安徽理工大学基础工程课程设计报告书.docx
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安徽理工大学基础工程课程设计报告书
土木建筑学院
课程设计说明书
题目:
柱下钢筋混凝土桩基础
专业班级:
学号:
学生:
指导教师:
2014年月13日
理工大学课程设计(论文)任务书
岩土与地下工程系系岩土工程教研室
学号
学生
专业(班级)
设计题目
设计
技术
参数
资料另附。
设计
要求
(1)确定单桩竖向承载力特征值;
(2)确定桩数,桩的平面布置,承台平面尺寸,单桩承载力验算;(3)桩身结构设计及验算;(4)承台结构设计及验算;(5)桩及承台施工图设计(桩平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图、节点详图、钢筋图、钢筋表)
工作量
(1)设计说明不少于5000字;
(2)桩基础施工图(A3幅,不少于2幅)
工作
计划
(1)查找资料2天;
(2)课程设计4天;
(3)检查、上交1天。
参考
资料
(1)GB50007-2011.建筑地基基础设计规[S].
(2)JGJ94-2008建筑桩基技术规[S].
(3)昌辉,时红莲编著.基础工程学[M].:
中国地质大学,2005.
(4)大鹏,尤晓暐主编.基础工程[M].北京:
清华大学,2005.
(5)明华.基础工程[M].北京:
高等教育,2003.
(6)朱炳寅,娄宇,琦编著.建筑地基基础设计方法及实例分析[M].北京:
中国建筑工业,2007.
(7)希哲.土力学地基基础[M].北京:
清华大学,2004.
(8)王广月,王盛桂,付志前编著.地基基础工程[M].北京:
水利水电,2006.
(9)曾巧玲,崔余江,文化等主编.基础工程[M].北京:
清华大学,2007.
(10)金喜平,邓庆阳主编.基础工程[M].北京:
机械工业,2006.
指导教师签字
教研室主任签字
学生:
学号:
专业班级:
课程设计题目:
指导教师评语:
成绩:
指导教师:
年月日
理工大学课程设计(论文)成绩评定表
设计题目:
柱下钢筋混凝土桩基础
1课程设计基本要求
1.1课程设计目的
利用所学基础工程课程的理论知识,能够独立完成一个较完整的基础设计与计算过程,从而加深对所学理论的理解与应用。
1.2课程设计建议
在复习本学期课程理论知识后,收集并阅读相关设计规和参考书后进行本课程设计任务。
2课程设计资料
2.1工程设计概况
某城市新区拟建一栋15层框架结构的办公楼,其场地位于临街地块居中部位,无其它邻近建筑物,地层层位稳定,场地地质剖面及桩基计算指标见工程地质资料。
试设计柱下独立承台桩基础。
(1)地基基础设计等级为乙级;
(2)柱的截面尺寸为:
450mm×600mm;
(3)承台底面埋深:
d=2.0m(也可自行按规要求选定),不考虑承台效应;
(4)根据地质资料以及上部荷载情况,自行选择桩型、桩径和桩长;
(5)桩的类型:
灌注桩;
(7)方案要求尽量先选择以粉质粘土为持力层,若不满足要求,再行选择卵石或岩石层作为持力层。
2.2荷载情况
(1)已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合:
轴力Fk=(8400-50n)kN,弯矩Mxk=80kN·m,Myk=750kN·m。
(其中,Mx、My分别为沿柱截面短边和长边方向作用的弯矩;n为学生序号)。
(任务分配:
2011级土木7班1-10序号学生)
(2)已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合:
轴力Fk=8400kN,弯矩Mxk=(80+5(n-10))kN·m,Myk=760kN·m。
(其中,Mx、My分别为沿柱截面短边和长边方向作用的弯矩;n为学生序号)。
(任务分配:
2011级土木7班11-20序号学生)
(3)已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合:
轴力Fk=8300kN,弯矩Mxk=80kN·m,Myk=(760-5(n-20))kN·m。
(其中,Mx、My分别为沿柱截面短边和长边方向作用的弯矩;n为学生序号)。
(任务分配:
2011级土木7班21-30序号学生)
(4)已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合:
轴力Fk=(8400-5n)kN,弯矩Mxk=(80+5(n-30))kN·m,Myk=760kN·m。
(其中,Mx、My分别为沿柱截面短边和长边方向作用的弯矩;n为学生序号)。
(任务分配:
2011级土木7班31~36序号学生)
具体分配数据见附录一
2.3工程地质资料
建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同,自上而下划分为5层,地质剖面与桩基计算指标见附录二,勘察期间测得地下水水位埋深为2.2m。
地下水水质分析结果表明,本场地地下水无腐蚀性。
2.4设计容及要求
(1)确定单桩竖向承载力特征值;确定桩数,桩的平面布置,承台平面尺寸,单桩承载力验算;
(2)桩身结构设计及验算;承台结构设计及验算;桩及承台施工图设计:
包括桩平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图、节点详图、钢筋图、钢筋表;
(3)桩基础施工图:
建议图纸采用A3幅面,表达要清楚,施工图(图纸折叠成A4大小)
2.5建议的设计步骤及涵盖容
(1)列出设计资料(包括上部结构资料、建筑场地资料);
(2)选择桩型、桩端持力层和承台埋深;
(3)确定单桩承载力特征值;
(4)确定桩数和承载底面尺寸;
(5)确定群桩竖向承载力设计值;
(6)桩基中单桩荷载验算;
(7)承台设计(包括柱对承台以及角桩对承台的冲切计算、承台斜截面抗剪验算及承台配筋等
基桩所受的平均竖向作用力为:
N=(F+G)/n=(8400+20×4×4×2)/4=2260 桩基中基桩最大桩顶力为: 2#、4#桩: Nmax=(F+G)/4+Myxmax/∑xi2+Mxymax/∑yi2 =2260+760/4+115/4=2478.75KN<1.2R=2928.84KN 桩基中基桩最小桩顶力为: 1#、3#桩: Nmin=(F+G)/4-Myxmax/∑xi2-Mxymax/∑yi2 =2260-760×1/4-115/4=2041.25KN>0 故复合基桩竖向承载力满足要求。 5承台设计与验算 5.1承台抗冲切验算 取承台厚度为1.4m,近似取承台地面钢筋混凝土保护层厚度为100mm,则承台冲切破坏锥体的有效高度h0=1.3m。 如图所示 1).柱对承台的冲切验算。 对于柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力验算: F1≤2[βox(bc+aoy)+ βoy(hc+aox)]βhpftho 式中: aox=0.4m,aoy=0.475m,bc=0.6m,hc=0.450 λox=aox/ho=0.4/1.3=0.308 λoy=aoy/ho=0.475/1.3=0.365 βox=0.56/( λox+0.2)=0.56/(0.308+0.2)=1.102 βoy=0.56/(λoy一+0.2)=0.56/(0.365+0.2)=0.991 承台选用C40混凝土,ft=1710kpa。 根据《建筑桩基技术规》(JGJ94—2008)规定: 当h<800mm时,取λhp=1.0;h ≥2000mm时,取λhp=0.9,其间按线性插法取值。 则当h=1400mm时,λhp=0.95。 2[ βox(bc+aoy)+ βoy(hc+aox)] βhpftho=2×[1.102×(0.6+0.475)+0.991×(0.45+0.4)]×0.95×1710×1.3=8561.44KN 本题中F1=F—∑Qi=8400-0=8400KN<8561.44KN,故承台受柱冲切承载力满足要求。 5.2角桩冲切验算 N1≤[β1x(c2+a1y/2)+ β1y(c1+a1x/2)]βhpftho 其中,从角桩边缘至承台外边缘的距离c1=1.3m,c2=1.3,a1y=a1x=0.32。 λ1x=a1x/ho=0.32/1.0=0.32 λ1y=a1y/ho=0.32/1.0=0.32 β1x=β1y=0.56/(0.32+0.2)=1. [β1x(c2+a1y/2)+β1y(c1+a1x/2)]βhpftho=[1.×(1.3+0.32/2)+1.×(1.3+0.327/2)]×0.95×1710×1.0=5108.8KN 又因基桩的净反力最大值、最小值为: Nmax=F/4+Myxmax/∑xi2+Mxymax/∑yi2 =8400/4+760×1/4+115/4=2318.75KN Nmin=F/4-Myxmax/∑xi2-Mxymax/∑yi2 =8400/4-760×1/4-115/4=1881.25KN 取N1=Nmax=2318.75KN<5108.8KN,故承台受角桩冲切承载力满足要求。 5.3承台受剪计算 按此验证公式V ≤βhsαftboho进行承台的受剪验证。 计算过程如下: ax=0.4,ay=0.475, λx=ax/ho=0.4/1.3=0.308 λy=aoy/ho=0.365 αx=1.75/(λx+1)=1.75/(1+0.308)=1.338 αy=1.75/(λy+1)=1.75/(1+0.365)=1.282 因0.25<λx,λy<3,故βhs=(800/ho)0.25=(800/1300)0.25=0.886 bxo=[1-0.5h1/ho(1-bx2/bx1)]=[1-0.5×0.3/1.3×(1-600/4000)]×4=3.590m byo=[1-0.5h1/ho(1-by2/by1)]=[1-0.5×0.3/1.3×(1-450/4000)]×4=3.608m 由以上的计算结果知 X方向: βhsαx ftboho=0.886×1.338×1710×1.3×3.590=9460.7KN Y方向: βhsαyftboho=0.886×1.282×1710×1.3×3.608=9110.2KN 图3柱下独立矩形承台抗剪验算 由上图可知 危险界面A-A’左侧共有2#,4#两根基柱,且均为Nmax,故有: V=2×2318.75=4637.5KN<(9460.7,9110.2)min=9110.2KN 故承台受剪承载力满足要求。 5.4承台受弯计算 2# 1# 3# 4# A A’ B B’ 根据前面的计算可知: 图4柱下独立矩形承台抗弯验算 1#,3#桩: N1=N3=Nmin=1881.25KN 2#,4#桩: N2=N4=Nmax=2318.75KN 各桩对A-A’、B-B’截面的弯矩为: MA-A’=∑Nixi=2318.75×2×1=4637.5KN MB-B’=∑Niyi=(1881.25+2318.75)×1=4200KN 承台的有效高度ho=1300mm,承台的有效计算宽度bxo=3.590m,byo=3.608m;配筋选用HRB335级钢筋,fy=300N/mm2 AsA-A’=MA-A’/0.9fyho=4637.5×106/(0.9×300×1300)=13212.3mm2 故沿着x轴方向选用35Φ22,钢筋间距100mm,则实用钢筋面积为13304.6mm2。 验算最小配筋率: Wx=13304.6/(3590×1300)=0.285%>Wmin=0.15% 沿着y轴方向的钢筋面积: AsB-B’=MB-
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