2

3）、承台承受冲切承载力验算A)、柱对承台的冲切

My

选用

aox=0.65maoy=0.7m

λox=βox=

a=0.783

0.84

=0.85

λox+λoy=βoy=

aoyho

=0.843

0.84

=0.805

λoy+2βox(bc+aoy)+βoy(hc+aox)⋅βhp⋅ft⋅ho

=2[0.85(0.5+0.7)+0.805(0.6+0.65)]⋅0.9975⋅1.27⋅830=4261.02kN>roFl=1.0(4239-0)=4239kN

(因为ho=830mm所以βhp=0.9975）B)、角柱对承台的冲切

满足要求

[]

c1=c2=0.5ma

λ1x==0.783

o

a1x=aox=0.65ma1y=aoy=0.7

λ1y=

a1yo

=0.843

β1x=

0.56

=0.57

λ1x+0.2

β1y=

0.56

=0.537

λ1y+a1y⎡a⎤

β(c+)+β(c+)⎥⋅βhp⋅ft⋅ho1y1⎢1x2

22⎣⎦

=[0.57(0.5+0.7/2)+0.537(0.5+0.65/2)]⋅0.9975⋅1.27⋅830=975.26kN>rNmax=541.1kN

4）、承台受剪承载力计算

满足要求

800λx=λox=0.78β=1.75=0.98 ho=830mm∴βhs=()=0.99

λ+1.0

1

βhsβftboho=0.99⋅0.98⋅1270⋅0.83⋅2.9=2965.8kN>2roNmax=1231.32kN

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/mm2,ft=1.43N/mm2）钢筋采用HRB335级（fy=f’y=300N/mm）纵向受力钢筋为4Φ16箍筋Φ

6@100/200。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

Quk=QSK+Qpk=up∑qsikli+qpkAP

其中up=4×500=2m杂填土

qsik(kpa)

AP=0.25m2

灰色淤泥粉质粘土

30

黄褐色粉质粘土

50

灰褐色粉质粘土

40

25

其中黄褐色粉质粘土qpk取1000kpa

Quk=[2(0.22⨯25+8.3⨯40+12⨯30+1.28⨯50)+0.25⨯1000]=1773kN

2）、桩基竖向承载力特征值

Ra=Quk/k=886.5kN

3）、单桩竖向承载力设计值

Q=ϕ(fcA+fyAS)=1.0(14.3⨯5002+300⨯256π)=3816kN

(因为此桩基础为低承台桩所以ϕ取1.0）

(四）、确定桩数与桩的平面布置图1）、 此低承台桩承受竖向偏心荷载

∴n≥u

Fk+Gk8782kN

=1.2⨯=11.89a∴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

l⨯b=6050mm⨯4300mm设计埋深D=1.58m位于填土以上B）、承台及上覆土重Gk=rGAd=20⨯6.05⨯4.3⨯1.58=822.074kN

（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

Qk=

2）、按偏心荷载考虑承台四角最不利的桩的受力情况

F+G(8782+822.074)

=kN=800.34kN≤Ra=886.5kN12

满足要求

Qik=

F+GMyMykXi(593+165⋅1.5)⋅2.625848.37

±±=800.34±=752.21kN⋅+yixi

Qikmin=752.21kN>0

Qikmax=848.37kN≤1.2Ra=1063.8kN

（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/mm2,ft=1.27N/mm2）配置HRB335级钢筋（fy=

f’y=300N/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

ho=1.5-0.2-0.04=1.26m承台l⨯b=6050mm⨯4300mm

已知基础顶面的荷载设计值Nmax=8782kN

如图

Mmax=593kN⋅mVmax=165kN

1)、计算柱顶荷载设计值

去程台及上土的平均重度rG=20kNm则桩顶平均竖向设计值为

maxNmin=

3

F+G(M+Vh)x(593+165⋅1.5)⋅2.625848.34

±=800.34±=752.34kNn6(2.625+0.875)∑XI

yi=1.5m

2)、承台承受弯承载力计算

xi=0.325或2.075m

Mx=∑Niyi=4⨯800.34⨯1.5=4802.04kN⋅mMx4208.04⨯106

As===14115.3mm2

co⋅⋅29Φ25@100As=14236.1mm2

My=∑Nixi=3(2.075+0.325)⨯848.37=6108.264kN⋅m

选

用

6108.264⨯106

As===17954.9mm2

co⋅⋅37Φ25@120As=18163.3mm2

3）、承台承受冲切承载力验算A)、柱对承台的冲切

My

选用

aox=0.325maoy=1.2m

λox=

a=0.258

0.84

=1.834

λox+0.2

λoy=βoy=

aoyo

=0.952

βox=

0.84

=0.73

λoy+0.2

2βox(bc+aoy)+βoy(hc+aox)⋅βhp⋅ft⋅ho

=2[1.834(0.6+1.2)+0.73(0.6+0.325)]⋅0.96167⋅1.27⋅1260=12238.2kN>roFl=1.0(8782-0)=8782kN

