福建工程学院-基础工程课程设计-参考

1、一、设计资料1.1 建筑物资料某高校学生公寓楼，上部结构为钢筋混凝土框架结构。抗震设防烈度为7度, 抗震等级为3级。室内外高差为400mm柱底受竖向荷载为6340KN受弯矩为 475.5 KN m。1.2 岩土工程勘察资料场地地下水类型为潜水，各钻孔混合地下水稳定水位埋深为1.2m,根据已有资料，该场地地下水对混凝土结构和钢结构具有弱腐蚀性， 对钢筋混凝土结构 中的钢筋不具有腐蚀性。建筑地基的土层分布情况及各土层物理-力学指标见下表序号土层名称重度rKN /m'压缩 模量地基承载力特征值fak kpa预应力管桩极限承载力标准值kpa冲钻孔桩极限 承载力标准值 (kpa)Es1 2MPa

2、推荐值q sikqpkqsikqpk(1)粉质粘土18.14.801204634(2)淤泥质土15.11.93452218(3)粉质粘土18.95.731505236(4)淤泥质土16.72.91502418(5)中细砂18.57.501505238(6)粉质粘土18.36.561705638淤泥质土15.53.53552620(8)圆砺20.012.00280868000682400(9)残积砂质 粘性土17.54.43200708500582600(10)全分化花 叱20.013.00310909000783000(11)强风化岩21.015.00500120100001003500二、选

3、择桩型、桩长和截面尺寸2.1 选择桩型因柱底荷载大，不宜采用浅基础，本设计用桩基础。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, 决定采用摩擦桩以及挤土桩。2.2 选择承台埋深及桩的几何尺寸本设计选择强风化花岗岩（9）作为桩端持力层。桩型选用PHCt桩，桩身混凝土强度为 C8Q截面尺寸为直径400mm 由于地下水埋深为1.2m,选择承台埋深为1.40m。桩端全断面进入持力层本设计 取1m则工程桩入土深度为h 3 2.4 7 5.5 3.3 4 5 3 1 34.2m桩基的有效桩长即为34.2-2.0=32.2m 。三、确定单桩竖向承载力特征值，确定

4、桩数并进行桩的布置3.1 确定单桩竖向承载力特征值QUKUpqsikli qpkAp =3.14X0.4 X (46X 1.6+22 X 2.4+52 X 7+24X 5.5p sp p+52X 3.3+56 X4+26X 5+86X 3+70X 1) +8500X 3.14 X 0.22=2910 KNRa2910/2 1455 KN3.2 确定水平承载力特征值RHamftWoVm1.25 22m ft An一,10.4%, bo 0.9(1.5 0.4 0.5)0.99, I 一642,m 4.0MN /m4,采用 C30混凝土3.140.440.0125m4, Ec 3 104c5mb0

5、54 103 0.99 EI 0.85 3 104 0.01250.413WoAnNRHa3.14 0.422-20.42 6.67-1 0.4 0.710323 14 0 8223也 16.67-1 0.4 10 20.514320.5, h 0.413 25.2 10.41 4.0,故Vm0.05200.9260.413 2 1.43 103 0.05200.9261.25 22 0.4%0.5 2092"" I 3"2 1.43 103 0.514148.5KN 50KN满足要求3.3 确定桩数并进行桩的布置柱底受竖向荷载：F=6340KN M=475.5K

6、N m初步估算桩数，由于柱子是偏心受压，故考虑一定的系数，规范中建议取1.1 1.2,本设计取 1.2 即：n >1.2 1.2 340 5.23 根Ra 1455暂取n = 6根。按查表：桩距 s=3bD =3X0.4 =1.2m p承台长边：a 2 0.4 1.23.2m承台短边：b 2 0.4 0.62.0m桩布置入下：600 700 3 301200 J- >丁>> z四、桩身结构设计4.1 吊装点桩的截面尺寸为直径400 mm,桩长32.2m,采用2根10m和一根10.2m的桩 进行相接。因各根桩的长度不大，桩的吊装及吊立时的吊立布置，采用同一 个位置。4.2

7、 桩身结构设计计算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 Q 1.2 Ra 1.2 6340/4 1902 KN由于采用的是高强 PHC管桩，混凝土强度 C80, fc 35.9MPacApfc c 3.14 2002 35.9 0.75 3381.78KN因为Q ApLc,则符合要求。这里的Q是扣除承台和其上士自重后，相应于荷载效应基本组合的单桩竖向力设计值。打入式预制桩的最小配筋率不宜小于 0.8%。则AS >0.8% 迅14 X2002 =1004.8mm2AS 1206mm24943.2kN R配置6根HRB40CM直彳全为16mmi勺钢筋，采用通长配筋;合要求）A

8、.桩身强度验算:2(cfcA fyAs) 1.0 (1.0 35.9 3.14 2002 360 1206)1280 kN故满足要求B.桩的箍筋计算:可以按构造配筋8300 As = 100.6 mm2,ft 2.22N/2 mm-一 一2fyfyv 2.10N/mmftsv,min ' = 0.24 X 2.22/210 =0.254%fyvnAv1sv 2-=3.14r2(2X50.3) / (3.14 X2002) =0.32 %>sv, min 满足要求五、桩基承载力验算5.1桩顶荷载荷载取柱的 Nmax组合：F=6340kN , Mk475.5 kN*m承台高度为0.9

9、m厚，荷载作用于承台顶面。桩基设计安全等级为乙级，建筑物的重要性系数0 = 1.0.Qk6340 20 3.2 2.0 1.4 1086.5KN n6QikFk Gk (M yknH k ) xmax1086 .5(475.5 50 0.9) 1.24 1.221086.5KN108 .4KN5.2单桩承载力验算Qk 1086.5KN <Ra 1455KN (满足要求)%Qkmax 1.0 1195 KN <1.2Ra 1746 KNQkmin 978.1KN >0Hik RHa不论桩周土的类别如何，单桩白竖向受震承载力均可提高25%对于抗震设防区必须进行抗震验算的桩基，可按

