土力学与地基基础课程设计计算书.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date土力学与地基基础课程设计计算书土力学与地基基础课程设计计算书土力学与地基基础课程设计计算书一、 柱下独立基础设计1. 边柱设计（400mm500mm）（1） 初步确定基础埋深H=1.6m已知设计组合值：M=130.0KNm,N=890.0KN,V=25.0KN，按建筑地基规范得，由荷载标准值计算荷载设计值取荷载综合分项系数1.35。则标准值为：Mk=96.30KNm,

2、Nk=659.26KN,Vk=18.52KN设计参数及相关数据见下图基础放置在粉土上，fak=160KPa,粘粒含量c10%，查表得b=0.3，d=1.5，先假设基底宽度不大于3m，则粉土修正后的地基承载力特征值： fa=fak+b(b-3)+ dm(d-0.5) =160.0+1.5(1.117+0.516.5) (1.6-0.5)/1.6 =187.786KPa1.1fak=176kpa初步设计基底尺寸： A0=Fk/(fa-Gd)=659.26/(187.786-201.6)=4.23m2由于偏心不大，按20%增大 即A=1.2A0=5.076m2初步选择基础底面积A=Lb=2.91.8

3、=5.22m2(5.076 m2)b=1.8m3.0m，不再对fa进行修正2、持力层承载力验算 Gk=rGdA=201.65.22=167.04KNek=Mk/(Fk+Gk)=(96.30+18.520.6)/(659.26+167.04)=0.130mPk=(Fk+Gk)/A=(659.26+167.04)/5.22=158.30 KPa fa=187.786，满足Pk,max=Pk(1+6ek/L)=158.30(1+60.130/2.9)=160.26KPa0,满足柱下独立基础内力分析计算：（1） 计算基底净反力 偏心矩：en,0=M/F=(130+250.6)/890=0.163m 基

4、础边缘处的最大和最小净反力 Pn,max=F(1+6en,0/L)/Lb=(890/5.22)(1+60.163/2.9) =227.99 KPa Pn,min= F(1-6en,0/L)/Lb =（890/5.22(1-60.163/2.9) =112.99 KPa（2） 基础高度（采用阶梯形基础），计算图如下：(a) 柱边基础截面抗冲切验算L=2.9m,b=1.8m,at=ac=0.4m,bc=0.5m基础高度h=600mm，从下至上分350mm,250mm两个台阶，h0=550mm（有垫层）at+2 h0=0.4+20.55=1.50m261.62KN，可以（b）变阶处抗冲切验算at=b

5、l=0.9m,a1=1.45m,h01=350-50=300mmat+2h01=0.9+20.3=1.50m169.28KN，可以（3） 配筋计算 选用HPB235级钢筋，fy=210N/mm2 （a） 基础长边方向 1-1截面（柱边） 柱边净反力：Pn,1= Pn,min+(L+ac)( Pn,max- Pn,min)/2L =112.99+(2.9+0.5) (227.99-112.99)/(22.9) =180.40 KPa悬臂部分净反力平均值：1/2（Pn,max+ Pn,1）=1/2（227.99+180.40） =204.20KPa弯矩：M1=(1/24)1/2（Pn,max+ P

6、n,1）（L-ac）2(2b+bc) =(1/24)204.20(2.9-0.5)2(21.8+0.4)=196.03KNmAS,1= M1/0.9 fyh0=196.03106/(0.9210550)=1885mm2 3-3截面（变阶处）净反力：Pn,3= Pn,min+(L+a1)( Pn,max- Pn,min)/2L =112.99+(2.9+1.45) (227.99-112.99)/(22.9) =199.24 KPa弯矩：M3=(1/24)1/2（Pn,max+ Pn,3）（L-L1）2(2b+b1) =(1/24)213.62(2.9-1.45)2(21.8+0.9)=84.2

7、1KNmAS,3= M3/0.9 fyh01=84.21106/(0.9210300)=1485mm2比较AS,1和AS,3，应按AS,1配筋，实际配916，AS=1890mm2（b） 基础短边方向 因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，取Pn=1/2(Pn,max+ Pn,min)计算 Pn=1/2（227.99+112.99）=170.49 KPa M2= Pn/24（b-bc）2(2L+ac) =170.49/24(1.8-0.4)2(22.9+0.5)=87.72KNm AS,2= M2/0.9 fyh01=87.72106/(0.9210550)

8、=844mm2M4= Pn/24（b-b1）2(2L+a1) =170.49/24(1.8-0.9)2(22.9+1.45)=41.72KNm AS,4= M4/0.9 fyh01=41.72106/(0.9210300)=736mm2 因此按AS,2配筋，实配1310，AS=1020.5mm2844mm2 其配筋和大样图见详图1-12. 内柱设计（400mm400mm）(1) 初步确定基础埋深H=1.6m已知设计组合值：M=70.0KNm,N=1800.0KN,V=18.0KN，按建筑地基规范得，由荷载标准值计算荷载设计值取荷载综合分项系数1.35。则标准值为：Mk=51.85KNm,Nk=

9、1333.3KN,Vk=13.3KN设计参数及相关数据见下图基础放置在粉土上，fak=160KPa,粘粒含量c10%，查表得b=0.3，d=1.5，先假设基底宽度不大于3m，则粉土修正后的地基承载力特征值： fa=fak+b(b-3)+ dm(d-0.5) =160.0+1.5(1.117+0.516.5) (1.6-0.5)/1.6 =187.786KPa1.1fak=176kpa初步设计基底尺寸： A0=Fk/(fa-Gd)=1333.3/(187.786-201.6)=8.56m2由于偏心不大，按20%增大 即A=1.2A0=10.27m2初步选择基础底面积A=Lb=42.6=10.4m

10、2(10.27 m2)b=2.6m3.0m，不再对fa进行修正2、持力层承载力验算 Gk=rGdA=201.610.4=332.8KNek=Mk/(Fk+Gk)=(51.85+13.30.6)/(1333.3+332.8)=0.036mPk=(Fk+Gk)/A=(1333.3+332.8)/10.4=160.20 KPa fa=187.786，满足Pk,max=Pk(1+6ek/L)=160.20(1+60.036/4)=168.85KPa0,满足柱下独立基础内力分析计算：（4） 计算基底净反力 偏心矩：en,0=M/F=(70+180.6)/1800=0.045m 基础边缘处的最大和最小净反

11、力 Pn,max=F(1+6en,0/L)/Lb=1800/10.4(1+60.036/4) =182.42 KPa Pn,min= F(1-6en,0/L)/Lb =1800/10.4(1-60.036/4) =163.73 KPa（5） 基础高度（采用阶梯形基础），计算图如下：(b) 柱边基础截面抗冲切验算L=4m,b=2.6m,at=ac=0.4m,bc=0.4m基础高度h=600mm，从下至上分350mm,250mm两个台阶，h0=550mm（有垫层）at+2 h0=0.4+20.55=1.50m537.68KN，可以（b）变阶处抗冲切验算at=bl=1.3m,a1=2m,h01=35

12、0-50=300mmat+2h01=1.3+20.3=1.90m309.66KN，可以（6） 配筋计算 选用HPB235级钢筋，fy=210N/mm2（c） 基础长边方向 1-1截面（柱边） 柱边净反力：Pn,1= Pn,min+(L+ac)( Pn,max- Pn,min)/2L =163.73+(4+0.4) (182.42-163.73)/(24) =174.01 KPa悬臂部分净反力平均值：1/2（Pn,max+ Pn,1）=1/2（182.42+174.01） =178.21KPa弯矩：M1=(1/24)1/2（Pn,max+ Pn,1）（L-ac）2(2b+bc) =(1/24)1

13、78.21(4-0.4)2(22.6+0.4)=538.91KNmAS,1= M1/0.9 fyh0=538.91106/(0.9210550)=5184mm2 3-3截面（变阶处）净反力：Pn,3= Pn,min+(L+a1)( Pn,max- Pn,min)/2L =163.73+(4+2) (182.42-163.73)/(24) =177.75 KPa弯矩：M3=(1/24)1/2（Pn,max+ Pn,3）（L-L1）2(2b+b1) =(1/24)180.09(4-2)2(22.6+1.3)=195.10KNmAS,3= M3/0.9 fyh01=195.10106/(0.9210

14、300)=3441mm2比较AS,1和AS,3，应按AS,1配筋，实际配2616150，AS=5224mm2（d） 基础短边方向 因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，取Pn=1/2(Pn,max+ Pn,min)计算 Pn=1/2（182.42+163.73）=173.08 KPa M2= Pn/24（b-bc）2(2L+ac) =173.08/24(2.6-0.4)2(24+0.4)=293.20KNm AS,2= M2/0.9 fyh01=293.20106/(0.9210550)=2820mm2M4= Pn/24（b-b1）2(2L+a1) =17

