基础课设指导书07

1、辽宁工业大学土木工程专业基础工程课程设计指导书院（系）:土木建筑学院教研室：结构教研室指导专业（方向）：建筑工程桩基础设计内容桩基础是埋深较大、以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层。桩基础设计内容包括：（1）确定桩的截面尺寸和长度，确定承台埋深；（2）单桩配筋设计和计算；（3）确定桩数和桩的平面布置；（4）承台结构计算（冲切、受剪和受弯）及设计；（5）桩基沉降计算（6）绘制桩及承台施工图。二、 桩基础设计方法（一）基桩可按下列规定分类1 按承载性状分类：1）摩擦型桩：摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩 端阻力小到可忽略

2、不计；端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力 承受。2）端承型桩： 端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩 侧阻力小到可忽略不计；摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力 承受。2 按成桩方法分类：1）非挤土桩：干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护 壁法钻（挖）孔灌注桩；2）部分挤土桩：长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、 搅拌劲芯桩、预钻孔打入（静压）预制桩、打入（静压）式敞口钢管桩、 敞口预应力混凝土空心桩和 H 型钢桩；3）挤土桩：沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩、打入（静压）预 制桩、闭口

3、预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。3 按桩径（设计直径 d ）大小分类：1）小直径桩：d 800mm（二）桩基设计原则 桩基是由桩、土和承台共同组成的基础，应考虑桩、土、承台的共同工 作。桩基设计应按变形控制设计。 桩基设计应满足的基本条件：(1) 单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值；(2) 桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；(3) 对位于坡地岸边的桩基稳定性验算。(三) 单桩竖向承载力取决于桩身材料的强度和地层的支承力两方面(1) 按桩身材料的强度计算，计算低桩承台桩基的单桩承载力时，按轴 心受压杆件计算(纵向弯曲系数为1)公式：QApflc(2) 地层的支承力对地基基础设计

4、等级为丙级的建筑，可采用静力触探及标贯试验方 法确定。初步设计时，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：Ra 二 qpaApqsiah(3) 桩的主筋应经计算确定。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% (小直径桩取大值)。受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应按计算确定。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、淤泥质土层或液化土层。坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩桩应 通长配筋。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。配筋长度：1)

5、3)4)2)(四) 桩的平面布置(1) 桩的根数当桩基为轴心受压时，桩数n应按下式计算：Fk +GkRa(2) 桩的平面布置桩的平面布置可采用对称式、梅花式、行列式和环状排列。布置桩 位时，桩的间距(中心距)一般米用 34桩径。柱下独立承台布桩方法举例：/4（五）承台结构计算和设计承台的作用是将各桩联成一整体，把上部结构传来的荷载转换、调整分 配于各桩。桩基承台分柱下独立承台、 柱下或墙下条形承台（梁式承台）、筏 板承台和箱形承台。承台应进行受弯、受冲切、受剪切和局部承压承载力计 算。1. 承台设计内容：1）选择承台材料及强度等级2）几何形状及尺寸3）结构承载力验算4）构造要求2承台结构计算包

6、括：（1）受剪计算 公式 V乞丘计tbA冲切计算:乞 2lx(bc ay)1y(hcaox)：hpftho包括一种是柱对承台的冲切， 一种是角桩对承台的冲切 柱对承台冲切FiFi冲切系数:0.840y 0.2-0y0.840x 0.2冲跨比:a0x0yho飞-高度影响系数，h : 800,取1.0; h 一 2000,取0.9 角桩对承台的冲切多桩矩形承台：Nl r：1x(2；y)1y(C1?)行pfth。冲切系数：_0.561x 0.20.51Y0.2冲跨比：1xa1xha1yh。二桩二角形承台：底部角桩：Ni 訓1(2c +B5611 1x 0.2日1 R a11)tan厅一訂也顶部角桩

