岩土091092班桩基础课程设计任务书以及指导书.docx
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岩土091092班桩基础课程设计任务书以及指导书
岩土工程专业
《基础工程》课程设计
任务书
熊智彪
城市建设学院岩土工程系
2011年12月
一、设计目的
《基础工程》课程设计是在学习《土力学》、《钢筋混凝土》和《基础工程》的基础上,应用所学的知识独立完成基础工程的设计任务。
其目的是培养学生综合应用基础理论和专业知识的能力,同时培养学生独立分析和解决基础工程设计问题的能力。
通过课程设计,对桩基础设计内容和过程有较全面的了解和掌握,熟悉桩基础的设计规范、规程、手册和工具书。
二、设计题目:
某综合楼桩基础设计
三、设计资料
1、工程概况
某综合楼,框架结构,柱下拟采用桩基础。
柱尺寸400X400,柱网平面布置见图1。
室外地坪标高同自然地面,室内外高差450mm。
上部结构传至柱底的荷载效应见表1、表2,表中弯矩、水平力的作用方向均为横向。
对于任意一位学生,荷载效应的取值为表内值加学号的后两位乘以10。
如某同学学号后两位是21,则该同学在计算①轴交B轴处的柱荷载效应标准组合的取值为:
轴向力=1765+21×10=1975kN,相应的计算弯矩和水平荷载以及荷载效应的基本组合值。
表1 柱底荷载效应标准组合值
纵轴编号
轴向力FK(kN)
弯矩MK(kN.m)
水平荷载VK(kN)
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
①
1256
1765
1564
172
169
197
123
130
112
②
1713
2198
1860
185
192
203
126
135
114
③
1680
2150
1810
191
197
208
132
141
120
④
1775
2065
2080
205
204
213
139
149
134
⑤
2040
2280
2460
242
223
221
145
158
148
⑥
1198
1653
1370
275
231
238
165
162
153
表2 柱底荷载效应基本组合值
纵轴编号
轴向力F(kN)
弯矩M(kN.m)
水平荷载V(kN)
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
①
1580
2630
1910
198
205
241
150
140
138
②
1940
3100
2200
205
210
243
154
145
140
③
2030
3180
2490
210
211
223
164
155
150
④
2120
3210
2780
215
214
238
181
166
174
⑤
2350
3360
3220
253
228
244
193
175
188
⑥
1710
3290
3130
286
251
266
204
188
196
图1柱网平面布置
2、工程与水文地质条件
建筑场地平整,地层及物理力学参数见表3。
场地抗震设防烈度为7度,场地内砂土不会发生液化现象。
拟建场区地下水位深度位于地表下3.5m,地下水对混凝土结构无腐蚀性。
表3 地基岩土物理力学参数
土层编号
土的名称
厚度(m)
孔隙比e
液性指数IL
标准贯入锤击数N
天然容重γ(kN/m3)
压缩模量Es
(MPa)
地基承载力特征值fak(KPa)
素填土
1.5
-
-
-
18.0
5.0
50
淤泥质土
3.3
1.04
1.08
-
17.0
3.8
60
粉砂
6.6
0.81
-
14
19.0
7.5
180
粉质黏土
4.2
0.79
0.74
-
18.5
9.2
230
粉砂层
18.5
0.58
-
31
20
16.8
300
3、其他
本次设计规范采用《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008,桩基础设计等级为乙级。
四、设计内容和成果
1、设计计算书
设计计算书包括以下内容:
(1)确定桩的选型以及单桩竖向承载力特征值。
(2)确定桩的根数、布桩,确定承台平面尺寸。
(3)桩基础承载力和变形验算。
(4)桩承台剖面尺寸以及抗冲切、抗剪和抗弯计算。
(5)桩身结构设计,包括混凝土强度等级、钢筋配置(钢筋型号、规格、数量、长度)、保护层厚度以及其他设计。
如设计为预制桩,还应进行吊装验算并满足构造配筋要求。
(6)如果需要,应进行局压验算。
2、设计图纸
设计图纸包括以下内容:
(1)桩基础平面布置图
(2)承台大样图
(3)桩身大样图
(4)设计说明(在图纸上无法表达而施工单位必须执行的意图,用说明方式注明。
包括混凝土强度等级、钢筋级别、垫层厚度与强度、桩持力层承载力要求、施工时应该注意事项、桩基检测要求等内容)。
五、设计要求
1、在教师指导下,在规定时间内独立完成上述给定地质条件、上部柱布置及荷载效应的桩基础设计,并提交计算说明书和桩基础施工图。
2、设计说明书要求手工书写,步骤清晰完整,计算正确、文理通顺,字迹工整,用A4纸装订成册。
3、施工图要求手工绘制,图纸要求布置合理、表达清晰,比例合理,字体端正,线条清晰,符合制图标准,图纸采用A3幅面,施工图比例尺1:
50。
4、装订顺序:
封面(包含信息:
《基础工程》课程设计,专业班级,学号,姓名,日期),设计任务书,计算说明书,施工图(图纸折叠成A4大小)。
六、考核方式及成绩评定:
成绩评定由平时成绩和课题设计成绩两部分组成,其中平时成绩占40%,课程设计成绩占60%,总评后由5档成绩(优、良、中、及格、不及格)给定。
平时成绩包括课程设计考勤、学习态度等,由任课教师依据实际情况给定成绩。
七、参考资料
1.《建筑地基基础设计》(GB50007-2002)