(因为ho=1260mm所以βhp=0.96167）B)、角柱对承台的冲切

满足要求

[]

c1=c2=0.65ma

λ1x==0.258

ho

a1x=aox=0.325ma1y=aoy=1.2

λ1y=

a1yho

=0.952

β1x=

0.56

=1.22

λ1x+0.2

β1y=

0.56

=0.486

λ1y+0.2

a1y⎡a1x⎤

β(c+)+β(c+)⎥⋅βhp⋅ft⋅ho1y1⎢1x2

⎣⎦

=[1.22(0.65+1.2/2)+0.486(0.65+0.325/2)]⋅0.96167⋅1.27⋅1260=2954.25kN>rNmax=848.34kN

满足要求

4）、承台受剪承载力计算

8001.75

λx=λox=1.845β=)=0.893=0.615 ho=1260mm∴βhs=(

λx+1

βhsβftboho=0.893⋅0.615⋅1270⋅4.3⋅1.26=3778.9kN>2roNmax=1082.2kN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/mm2,ft=1.43N/mm2）钢筋采用HRB335级（fy=f’y=300N/mm）纵向受力钢筋为4Φ16箍筋Φ

6@100/200。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

Quk=QSK+Qpk=up∑qsikli+qpkAP

其中up=4×300=1.2m杂填土

qsik(kpa)

AP=0.09m2

灰色淤泥粉质粘土

30

黄褐色粉质粘土

50

灰褐色粉质粘土

40

25

其中黄褐色粉质粘土qpk取1000kpa

Quk=[1.2(0.22⨯25+8.3⨯40+12⨯30+1.38⨯50)+0.09⨯1000]=1009.8kN

2）、桩基竖向承载力特征值

Ra=Quk/k=504.9kN

3）、单桩竖向承载力设计值

Q=ϕ(fcA+fyAS)=1.0(14.3⨯3002+300⨯256π)=1528kN

(因为此桩基础为低承台桩所以ϕ取1.0）

（四）、确定桩数与桩的平面布置图1）、 此低承台桩承受竖向偏心荷载

∴n≥u

Fk+Gk4159kN

=1.2⨯=8.23a∴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

l⨯b=2900mm⨯2900mm设计埋深D=1.58m位于填土以上B）、承台及上覆土重Gk=rGAd=20⨯2.9⨯1.58=265.756kN

2

(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

Qk=

F+G(4159+265.756)

=kN=491.6kN≤Ra=504.9kN9

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

Qik=

F+GMyMykXi4159+265.756(324+79⋅1)⋅1.1552.66±±=±=430.54kN96⋅1.1∑yi∑xiQikmax=552.66kN≤1.2Ra=605.88kN

Qikmin=430.54kN>0

（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/mm2,ft=1.27N/mm2）配置HRB335级钢筋（fy=

f’y=300N/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

ho=1-0.1-0.07=0.83m承台l⨯b=2900mm⨯2900mm

已知基础顶面的荷载设计值N=4159kN

如图

M=324kN⋅m

V=79kN

1)、计算柱顶荷载设计值

去程台及上土的平均重度rG=20kNm则桩顶平均竖向设计值为

maxNmin=

3

F+G(M+Vh)x552.66

±=430.54kNX∑I

yi=850mm

2)、承台承受弯承载力计算

xi=800mm

Mx=∑Niyi=3⨯491.6⨯0.85=1253.58kN⋅mM1253.58⨯106

As===5593.8mm2

0.9co0.9⋅300⋅830

选用

18Φ20@140As=5655.6mm2

My=∑Nixi=3⨯552.66⨯0.8=1326.38kN⋅m1326.38⨯106

As===5918.7mm2

0.9fcho0.9⋅300⋅830

19Φ20@130As=5918.8mm2

3）、承台承受冲切承载力验算A)、柱对承台的冲切

My

选用

aox=0.65maoy=0.7m

λox=βox=

aox

=0.783

0.84

=0.85

λox+0.2

λoy=βoy=

aoyo

=0.843

0.84

=0.805

λoy+0.2

2βox(bc+aoy)+βoy(hc+aox)⋅βhp⋅ft⋅ho

=2[0.85(0.5+0.7)+0.805(0.6+0.65)]⋅0.9975⋅1.27⋅830=4261.02kN>roFl=1.0(4159-0)=4159kN

(因为ho=830mm所以βhp=0.9975）B)、角柱对承台的冲切

满足要求

[]

c1=c2=0.5ma1x=aox=0.65ma1y=aoy=0.7

λ1x=β1x=

a=0.783o

0.56

=0.57

λ1x+λ1y=

a1yo

=0.843

β1y=

0.56

=0.537

λ1y+a1y⎡a⎤

β(c+)+β(c+)⎥⋅βhp⋅ft⋅ho1y1⎢1x2

22⎦⎣

=[0.57(0.5+0.7/2)+0.537(0.5+0.65/2)]⋅0.9975⋅1.27⋅830=975.26kN>rNmax=552.66kN

4）、承台受剪承载力计算

满足要求

800λx=λox=0.78β=1.75=0.98 ho=830mm∴βhs=()=0.99

λ+1.0

1

βhsβftboho=0.99⋅0.98⋅1270⋅0.83⋅2.9=2965.8kN>2roNmax=1105.32kN满足要求