7、Ni乞-12(202 - ai2)ta飞帥。12_0.56-12 0.2(3)受弯计算：a)柱下多桩矩形承台柱边或台阶边缘：-IMx =送Ni Yi等腰三桩承台M 二也(s 3c)M34b）柱下三桩承台 等边三桩承台（4）局部受压计算计算公式：Fl 丫 o*FI=2400.00kN柱对承台的冲切满足规范要求七、 角桩对承台的冲切验算【丨1. NI=max(N1, N2, N3, N4)=600.000kN2.3. 入 1x=a1x/ho1=0.390/0.560=0.696入 1y=a1y/ho1=0.390/0.560=0.6964. 3 1x=0.56/(入 1x+0.2)=0.56/(0

8、.696+0.2)=0.6253 1y=0.56/(入 1y+0.2)=0.56/(0.696+0.2)=0.625C1=C+1/2*bp=0.500+0.320/2=0.660mC2=C+1/2*bp=0.500+0.320/2=0.660m5. 因 h=0.600m 所以 3 hp=1.0Y o*NI=1.0*600.000=600.000kN31x*(C2+a1y/2.0)+3 1y*(C1+a1x/2)*3 hp*ft_b*ho1=0.625*(660+390/2)+0.625*(660+390/2)*1.000*1.43*560 =855.446kN 丫 o*NI=600.000kN

9、角桩对承台的冲切满足规范要求八、承台斜截面受剪验算【丨1. 计算承台计算截面处的计算宽度bx1=Bx=C+2*A+C=0.500+2*0.900+0.500=2.800mbx2=bc+0.100=0.600+0.100=0.700mbxo=1-0.5*h2/ho*(1-bx2/bx1)*bx1=1-0.5*0.200/0.760*(1-0.700/2.800)*2.800=2.524mby1=By=C+2*B+C=0.500+2*0.900+0.500=2.800mby2=hc+0.100=0.600+0.100=0.700mbyo=1-0.5*h2/ho*(1-by2/by1)*by1=1-

10、0.5*0.200/0.760*(1-0.700/2.800)*2.800=2.524m2. 计算剪切系数1/4因 ho=0.760m 丫 o*Vx=1200.000kNY o*Vy=1.0*1200.000=1200.000kN3 hs*3 y*ft_b*bxo*ho=1.000*1.108*1.43*2523*760=3039.870kN 丫 o*Vy=1200.000kN承台斜截面受剪满足规范要求九、承台受弯计算【8.5.16-1 】【8.5.16-2 】1. 承台底部弯矩最大值【】【丨因为 Mdx14=(N1+N4)*(A-1/2*bc)=(600.000+600.000)*(0.90

11、0-1/2*0.600)=720.00kN*mMdx23=(N2+N3)*(A-1/2*bc) =(600.000+600.000)*(0.900-1/2*0.600) =720.00kN*m所以 Mx=max(|Mdx14|, |Mdx23|)=max(|720.00|,|720.00|)=720.00kN*m 因为 Mdy12=(N1+N2)*(B-1/2*hc)=(600.000+600.000)*(0.900-1/2*0.600)=720.00kN*mMdy34=(N3+N4)*(B-1/2*hc) =(600.000+600.000)*(0.900-1/2*0.600) =720.0

12、0kN*m所以 My=max(|Mdy12|, |Mdy34|)=max(|720.00|,|720.00|)=720.00kN*m66/(0.9*760*360)=2924.0mm6/(0.9*760.000*360)=2924.0mm2. 计算配筋面积Asx=Y o*Mx/(0.9*ho*fy)=1.0*720.00*102Asx1 =Asx/By=2924.0/3=1 044mm 2/mAsy=Y o*My/(0.9*ho*fy)=1.0*720.00*102Asy1 =Asy/Bx=2924.0/3=1 044mm 2/m3. 计算最小配筋率受弯最小配筋率为p min=0.150%4.

