某單層廠房1號(hào)柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、某單層廠房1號(hào)柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)目 錄1 概述11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 設(shè)計(jì)資料21.2.1 工程概況21.2.2 地勘資料62.2.3 設(shè)計(jì)荷載122 方案比選142.1 淺基礎(chǔ)優(yōu)缺點(diǎn)142.2 樁基礎(chǔ)優(yōu)缺點(diǎn)143 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案153.1 確定基礎(chǔ)埋深及持力層的承載力153.2 確定基底尺寸153.3 承載力及偏心距驗(yàn)算153.4 基礎(chǔ)的抗沖切計(jì)算以及配筋設(shè)計(jì)計(jì)算164 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案174.1 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)174.3.5 施工方案184.2 進(jìn)度計(jì)劃安排參考18規(guī)范及參考書201 概述1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)對(duì)象為某機(jī)械廠的裝配車間。廠房基礎(chǔ)頂面以上部分的建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作已經(jīng)完成。本課程設(shè)計(jì)的

2、任務(wù)是完成柱下基礎(chǔ)與地基的設(shè)計(jì)與檢算。要求選擇一個(gè)基礎(chǔ)，按給定的條件完成相關(guān)的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作，具體要求如下：1設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）綜合分析設(shè)計(jì)資料，對(duì)三種常用的房屋基礎(chǔ)類型（無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)、鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)）的技術(shù)合理性進(jìn)行比較，選擇較為合理的基礎(chǔ)方案。確定所選柱下基礎(chǔ)的類型，平面尺寸及埋深；（2）完成該基礎(chǔ)（包括地基）的計(jì)算，要求分別采用擴(kuò)展基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)共兩種方案完成設(shè)計(jì)計(jì)算；（3）初步?jīng)Q定修筑基礎(chǔ)的施工方案。2圖紙：每種設(shè)計(jì)方案，都必須繪出如下圖紙：（1）基礎(chǔ)總平面布置圖；（2）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖（應(yīng)包含圖紙說明和工程數(shù)量表），包括平面圖、立面圖及剖面圖（三者均需給出），同時(shí)在剖面圖中，必須給

3、出基礎(chǔ)底面的位置（表示出埋深）。因此，每種設(shè)計(jì)方案需要上交總平面布置圖（占1張圖紙）和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖（含平面圖、立面圖及剖面圖，占1張圖紙）共2張圖紙，兩套方案共需上交4張圖紙（淺基礎(chǔ)2張、樁基礎(chǔ)2張）。3將上述成果整理成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書應(yīng)制做成word文檔。整個(gè)說明書應(yīng)滿足計(jì)算過程完整、計(jì)算步驟清楚、文字簡(jiǎn)明、符號(hào)規(guī)范和版面美觀的要求，圖紙應(yīng)用cad制作而且應(yīng)該表達(dá)正確，布局合理，比例合適和尺寸齊全。1.2 設(shè)計(jì)資料1.2.1 工程概況某裝配車間采用單層鋼筋混凝土排架承重結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)跨度24m，柱距6m，車間內(nèi)有2對(duì)30噸中級(jí)工作制橋式吊車。建筑平面圖見圖2-1。規(guī)定室內(nèi)地面標(biāo)高為0

4、.00，相當(dāng)于黃海高程455.00m，室外地面標(biāo)高為-0.15m，柱頂標(biāo)高為12.50m，軌頂標(biāo)高為9.80m。柱子編號(hào)為（18），柱子的類別為角柱z2。柱在基礎(chǔ)頂面處的截面形狀為矩形，尺寸為：角柱z2： 長寬=1000400mm；基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸如圖1-1，梁與柱之間的凈距為20mm，置于柱子外側(cè)的基礎(chǔ)頂面（淺基礎(chǔ)）或承臺(tái)（樁基礎(chǔ)）上。圖1-1 基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸示意圖（單位：mm）圖1-2 裝配車間平面圖 /mm1.2.2 地勘資料簡(jiǎn)化后的建筑場(chǎng)地“工程地質(zhì)勘察報(bào)告”如下。xx工程地質(zhì)勘察報(bào)告擬建工程為xx機(jī)械廠的裝配車間，建筑場(chǎng)地位于該機(jī)械廠廠區(qū)內(nèi)，廠房平面尺寸為42m24m，采用鋼筋

5、混凝土排架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)跨度為24m，柱距為6m?？辈旃ぷ靼词┕D設(shè)計(jì)階段的要求進(jìn)行。自x年x月x日開始，至x年x月x日結(jié)束。共完成鉆孔6個(gè)，并結(jié)合鉆孔取原狀土樣x個(gè)進(jìn)行了室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)。場(chǎng)地處地面平坦。據(jù)鉆探揭露，各地層的情況如下：第層：人工填土。分布于場(chǎng)地表面，以灰黑色粉土為主，伴有碎磚，爐渣等雜物的填土層。厚約0.51.2m，結(jié)構(gòu)疏松，土質(zhì)不均，平均天然重度為17.1kn/m3。第層：粉質(zhì)粘土。呈棕紅色，各孔均有，厚度9.510.1m。硬塑可塑，土質(zhì)較均勻。第層：粘土。呈黃黑色，各孔均可見到，沒有鉆透，據(jù)調(diào)查厚度在10m以上。土質(zhì)均勻，可塑硬塑。場(chǎng)區(qū)地下水屬潛水，初見水位在2.53.1m

6、深處，穩(wěn)定水位在2.93.9m深處。地下水補(bǔ)給來源為大氣降水，水位隨季節(jié)變化，無侵蝕性。根據(jù)鉆探及室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)的情況分析，第層雜填土不宜用作建筑物地基。建議把基礎(chǔ)埋置在強(qiáng)度較高的第層粉質(zhì)粘土或第層粘性土中。其地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值分別為：第層：fk=200kpa第層：fk=220kpa 報(bào)告人 ：xxx x年x月x日8圖1-3 地質(zhì)鉆孔平面布置圖9圖1-4 ii地質(zhì)剖面（m） 10圖1-5 iiii地質(zhì)剖面（m）圖1-6 iiiiii剖面和圖例（m）2.2.3 設(shè)計(jì)荷載基礎(chǔ)梁上的荷重（包括基礎(chǔ)梁自重）按30kn/m計(jì)算。各柱底位于室內(nèi)地面以下0.5m處，各柱在地面處的截面內(nèi)力取值如下：（1）角柱z2

7、：（橫向計(jì)算）荷載組合編號(hào)： l21 l22 上述所謂縱向是指沿車間的長軸方向，橫向是指沿車間的短軸方向。彎矩m以柱子的外側(cè)受拉為正，剪力h以指向車間內(nèi)部為正。在荷載組合編號(hào)“l(fā)ij”中，“i”表示柱的類別，邊柱、角柱、抗風(fēng)柱分別用1、2、3表示，“j”表示荷載效應(yīng)的組合類別，“1”表示標(biāo)準(zhǔn)組合、“2”表示基本組合。各荷載項(xiàng)中帶下標(biāo)k者表示荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，否則為荷載效應(yīng)的基本組合。表1-1 某機(jī)械廠裝配車間土工試驗(yàn)結(jié)果匯總表試樣編號(hào)取樣深度/m土的分類名稱天然含水量/%天然重度/kn/m3比重天然孔隙比液限/%塑限/%塑性指數(shù)液性指數(shù)壓縮系數(shù)/mpa-1內(nèi)摩擦角粘聚力/kpa1孔-13.0

8、03.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.391615.62-29.009.40粉質(zhì)粘土29.0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.3323395.96-316.6017.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.2719205.40-421.0021.40粘土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.2515487.222孔-12.603.00粉質(zhì)粘土24.420.12.70.68133.8121.3112.50.250.1925156.2

9、2-28.008.40粉質(zhì)粘土25.3520.32.710.68731.572110.570.4120.2216558.64-311.0011.40粘土25.5120.42.720.66937.7120.1117.60.250.1718418.84-415.0015.40粘土26.5919.92.70.71843.122.1920.910.210.2316129.263孔-15.005.40粉質(zhì)粘土23.0820.12.710.62933.9620.0413.920.2180.2120156.224孔-14.104.50粉質(zhì)粘土22.9419.92.730.68737.4323.9613.47

10、00.2122296.045孔-17.507.90粉質(zhì)粘土26.6420.12.720.74130.819.2711.530.6390.2320277.26-213.1013.50粘土28.9519.52.730.80548.329.6418.6600.2316519.606孔-13.203.60粉質(zhì)粘土24.5020.12.710.69230.319.8510.450.4450.2220567.082 方案比選2.1 淺基礎(chǔ)優(yōu)缺點(diǎn)本設(shè)計(jì)對(duì)象為某鐵路的特大型橋梁，該橋梁的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成橋墩基礎(chǔ)與地基的設(shè)計(jì)與檢算。要求同學(xué)選擇（或由指導(dǎo)教師分配）一個(gè)基礎(chǔ)，按給定的條

11、件完成相關(guān)的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作，具體要求如下：1綜合分析設(shè)計(jì)資料，對(duì)三種常用的橋梁基礎(chǔ)類型（剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)）的技術(shù)合理性進(jìn)行比較（限于課時(shí)，本次課程設(shè)計(jì)不考慮造價(jià)因素），選擇較為合理的基礎(chǔ)方案。2對(duì)選定的基礎(chǔ)方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。3初步?jīng)Q定修筑基礎(chǔ)的施工方案。4將以上全部成果整理成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書和設(shè)計(jì)施工圖。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書應(yīng)制作成word文檔。整個(gè)說明書應(yīng)滿足計(jì)算過程完整、計(jì)算步驟清楚、文字簡(jiǎn)明、符號(hào)規(guī)范和版面美觀的要求，圖紙應(yīng)用cad制作而且應(yīng)該表達(dá)正確、布局合理和尺寸齊全。說明書用16開紙張打印，和圖紙一起裝訂成冊(cè)，交指導(dǎo)老師評(píng)閱。2.2 樁基礎(chǔ)優(yōu)缺點(diǎn)該橋梁系某i級(jí)鐵路干線上的特大

12、橋（單線），線路位于直線平坡地段。該地區(qū)地震烈度較低，不考慮地震設(shè)防問題。橋梁及橋墩部分的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，橋跨由8孔32m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁，1孔48m下承式鋼桁梁和9孔32m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁組成，見圖3-1和圖3-3。場(chǎng)地處的地質(zhì)剖面見圖3-2，相關(guān)土工試驗(yàn)資料見表3-1。水文資料見圖3-1。由上部結(jié)構(gòu)傳至各橋墩設(shè)計(jì)低水位（高程22.00m）處的設(shè)計(jì)荷載如表3-2所示。3 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案3.1 確定基礎(chǔ)埋深及持力層的承載力根據(jù)地層情況，選擇第層粉質(zhì)粘土作為持力層，基礎(chǔ)埋深d初擬為1.5m。因基底尺寸尚待確定，故先計(jì)算深度修正后的承載力 3.2 確定基底尺寸先按中心荷載計(jì)算，有 將基底面積擴(kuò)大

13、為，基底尺寸擬為。此外，由于基底的最小尺寸為3.2m，故前面計(jì)算得到的不需要再進(jìn)行寬度修正。3.3 承載力及偏心距驗(yàn)算豎向力 彎矩 滿足要求。滿足要求。因此，基底尺寸3.5m*3.2m能夠滿足承載力要求。3.4 基礎(chǔ)的抗沖切計(jì)算以及配筋設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 計(jì)算基底凈反力 （2） 確定基礎(chǔ)高度。初步擬定基礎(chǔ)高度h=1000mm,按地基規(guī)范要求，鋪設(shè) 墊 層時(shí)保護(hù)層厚度不小于40mm，因此假設(shè)鋼筋重心到混凝土外表面的距離為50mm故鋼筋有效高度。 抗沖切破壞驗(yàn)算公式為 首先計(jì)算。如圖中所示 故 近似的取，得到 式中，故，基礎(chǔ)混凝土采用c20，其， 故h=1000mm能夠滿足抗沖切承載力的要求。（3）

14、內(nèi)力計(jì)算。臺(tái)階的寬高比為且偏心距，顯然，控制截面在柱邊處，此時(shí)有 （4） 抗彎鋼筋的配置。采用hpb235級(jí)鋼筋，其。沿長邊方向，由，寬度3200mm，按梁進(jìn)行配筋，可得選用（鋼筋總面積為）。 沿短邊方向的鋼筋通常置于長邊鋼筋之上，并假設(shè)采用鋼筋，故再由，寬度3500mm，可得，選用（鋼筋總面積為）。3.6 地基穩(wěn)定性驗(yàn)算大多數(shù)基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)時(shí)不做穩(wěn)定性檢算，本單層工業(yè)廠房滿足穩(wěn)定性要求，不做需做穩(wěn)定性檢算。3.7 淺基礎(chǔ)施工方案1.建筑定位：根據(jù)房屋建筑的布置由建筑總平面圖確定。宜先確定主軸線然后逐步進(jìn)行細(xì)部定位。2.基礎(chǔ)放線：在不受施工影響的地方設(shè)置基線和水準(zhǔn)點(diǎn)，布置測(cè)量控制網(wǎng)。根據(jù)軸線，放出