10、下列公式验算单桩的竖向承载力：Qk 1086.5KNW1.25Ra 1818.75KN （符合）Qkmax 1195 KN <1.5Ra2182.5KN (符合)k maxa5.3群桩沉降计算对摩擦桩应进行桩基沉降计算。soS采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算，采用应力面积法计算最终沉降量。竖向荷载标准值F 6340 kN基底处压力P6340 20 2.0 3.2 1.42.0 3.21018.625kpa基底自重压力口18.1 1.2 8.1 0.223.34 kpa基底处的附加应力P0 P-M1018 .62523.34995 .285 kPa根据b=2.0查表得z 0

11、.3m基础沉降量计算如下表:Z(m)!心zbizi Zii 1 Zz .Esi(kPa)'Si/mms i / mm01.60.00101.61.61.60.83161.33061.33064800275.90275.904.01.63.40.51762.07040.73981930381.51657.4111.01.610.40.22902.51900.4468573077.61736.0216.51.615.90.15852.61250.0935291031.98767.0019.81.616.50.13342.64130.028875003.82770.82计算沉降量S =770

12、.82因为 z厚度范围的土层计算沉降量为：3.82mm<0.025X770.82mm=19.27m m满足要求，沉P1深度可取19.8进行计算。EsnEai=1n2A /Esii=1995.285 2.6413 =3.4iMpa770.82由于 Po 995.285k pa >fak 500kPa ,查表得: 以 1.167。所以，桩基础最终沉降量 S=WsS'=1.167 770.82 899.55mm5.4桩基软弱下卧层承载力验算因为在持力层下有不存在软弱下卧层，无需进行下卧层承载力验算。六、桩承台设计6.1承台设计承台底钢筋混泥土保护层成厚度取 70mm混凝土强度等级

13、为C45,受力钢 筋采用HRB33瞰钢筋，非受力钢筋取HPB235 Nmax 6340 kN ,Mmax 475.5kN m, fv =300N /mm2 fc =21.1N /mm2 ft =18.0N /mm2 , xyct初步拟定承台厚1100mmF 1.35FK 1.35 63408559 KNM 1.35M K 1.35 475.5 641.9KN .M扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值:N F 8559 / 6 1426.5KN nNAN 毕堂=1426.5Z_Jxi641.9 1.21.221426.5133.736.2承台受弯承载力计算M x ENi yi3 1426.

14、5 0.3751604 .8KN .MAs1604.8 1062 7161 . 1mm0.9fyh00.9 300 830选用 16 巾28 (As 9844.8mm2 0.15% X3200 20009600mm 2）沿平行y轴方向均匀布置M yENixi2 X1560.23 0.9 2808.4KN .MAs0.9fyh02808.4 10612531 .97mm20.9 300 830选用 21628(As 12921.3mm2 0.15% X3200 20009600 mm2）沿平行x轴方向均匀布置6.3承台受冲切计算:6.3.1柱对承台受冲切承载力计算承台厚度H= 0.9m,桩顶嵌入

15、承台50mm承台底保护层厚度取70mm计算截面处的有效高度h0900 - 70830m 0冲切力Fl FNi 85590 8559 KN冲垮比入ox =aox=0.7h00.830= 0.843 (<1.0)?0y =aoyho嗡皿11（02）冲切系数 pox = 0.84= -084一 =0.8050.84入ox+0.20.843 0.2=2.044入 0.84=入oy+0.20.211 0.2承台高度h=900mm降 1 20 (900-800) 0.992ft 1.80 N/ mm2 ox(bcaoy) oy(hcaox) hp fth°=2X 0.805 X (0.45

16、0+0.175)+2.044X (0.6+0.7) X 0.992 X 1100X 0.830=10263 KN > Fl = 8559kN (可以)6.3.2角桩对承台的冲切C1C20.6ma1x0.7ma1y0.175m入 1Xa 1 xh。0.7 / 0.8300.8431.0%ya1yh00.175 /0.8300.2110.56入 1x0.2056 0.5730.843 0.2c 0.56My人0.2056 1.3630.211 0.2a1y1x(c2 T)1y(C1a2x) fth0X 1100X 0.830=0.573 X (0.6+0.175/2)+ 1.363 X (0

17、.6+0.7/2)0.992= 1570KN*max=1560.23KN (可以)6.3.3 承台受剪切承载力验算受剪切承载力截面高度影响系数 hs计算:11Phs=(800)4 =(-800-)4 =0.939 h01030I I截面：k入ox 0.834(介于0.3 3之间)剪切系数:1.751.750.9500.843取0.3二 1.75入y +11.750.3+1= 1.346hs ftb0h0 = 0.991 X 0.950 X 1100X 2.0 X 0.830 = 3250kN >2N max =3120KN满足要求II II截面：卜入 0y 0.21 0.3hs ftb0ho= 0.991 X 1.346 X1100X3.2 X0.830=5155 kN >3 Nmax =4680.69KN满足要求6.3.4 承台局部受压验算由于承台的混凝土强度等级为 C45,桩的混凝土强度等级为C80,因此按混 凝土结构设计规范对承台的局部受压承载力进行验算：N 0.9 fcA0.9 fcA0.9 21.1 3.14 200 2 2385.1kN N 1426.5KN满足要求八、参考文献1中华人民共和国国家标准建筑桩基础技术规范（JGJ94-94）北 京，中国建筑工业出版社，2002【2】 中华人民共和国