13、 承台最小配筋面积2As1min=p min*H*1000=0.150%*800*1000=1200mm2因As1minAsx1 所以 承台底面 x方向配筋面积为 1200mm2/m 选择钢筋 f14125, 实配面积为 1232mm2/m。2 因As1minAsy1 所以 承台底面y方向配筋面积为 1200mm/m 选择钢筋 f14125, 实配面积为 1232mm2/m。十、柱对承台的局部受压验算【丨所以不用验算柱下承台因为承台的混凝土强度等级大于等于柱的混凝土强度等级， 顶面的局部受压承载力。I一、桩对承台的局部受压验算【丨所以不用验算桩上承台因为承台的混凝土强度等级大于等于桩的混凝土强

14、度等级, 局部受压承载力。七桩桩基承台计算、设计依据建筑地基基础设计规范混凝土结构设计规范建筑桩基技术规范(GB50007-2002)(GB50010-2002)(JGJ94-94)、示意图三、计算信息承台类型：七桩承台1.几何参数矩形柱宽计算类型：验算截面尺寸bc=600mm矩形柱高hc=600mm圆桩直径d=400mm承台根部高度H=800mmx方向桩中心距 A=900mm y方向桩中心距 B=900mm承台边缘至边桩中心距 C=500mm2.材料信息柱混凝土强度等级 承台混凝土强度等级 桩混凝土强度等级 承台钢筋级别：C30 ft_c=1.43N/mm:C30 ft_b=1.43N/mm

15、C30 ft_p=1.43N/mmfc c=14.3N/mmfc b=14.3N/mmfc_P=14.3N/mmHRB400fy=360N/mm3. 计算信息结构重要性系数：丫 0=1.0纵筋合力点至近边距离 : as=40mm4. 作用在承台顶部荷载基本组合值F=4000.000kNMx=0.000kN*mMy=0.000kN*mVx=0.000kNVy=0.000kN四、计算参数1. 承台总长 Bx=C+4*A+C=0.500+4*0.900+0.500=4.600m2. 承台总宽 By=C+2*B+C=0.500+2*0.900+0.500=2.800m3. 承台根部截面有效高度 h0=

16、H-as=0.800-0.040=0.760mh01=h-as=0.600-0.040=0.560m h2=H-h=0.800-0.600=0.200m4. 圆桩换算截面宽度 bp=0.8*d=0.8*0.400=0.320m五、内力计算1. 各桩编号及定位座标如上图所示 ：1 号桩 (x1=-A=-0.900m, y1=-B=-0.900m)2号桩 (x2=A=0.900m, y2=-B=-0.900m)3号桩 (x3=2*A=1.800m, y3=0)4号桩 (x4=A=0.900m, y4=B=0.900m)5号桩 (x5=-A=-0.900m, y5=B=0.900m)6号桩 (x6=

17、-2*A=-1.800m, y6=0)7号桩 (x7=0, y7=0)2. 各桩净反力设计值,计算公式：【丨刀xi=x i2*4+X32*2=9.720m2刀 yi=y i *4=3.240m2 2 2 2N=F/n-Mx*y J 刀yi +My*xM 刀Xi +Vx*H*x 刀Xi -Vy*H*y i/ 刀yiNi=4000.000/7-0.000*(-0.900)/3.240+0.000*(-0.900)/9.720 +0.000*0.800*(-0.900)/9.720-0.000*0.800*(-0.900)/3.240 =57i.429kNN2=4000.000/7-0.000*(-

18、0.900)/3.240+0.000*0.900/9.720 +0.000*0.800*0.900/9.720-0.000*0.800*(-0.900)/3.240 =57i.429kNN3=4000.000/7-0.000*0.000/3.240+0.000*i.800/9.720 +0.000*0.800*i.800/9.720-0.000*0.800*0.000/3.240 =57i.429kNN4=4000.000/7-0.000*0.900/3.240+0.000*0.900/9.720 +0.000*0.800*0.900/9.720-0.000*0.800*0.900/3.240

19、 =57i.429kNN5=4000.000/7-0.000*0.900/3.240+0.000*(-0.900)/9.720 +0.000*0.800*(-0.900)/9.720-0.000*0.800*0.900/3.240 =57i.429kNN6=4000.000/7-0.000*0.000/3.240+0.000*(-i.800)/9.720+0.000*0.800*(-1.800)/9.720-0.000*0.800*0.000/3.240=571.429kNN7=4000.000/7=571.429kN六、柱对承台的冲切验算【丨1. 刀 Ni=N7=571.429kN2. aa