15、基槽開挖的邊線?？紤]到上步填土層，故采用適當(dāng)放坡，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖實(shí)際調(diào)整，但不宜過大。3.土方開挖：由于設(shè)計(jì)地面高于實(shí)際地面，故開挖的土方宜在周圍堆積保留，由于基坑小而數(shù)量多且基坑較淺，故宜分組人工開挖。4.基槽驗(yàn)收：開挖完成后由勘察、設(shè)計(jì)、施工人員共同進(jìn)行。檢查槽平面位置、斷面尺寸、底部高程等是否符合要求。特別注意是否有古河道、古墓穴等地基土異常情況，并做好記錄。5.基礎(chǔ)施工：驗(yàn)槽完成后應(yīng)及時(shí)施做墊層，防止水對(duì)基地土擾動(dòng)和浸泡，然后再墊層上定出基礎(chǔ)的外邊線。然后支側(cè)模板，放置鋼筋，最后澆注混凝土，澆注前進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收。6.基槽回填：基礎(chǔ)施工完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填?；靥顟?yīng)時(shí)與地下管線的埋設(shè)等工

16、作統(tǒng)籌安排。最后進(jìn)行壓實(shí)。就此開始上部主體結(jié)構(gòu)的的施工。7.主要施工機(jī)具：鐵鏟等人工挖土器具、卷尺、測(cè)量?jī)x器。挖掘機(jī)、推土機(jī)、卡車、吊車。混凝土攪拌器、混凝土罐車、振搗器、模板。4 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案4.1設(shè)計(jì)荷載對(duì)3號(hào)柱，其設(shè)計(jì)荷載為：,，。,， 基礎(chǔ)梁作用荷載： 。4.2 確定樁端持力層及承臺(tái)尺寸根據(jù)地質(zhì)資料選用低承臺(tái)確定承臺(tái)埋深1.2m(相對(duì)于外部地面)。并初步選定采用鋼筋混凝土預(yù)制方樁，樁的截面尺寸選為300mm300mm,根據(jù)2#-1粉質(zhì)黏土層的液性指數(shù),壓縮性指數(shù)，可見該粉質(zhì)黏土層從上到下的該土層屬于硬塑的低壓縮性土，可作為持力層，樁端進(jìn)入持力層的深度，對(duì)于黏性土不宜小于2d,故選用樁

17、長8m?；炷吝x用：混凝土，鋼筋選用：級(jí)鋼筋，。4.3 初步確定樁的數(shù)目 采用公式 樁側(cè)樁端都是2#-1粉質(zhì)黏土層，因上側(cè)，樁端，取其平均值，查表，得， 根據(jù)樁基規(guī)范得單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值4.4 計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值r 1.初步確定樁的數(shù)目：由于樁的布置和樁數(shù)還未知，先不考慮承臺(tái)效應(yīng)和群樁效應(yīng)，根據(jù)公式可知： 因此，取n=4，即采用4根樁。2. 確定樁位布置和確定承臺(tái)尺寸：因樁距，所以，取a=1.80+20.3=2.40m, b=1.20+20.3=1.80m,采用矩形形式。埋深d=1.2m,承臺(tái)高0.8m，樁頂深入承臺(tái)50mm，承臺(tái)有效高度取為：。3.考慮承臺(tái)效應(yīng)的復(fù)合基樁豎向承載力

18、特征值r。 由和，查表取 所以。驗(yàn)算： 滿足要求。圖4-1 樁基布置圖4.5 計(jì)算樁頂荷載取承臺(tái)及其上土的平均重度，則樁頂平均豎向力為： 滿足要求。承臺(tái)擬采用c20級(jí)砼，配筋為hrb335（）級(jí)鋼筋，樁身砼等級(jí)為c30符合規(guī)范有關(guān)要求，樁的布置和承臺(tái)平面尺寸如附圖所示。樁頂水平力, 水平力和豎向力的合力與鉛垂線的夾角為： ，故可以不驗(yàn)算基樁的水平承載。4.6 承臺(tái)受沖切承載力驗(yàn)算1.柱邊沖切。求沖垮比與沖切系數(shù)：，因h=800mm，故可取。 式中，滿足要求。2.角樁向上沖切驗(yàn)算從角柱內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣距離，。 因 經(jīng)驗(yàn)算，可以。4.7 承臺(tái)受剪計(jì)算剪跨比與以上沖跨比相同，故對(duì)斜截面：故剪切系數(shù)：因，故可取，得滿足要求。斜截面按0.3計(jì)有，其受剪承載力更大，也滿足要求。4.8 承臺(tái)受彎計(jì)算選用14b18，則，沿平行軸方向均勻布置。沿y方向，選用直徑14mm。 選用16b14，則，沿平行軸方向均勻布置4.9 樁基施工方案1.樁基礎(chǔ)施工方案樁施工采用靜壓沉入方式。2.施工流程測(cè)量放線安裝樁尖檢查樁位樁機(jī)就位調(diào)