基础承台设计计算

1、一、某五层钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸6mx6m,横向承重框架，柱截面500mmX500mm，底层平面图与地质资料见附图。基础采用静压预制混凝土管桩，桩直径400mm,桩身混凝土强度等级为C60,承台混凝土强度等级为C20,桩端进入持力层深度2d,最小桩距取3d,各桩传至承台顶的内力（柱号：Z1,Z2Fk=910,1500,Mk=110,40.,Vk=50,22,F=1152,1935,M=140,50,V=64,25,单位符号除Mk、M为KN-m,其余的均为KN）地质资料见附图。地面天然地面标高9.280'云然地面/F室内300mm200mm杂填土h=1500r=18KN/m34.0

2、0qsa=12kpa50mm粉土6.10qsa=22kpad=400mm承台剖粉细砂qsa=24kpaal2=232mm11.000.4HJ0.4lS=1.62.59淤泥质粉土h=0.8V3M.39qsa=8kp15.40粉质粘土n220.4213n0.81'1C"70.8后/3F.460.43/3F.23Bal1=373mmqsa=25kpa2.98m23.00qpa=800Kpa等边三桩承台地质资料【附：相似三角形:AJH相似于AAGF，其中AJ=0.8、AG=0.8+0.695-0.25=1.245AH=0.46+0.23=0.69由相似比得:0.8/1.245=0.6

3、9/AFAF1.08由AAED相似于AAGF，其中AE=0.8+0.354/2=0.977由相似比得：0.977/1.245=(1.08-al2)/1.08al2=0.232】一、Z1基础设计计算：【解】(1)确定桩端持力层根据地质情况，初步选择粉质粘土层作为桩端持力层。(2) 确定桩的类型、桩长和承台埋深静压预制混凝土管桩，直径为400mm进入粉质粘土层2d=0.8m,初定承台高度为1.5m,承台顶距天然地面0.2m，承台埋深1.5m。(3) 确定单桩竖向承载力特征值Ra=qpaAp+gpSqsiali3.14=7TX0.42X800+3.14X0.4X(12X4+22X2.1+24X4.9

4、+8X4.4+25X0.8)=100.48+355.352=435.832KN(4) 估算桩数与初定承台面积n=1.2XFk/Ra=1.2X910/435.8322.51取3根因桩位静压预制混凝土管桩，所以取桩距S=4d=1.6m取等边三桩承台：如上图承台面积为：0.8.304.3-0.80.40.8.3221.633(30.8.30.4)3e0.5X2.59X2.98-0.267=3.6m2（5）桩基础验算1）单桩承载力验算承台与上覆土重Gk=20X3.6X1.85=133.2KN轴心竖向力作用下，桩顶承受的平均竖向力Qk=(Fk+Gk)/n=(910+133.2)/3=347.73KN&l

5、t;Ra满足要求偏心竖向力作用下，桩顶承受的最大与最小竖向力Qk=(Fk+Gk)/n土(MxkXYi)/IYi2土(MykXXi)/IXi2=(910+133.2)/3土(110+50X1.5)X0.8/2X0.82=347.73土115.625463.355(桩3)KN232.105（桩2）最大竖向力Qkmax=463.355KN<1.2Ra=1.2X435.832=523KN最小竖向力Qkmin=232.105KN>0满足要求2）桩身混凝土强度：桩顶承受的最大竖向力设计值Qmax=(F+G)/n+MxYmax/EYi2+MyXmax/EXi2=(1152+1.2X133.2)/

6、3+(140+64X1.5)X0.8/2X0.82=437.28+147.5=584.78KN桩身混凝土强度等级为C60,Fc=38.5N/mm2ApFc小c=(3.14X4002)X38.5X1.0/4T836KN>Qmax满足要求(6)承台设计将圆桩换算成正方形桩，(3.14X4002>/4=a2a=354mm1) 承台受冲切承载力验算 柱对承台的冲切(三桩承台不要求) 角桩对承台的冲切角桩的最大净反力设计值：N1=F/n+MyXi/饮2=1152/3+(140+64X1.5)X0.8/2X0.82=384+147.5=531.5KN从角桩内边缘引45°冲切线，使柱处

7、于45°线以内时取角桩内边缘至桩边水平距离al1=800-250-354/2=373mm,al2=232mm<0.2H。=290mm，取a12=290mm角桩冲垮比Al1=al1/H。=373/1450=0.257,Zl2=al2/H。=290/1450=0.2角桩冲切系数伊1=0.56/(出+0.2)=0.56/(0.257+0.2)=1.23伊2=0.56/(Al2+0.2)=0.56/(0.2+0.2)=1.4出、入12满足0.21.0。c1=867mm,c2=848mm底部角桩：伊1(2c1+a11)tanphpFtH。2=1.23X(2X867+373)占/3X0.9

8、42X1.1X1450=2248126e2248KN>Nl=531.5KN满足要求顶部角桩：伊2(2c2+al2)tan号phpFtH。=1.4X(2X848+290)73/3X0.942X1.1X1450=2411894e2412KN>Nl=531.5KN满足要求2) 承台受剪承载力验算1- 1斜截面：V1=Nmax=531.5KN(桩3)剪跨比同冲垮比Ax=出=0.2576若1.75/(2x+1.0)=1.75/(0.257+1.0)=1.396hs=(800/H。)?=(800/1450)?=0.862B。=2590mm6hs6tBFH。=0.862X1.39X1.1X259