15、3.08/24(2.6-1.3)2(24+2)=121.88KNm AS,4= M4/0.9 fyh01=121.88106/(0.9210300)=2149mm2 因此按AS,2配筋，实配1416，AS=3215mm22820mm2基础配筋图见详图12.二、人工挖孔桩基础设计 深基础设计：以白云岩为持力层设计人工挖孔桩基础 设计用材：C25混凝土，ft=1.27N/mm2,fc=11.9 N/mm2;HRB335级钢筋，fy= fy=300 N/mm21. 确定桩的类型、截面尺寸和承台底标高 初步采用人工挖孔灌注桩，桩端嵌入持力层中风化泥质白云岩600mm。由设计要求承台顶面至地面为1000

16、mm，取承台底面埋深D=1.8m，即承台厚度为800mm，取桩径：外桩d=1200mm(含护壁)，内桩d=1400mm(含护壁)，护壁厚度设为150mm。3. 嵌岩单桩竖向承载力标准值： Quk=Qsk+Qrk+Qpk=upsiqsikli+uprfrchr+pfrcAp 查表得相关系数：侧阻力发挥系数s1=0（杂填土），s2=0.8（粉土），s3=0.7（砂类土），s4=1.0（其它）侧阻力标准值qs1k=26（填土），qs2k=60（粉土），qs3k=110（沙砾）岩石饱和单轴抗压强度标准值frc=3000KPa桩身嵌岩深度hr取0.6m则有内柱：hrd=0.61.4=0.429，r=0.

17、021，p=0.5；外柱：hrd=0.61.2=0.5，r=0.025，p=0.5所以外桩：Quk=1.2（0.8604.2+0.71104）+1.20.02530000.6+0.530001.22/4=1920.17+169.56+1695.6=3785.33 KN内桩：Quk=1.4（0.8604.2+0.71104）+1.40.02130000.6+0.530001.42/4=2240.2+166.17+2307.9=4714.27 KN设计值：R= Qsk/rs+ (Qrk+Qpk)/rp取系数：rs= rp=1.7，有：外桩：R1=3785.33/1.7=2226.66KN； 内桩：

18、R2=4714.27/1.7=2773.1KN4. 确定桩数初选桩数 外桩：nF/R=890/2226.66=0.40 内桩：nF/R=1800/2773.1=0.65故暂取1根直接按构造为单桩设计承台，桩径外桩1200mm，内桩1400mm，取承台为2m2m的方形承台，由前设知承台厚为800mm。取承台及其上土的平均重度为G=20KN/m3则有：G=221.820=144KN按中心受压确定桩数 外桩：n=(F+G)/R=（890+144）/2226.66=0.46内桩：n=(F+G)/R=（1800+144）/2773.1=0.70考虑偏心荷载作用：外桩：n=1.2 n=1.20.46=0.

19、55内桩：n=1.2 n=1.20.70=0.84所以，最后确定外桩基础与内桩基础皆取为单桩4. 单桩承载力验算（竖向、水平、桩身材料强度）（1）单桩竖向承载力验算 由桩基规范：承受轴心荷载的桩基，0R 承受偏心荷载的桩基，0Nmax1.2R 对该设计，二级建筑的柱下单桩桩基取0=1.1 由设计资料取N= Nmax 对外桩：0N=1.1890=979KNR=2226.66KN对内桩：0N=1.11800=1980KNR=2773.1KN故满足要求。（2）由于水平较小，可满足要求（3）由桩基规范，桩身材料应满足，0VfcA 外桩：0V=251.1=27.5KN fcA=11.91031.22/4

20、=13451.8KN内桩：0V=181.1=19.8KN fcA=11.91031.42/4=18209.3KN故桩身材料完全满足要求。5. 承台配筋综合前述设计，该承台为2m2m的方形承台，承台埋深1.8m，承台高0.8m，承台顶面距地面为1m，桩顶伸入承台150mm，钢筋保护层取60mm。 对承台进行构造配筋：承台板的分布构造钢筋可用1012150200.所以，对承台实配12160（即1212），钢筋沿平行方向X、Y轴方向均匀布置。外桩： Ap1=1.22/4=1.13m2内桩： Ap2=1.42/4=1.54m2所以桩实配筋：C25混凝土，ft=1.27N/mm2,fc=11.9 N/mm2;HRB335级钢筋，fy= fy=300 N/mm2 ，=1.0，c=0.7由R=(cfc Ap+ fy Ag)得外桩：R=(cfc Ap1+ fy Ag)，式中cfc Ap1就已经满足强度要求，所以所配纵筋为构造配筋，外桩配820，AS=2513mm2。同理内桩配1020，AS=3142mm2。箍筋采用8200的螺旋箍筋，钢筋笼每隔2m设一道16的加劲箍筋。构造配筋图见图02。-