20、3. 入 ox= a ox/ho=0.440/0.760=0.579入 oy= a oy/ho=0.440/0.760=0.5794. 3 ox=0.84/(入 ox+0.2)=0.84/(0.579+0.2)=1.0783 oy=0.84/(入 oy+0.2)=0.84/(0.579+0.2)=1.0785. 因 H=0.800m 所以 3 hp=1.0Y o*FI= Y o*(F-刀 Ni)=1.0*(4000.000-571.429)=3428.57kN 2* 3 ox*(hc+ a oy)+ 3 oy*(bc+ a ox)* 3 hp*ft_b*ho =2*1.078*(600+440

21、)+1.078*(600+440)*1.000*1.43*760 =4875.44kN 丫 o*Fl=3428.57kN柱对承台的冲切满足规范要求七、 角桩对承台的冲切验算【丨1. Nl=max(N1, N2, N3, N4, N5, N6)=571.429kN2.3. 入 1x=a1x/ho1=0.390/0.560=0.696入 1y=a1y/ho1=0.390/0.560=0.6964. 3 1x=0.56/(入 1x+0.2)=0.56/(0.696+0.2)=0.6253 1y=0.56/(入 1y+0.2)=0.56/(0.696+0.2)=0.625C1=C+1/2*bp=0.5

22、00+0.320/2=0.660mC2=C+1/2*bp=0.500+0.320/2=0.660m5. 因 h=0.600m 所以 3 hp=1.0Y o*Nl=1.0*571.429=571.429kN31x*(C2+a1y/2.0)+31y*(C1+a1x/2)*3hp*ft_b*ho1=0.625*(660+390/2)+0.625*(660+390/2)*1.000*1.43*560 =855.446kN 丫 o*Nl=571.429kN角桩对承台的冲切满足规范要求八、承台斜截面受剪验算【丨1. 计算承台计算截面处的计算宽度 bx1=Bx=C+4*A+C=0.500+4*0.900+0

23、.500=4.600mbx2=bc+0.100=0.600+0.100=0.700m bxo=1-0.5*h2/ho*(1-bx2/bx1)*bx1=1-0.5*0.200/0.760*(1-0.700/4.600)*4.600=4.087m by1=By=C+2*B+C=0.500+2*0.900+0.500=2.800m by2=hc+0.100=0.600+0.100=0.700m byo=1-0.5*h2/ho*(1-by2/by1)*by1=1-0.5*0.200/0.760*(1-0.700/2.800)*2.800=2.524m2. 计算剪切系数 1/4因 ho=0.760m 丫

24、 o*Vx仁1714.286kN 承台斜截面 X1 受剪满足规范要求验算 x2 截面承载力Y o*Vx2=1.0*571.429=571.429kN3 hs*3 x2*ft_b*byo*ho=1.000*1.108*1.43*2524*760=3039.870kN 丫 0*Vx2=571.429kN承台斜截面X2受剪满足规范要求验算 y 截面承载力Y o*Vy=1.0*1142.857=1142.857kN3 hs*3 y*ft_b*bxo*ho=1.000*1.108*1.43*4087*760=4922.751kN 丫 o*Vy=1142.857kN承台斜截面 Y 受剪满足规范要求九、承台受弯计算【8.5.16-1 】【8.5.16-2 】1.承台底部弯矩最大值【】【丨因为 Mdx24=(N2+N4)*(A-1/2*bc)=(571.429+571.429)*(0.900-1/2*0.600)=685.71kN*mMdx15=(N1+N5)*(A-1/2*bc)=(571.429+571.429)*(0.900-1/2*0.600)=685.71kN*mMdx3=N3*(2*A-1/2*bc)=571.429*(2*0.900-1/2*0.600)=857.14kN*mMdx6=N6