9、0X1450=4949741M950KNV1=531.5KN满足要求2- 2斜截面：桩3:N3=531.5KN桩2:N2=F/n-MyXi/IXi2=1152/3-(140+64X1.5)X0.8/2X0.82=384-147.5=236.5KNV2=N3+N4=531.5+236.5=768KN入=X2=0.2隋=1.75/(Al2+1.0)=1.75/(0.2+1.0)=1.458B。=2980mm6hs6tBFH。=0.862X1.458X1.1X2980X1450=5973677T974KNV2=768KN满足要求3) 三桩承台弯矩与配筋计算MNmaxsC53151.6技0.35417

10、7.21.45256.94KNm3434As1=M/0.9XfyXH。=256.94X106/0.9X300X1450=656.3mm2【附：相似三角形：AJH相似于AAGF，其中AJ=0.8、AG=0.8+0.695-0.25=1.245、AH=0.46+0.23=0.69、由相似比得：0.8/1.245=0.69/AFAF1.08由AAED相似于AAGF，其中AE=0.8+0.354/2=0.977由相似比得：0.977/1.245=(1.08-al2)/1.08al2=0.232】静压预制混凝土管桩，直径为400mm进入粉质粘土层2d=0.8m,初定承台高度为1.5m,承台顶距天然地面0

11、.2m，承台埋深1.5m。/1.6/(3) 确定单桩竖向承载力特征值2.4Ra=qpaAp+gpSqsiali3.14=7TX0.42X800+3.14X0.4X(12X4+22X2.1+24X4.9+8X4.4+25X0.8)=100.48+355.352=435.832KN(4) 估算桩数与初定承台面积n=1.2XFk/Ra=1.2X1500/435.8323.44取4根因桩位静压预制混凝土管桩，所以取桩距S=4.0d=1.6m承台短边长为：2d+s=2X0.4+1.6=2.4m承台长边长与短边长一样，承台面积为：2.4X2.4=5.76m(5) 桩基础验算1) 单桩承载力验算承台与上覆土

12、重Gk=20X2.4X2.4X1.85=213.12KN轴心竖向力作用下，桩顶承受的平均竖向力Qk=(Fk+Gk)/n=(1500+213.12)/4=428.28KN<Ra满足要求偏心竖向力作用下，桩顶承受的最大与最小竖向力Qk=(Fk+Gk)/n土(MxkXYi)/IYi2土(MykXXi)/IXi2=(1500+213.12)/4土(40+22X1.5)X0.8/4X0.82=428.28土22.8451.08(桩2、桩4)=KN405.48(桩1、桩3)最大竖向力Qkmax=451.08KN<1.2Ra=1.2X435.832=523KN最小竖向力Qkmin=405.48K

13、N>0满足要求2) 桩身混凝土强度：桩顶承受的最大竖向力设计值Qmax=(F+G)/n+MxYmax/EYi2+MyXmax/EXi2=(1935+1.2X213.12)/4+(50+25X1.5)X0.8/4X0.82=547.686+27.344=575.03KN桩身混凝土强度等级为C60，查表得：Fc=27.5N/mm2(6) ApFc小c=(3.14X4002)X27.5X1.0/4=3454KN>Qmax满足要求承台设计将圆桩换算成正方形桩，(3.14X4002>/4=a2a=354mm1)承台受冲切承载力验算 柱对承台的冲切1500-50=1450mm桩顶伸入承台

14、50mm，承台有效高度H。=1450mm，承台混凝土强度等级为C20,Ft=1.1N/mm2Fl=F-ENi=1935-0=1935KN(破坏锥体内无桩)A。x=800-(354/2)50A。x=373>0.2h。=290mm,取A。x=373mmTan也=1500/373=4.02,aM6°>45°同理可得，A。y=A。x=373mm,a76°>45°入。x=A。x/H。=373/1450=0.26=入°y6°x=0.84/(入°x+0.2)=1.83=6。y因H=1500mm,直线插入法，6hp=1-(

15、1.0-0.9)X(1500-800)/(2000-800)=0.94226。x(Bc+A。y)+6。y(Hc+A。x)phpFtH。=21.83X(500+373)+1.83X(500+373)X0.942X1.1X1450=9601452F601KN>Fl=1935KN满足要求 角桩对承台的冲切角桩的最大净反力设计值：Nl=F/n+MyXi/饮2=1935/4+(50+25X1.5)X0.8/4X0.82=483.75+27.344=511.094KN从角桩内边缘引45°冲切线，使柱处于45°线以内时取角桩内边缘至桩边水平距离A1x=373mm,A1y=373mm

16、。角桩冲垮比入1x=A1x/H。=373/1450=0.26入1y=A1y/H。=373/1450=0.26角桩冲切系数01x=0.56/(入1x+0.2)=0.56/(0.26+0.2)=1.22=p1y入1x、入1y满足0.21.0。C1=C2=577mm01x(C2+A1y/2)+01y(C1+A1x/2)协pFtH。=1.22X(577+373/2)+1.22X(577+373/2)X0.942X1.1X1450=2799049e2799KN>Nl=511.094KN满足要求2)承台受剪承载力验算1-1斜截面：V1=2Nmax=2X511.094=1022.2KN(桩2、桩4)剪

17、跨比同冲垮比Ax=入0x=0.266若1.75/(M+1.0)=1.75/(0.26+1.0)=1.396hs=(800/H。)?=(800/1450)?=0.862Bo=2400mm6hs6tBFH。=0.862X1.39X1.1X2400X1450=4586633M587KNV1=1022.2KN满足要求2-2斜截面:桩4:N4=511.094KN桩3:N3=F/n-MyXi/IXi2=1935/4-(50+25X1.5)X0.8/4X0.82=483.75-27.344=456.406KNV2=N3+N4=456.406+511.094=967.5KN入=?x=0.26fy=6)=1.39B。=24006hs6tBFH。=0.862X1.39X1.1X2400X1450=4586633M587KNV2=976.5KN满足要求3) 承台弯矩与配筋计算