基础工程课程设计班级：姓名：学号：指导老师：东南大学土木学院土木工程专业第一章第一节：一：设计题目：某单层厂房下基础设计二：设计对象：某机械厂的装配车间，厂房基础顶面以上部分的建筑及结构的设计工作已完成。

三：课程设计任务：完成柱下基础与地基的设计与检算。

承担任务：抗风柱。

截面形状为矩形，尺寸=长×宽=700×400。

平面布置位置如总平面图所示。

1．设计计算：（1）19号柱下桩基础的设计计算a :桩基类型的选择 b:桩材和桩径的选择 c:承台底面和顶面标高以及平面形状，尺寸的确定 d:桩长和桩柱数的确定 e:桩的布置f:单桩承载力的检算（2）初步确定修筑基础的施工方案2．图纸（1）基础总平面布置图（假定所有基础均与自己设计的基础相同）（2）基础的结构图。

包括平面图，立面图，剖面图，同时在剖面图上必须给出基础底面的位置。

（表示出埋深）图1-1 装配车间平面图/mm第二节：设计资料一：地质勘察资料（1） 场地土层描述：场地处地面平坦。

柱中心线土层的情况如下：第①层：人工填土。

分布于场地表面，以灰黑色粉土为主，伴有碎砖，炉渣等杂物的填土层。

厚约 m,结构疏松，土质不均，平均天然重度17.1KN/3m第②层：粉质黏土。

呈棕红色。

除1#孔外各孔均有，厚度 m 。

硬塑—可塑，土质较均匀。

第③层：黏土。

呈黄黑色，各孔均有，没有钻透，据调查厚度在10m 以上，可塑—硬塑，土质均匀。

场区地下水属潜水，初见水位在2.5-3.1m 深处，稳定水位在2.9-3.9m 深处。

地下水补给来源为大气降水，水位随季节变化，无侵蚀性。

根据钻探及室内土工实验情况分析，第①层杂填土不宜做建筑物地基。

把第②层或第③层作为地基。

其地基承载力标准值为：第②层：k f =200kpa ；第③层：k f =220kpa 。

（2） 土层剖面图，土性指标：实际建成后室外地面标高为-0.15m ，相当于黄海高程454.85m ，室内地面标高为0.00m ，相当455.00m 。

实际地层厚度如下：第①层：d=454.85-453.25=1.6m 第②层：d=10.35m 第③层: d>10m 具体布置如下：图1-2 土层剖面图第二节：设计荷载1. 柱底位于室内地面以下0.5m 处，各柱在地面处的截面内力取值如下：抗风柱（纵向计算）标准组合：200k M kN m =⋅ 450k F kN m =⋅ 30k H kN m =⋅ 基本组合：280M kN m =⋅ 650F kN m =⋅ 50H kN m =⋅纵向指沿车间的长轴方向。

弯矩M 以柱子的外侧受拉为正，剪力H 以指向车间内部为正。

荷载项下标K 表示基本组合，否则为基本组合。

基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30/kN m 计算。

具体柱下作用基础荷载重如下：图1-3 基础梁作用荷载 /mm2.由上图得：基础梁上的荷重：30×0.9×9.45+30×9×4.5=29k F ⨯ 可得2k F =163.35kN 3. 设计荷载作用图如下：图1-4 设计荷载作用图第二章 桩基础设计一：桩基类型和桩尺寸的选择并确定桩端持力层和承台埋深桩型采用预制方桩，拟尺寸为300m m ×300mm 方桩。

由于地面以下很大深度没有基岩（d>20m ）所以采用摩擦桩，选第②层硬塑-可塑的粉质黏土作为持力层，承台埋深为1.9m ，假设承台底面以下的柱长为4m ，只穿越第②层土层。

二： 确定单桩竖向极限承载力标准值Q uk由表5-6查得桩的极限 阻力标志值q sik 为 粘性土：I l =0.412 因为d=1.9+2=3.9<5.0m 所以q sik 的修正系数为0.8， 所以q sik =()kPa 618.0668225.05.025.0.0412.066=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯--+桩的入土深度：h=1.9+4=5.9m<9m粘性土：I l =0.412，h=5.9m ，查表得q pk =1600kPa 故单桩竖向极限承载力标准值为：p pk i sik pk sk uk A q l q u Q Q Q ⋅+⋅=+=∑=2×(0.3+0.3) ×61×4+1600×0.3×0.3=292.8+144=436.8kN三：初步估算所需桩数n在估算桩数时，首先需计算单桩竖向承载力设计值R由于桩的布置和桩数未知，先不考虑承台效应和群桩效应。

从表5-19查得，65.1==p s γγ， 70.1=c γ得kPa Q Q R ppkssk7.26465.114465.18.292=+=+=γγ 确定桩数时，由于承台尺寸还未确定，可先根据单桩承载力设计值R 和上部结构物荷载初步估算确定中心荷载时，估算桩数RFn μ=，μ=1.1，F=846.02kN52.37.26402.8461.1=⨯=n取n=4，即采用4根桩。