2.《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
3.赵明华.土力学地基基础。
武汉理工大学出版社,2004年。
4.莫海鸿、杨小平.基础工程.北京.建工出版社。
2008
岩土工程专业
《基础工程》课程设计
指导书
熊智彪
城市建设学院岩土工程系
2011年12月
一、必要的资料准备
桩基设计前必须具备的资料主要有:
1.建筑物资料:
包括建筑物的形式、荷载及其性质、建筑物的安全等级、抗震设防烈度等;
2.岩土工程勘察报告:
包括详细勘测的地质条件、承载力、室内实验、原位试验结果等。
3.当地施工机具和技术条件:
如排放泥浆和弃土的条件以及水、电、施工材料供应等;
4.环境条件:
包括相邻建筑物的安全等级、基础形式和埋置深度,周围建筑物对于噪声的要求等;
5.检测条件及当地桩基施工经验。
二、选定桩型、桩长和截面尺寸
1.桩的类型
在对以上收集资料进行分析研究的基础上,针对土层分布情况,考虑施工条件、设备和技术等因素,决定采用预制桩还是灌注桩,确定其是端承桩还是摩擦桩,挤土桩还是非挤土桩。
2.确定桩长
由持力层的深度和合在大小确定桩长、桩截面尺寸,同时进行初步设计与验算。
桩身进入持力层的深度应考虑地质条件、荷载和施工工艺,一般为1到3倍桩径;对于嵌岩灌注桩,桩周嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不宜小于0.5m。
当持力层下存在软弱下卧层时,桩端以下硬持力层厚度不宜小于4d。
(详见JGJ94-2008有关条文)
3.确定桩的截面尺寸
常见桩基截面尺寸为:
1.现场预制方桩,桩身混凝土强度和截面尺寸自定;2.高强PHC管桩,桩身混凝土强度C80,截面尺寸300mm、400mm或500mm;3.沉管灌注桩,桩身混凝土强度C30,截面尺寸350mm;4.钻孔灌注桩,桩身混凝土强度C30,截面尺寸1000mm;5.其它桩型,桩身混凝土强度C25-C40。
三、确定单桩竖向及水平承载力特征值,确定桩数并进行桩的布置
1.单桩竖向承载力特征值
根据提供的土层参数查规范有关表格,确定桩的极限侧阻力和端阻力标准值,按经验公式:
,再将单桩竖向极限承载力
除以安全系数2,作为单桩竖向承载力特征值
。
2.单桩水平承载力特征值
对于混凝土预制桩、钢桩、桩身全截面配筋率大于0.65%的灌注桩,根据静载试验结果取试桩在地面处水平位移为10mm(或6mm)所对应的荷载为单桩水平承载为特征值
。
对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩,取单桩水平静载试验的临界荷载
为单桩水平承载力特征值
。
对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩,其单桩水平承载力特征值
估算式为:
对于预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩,其单桩水平承载力特征值为:
3.确定桩数及平面布置
独立柱:
墙下:
这里荷载为标准组合,n为初估桩数,取整数。
偏心受压时,对于偏心距固定的桩基,如果桩的布置使得群桩横截面的重心与荷载合力作用点重合,则仍可按上式估定桩数,否则,桩的根数应按上式确定的增加10%~20%。
通常桩的中心距宜取(3~4)
;扩底灌注桩的中心距不小于扩底直径的1.5倍;当扩底直径大于2
时,桩端扩底净距不小于1
,扩底直径不大于3
。
桩距要求、布置形式等详见《建筑桩基技术规范》。
4桩身结构设计
桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。
桩轴心受压时
这里的
是扣除承台和其上土自重后,采用荷载效应基本组合值。
打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%;静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%;灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%。
配筋长度:
1)受水平荷载和弯矩较大的桩,配筋长度应通过计算确定。
2)桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时,配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土或液化土层。
3)坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。
4)桩径大于600mm的钻孔灌注桩,构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。
5桩基承载力验算
桩顶荷载
1.单桩承载力验算
对于抗震设防区必须进行抗震验算的桩基,可按下列公式验算单桩的竖向承载力:
2.群桩沉降计算
对摩擦桩应进行桩基沉降计算,取正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,采用实体深基础法,用扩散法和扣除摩阻力两种方法分别计算。
3.桩基软弱下卧层承载力验算
如果在持力层下有软弱下卧层,还应计算下卧层的承载力。
6承台设计
设计承台埋深、尺寸,除满足构造要求外,还应计算抗弯、抗剪、抗冲切。
1.受弯计算
2.受冲切计算
柱对承台冲切承载力
角桩对承台的冲切
3.剪切计算
4.局压计算
7绘施工图、施工说明
绘制所设计桩及承台施工图,包括桩平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图和必要的施工说明。
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