四：进行桩位布置和确定承台尺寸（1）桩在平面上采用行列式布置，由于预制桩根数<9，所以S ≥3d=0.9m 。

在x 方向取桩间距S x =1.1m ，因为承台边缘至边桩中心的距离不应小于桩的边长，即承台b x =1.1+2×0.3=1.7m在y 方向取桩间距S y =3d=3×0.3=0.9m ，即承台b y =0.9+2×0.3=1.5m 平面布置如下：图3-1承台平面图（2）承台埋深1.9m ，承台高0.7m ，桩顶伸入承台50mm ，钢筋保护层取35mm ，则承台有效高度h 。

=0.7-0.050-0.035=0.615m=615mm 承台平面布置如下：五：计算考虑群桩效应下的基桩竖向承载力设计值R 并验算桩数是否合适c ck c p pk p s sk s Q Q Q R γηγηγη///++=，其中nA q Q cck ck =（1）求系数s η和p η375.045.1==l B c ，()3.33.02/9.01.1=+=d s a以3.3=d s a 和375.0=lBc ，按桩为粘性土、从表5-20得83.0=s η，591.1=s η （2）求系数c η，c η按5-70计算，首先求出承台内区、外区的净面积i c A 、ec A 和承台底地基土净面积c A219.23.03.045.17.1m A c =⨯⨯-⨯=232.13.03.042.14.1m A ic =⨯⨯-⨯= 287.032.119.2m A A A i c c e c =-=-= 查表5-21得，159.0=i c η 666.0=e c η 得36.019.287.0*666.019.232.1*159.0=+=+=c ece c c i c i cc A A A A ηηη（3）求R 。

先基桩的承台底地基t ，极限抗力标准值Q ck经深度修正，d=1.9+1/2*1.5=2.65m ；因为b=1.5m<3.0m,所以不需进行宽度修正。

3/25.1815.065.23.20)75.165.2(1.176.1m kN m =-⨯-+⨯=γ)5.0(-+=d f q m d ak ck γη=200+1.6*18.25*(2.65-0.15-0.5)=258.4kPa219.2m A c =， n=4kN n A q Q c ck ck 47.141419.24.258=⨯=⋅=从表5-19查得，65.1==p s γγ，70.1=c γ且kN Q ck 47.141=得基桩竖向承载力设计值R ：kN Q Q Q R cck c p pk p s sk s 10.31675.147.14136.065.1144591.165.18.29283.0///=⨯+⨯+⨯=++=γηγηγη（4）验算考虑承台 和群桩效应下的桩数承台及其 G=1.2*1.7*1.5*1.9*20=116.28kN04.310.31628.11602.846=+=+=R G F n 根 说明取n=4根可以满足要求六：桩顶荷载设计值计算竖向力：F+G=962.30KN ；承台高0.7m ，则承台底所受的弯矩（绕y 轴）mKN F H m M y ⋅=⨯-⨯+=+⨯--⨯+=22.274495.002.196825.150280)2/7.0145.0()075.09.1(2则桩顶平均竖向力设计值为kN R kN n G F N 10.31658.240430.962=<==+=KNxx M N N iy 23.365)55.0()55.0(255.055.02055.22.27458.2402maxmax =-⨯-⨯+⨯⨯⨯+=⋅+=∑，KNx x M N N iy 94.115)55.0()55.0(255.055.02055.22.27458.2402maxmin =-⨯-⨯+⨯⨯⨯-=⋅-=∑七：基桩竖向抗压承载力验算基础是偏心受压：KNR N r KN R KN N r 32.37910.316*2.12.123.365*0.110.31658.24058.240*0.1max 00==<==<==两项验算均满足要求。

八：水平承载力验算水平力H=50kN ，水平力和竖向力的合力与铅垂线的夹角538.302.84650<==arctgθ，故可以不验算基桩的水平承载力。

九：承台抗冲切验算（1）柱对承台的冲切验算在x 方向mm a 500=，在y 方向mm a 1000= 取mm a 752100500=+=mm h mm a 123615*2.0*2.07500==<=故取mm o 123=α，2.0=λ， 800.12.020.072.02.072.0=+=+=oy λα 承台混凝土选用C20，kpa f t 1100=m mm u m 5.22500)26004002800700(*2==+++= kN F kN h f u a l o ot m 65025.3044615.011005.28.1=⋅>=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅γ 满足要求（2）角柱对承台的冲切验算：应验算受桩顶荷载最大的角柱对承台的冲切mma mm a y x 100,5011==2.0615/100/,2.0615/50/01011<==<==h a h a y ox x x λλ所以取2.0,,2.01==ox x λλ2.12.048.0111=+==x x y λαα 而m c c 45.021==()()[]()()[]kNN kN h f a c a co ot x y y x16.33665.124402.8460.155.836615.011002/05.045.02.12/1.045.02.12/2/max 111121=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=⋅>=⨯⨯+⨯++⨯=⋅⋅+⋅++⋅γαα满足要求十：承台受剪切承载力计算最危险截面为A-A 截面，因其右侧的两桩承受的荷载最大，且纵向两桩间的距离比横向要大，见平面图，可知m h m a o x 65.0,05.0==3.0615.0/05.00<==h a xx λ，取3.0=x λ故剪切系数2.03.03.012.03.012.0=+=+=λβ，截面处的计算宽度为m b 35.19.0*5.10=KN N kN h b f o o o c 32.672208.1594615.035.196002.0max =⋅>=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅γβ所以满足要求。