基础工程课程设计(1)

1、目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark1 o Current Document .设计资料11.1工程概况11.2荷载情况11.3工程地质资料.选择桩型、桩端持力层、承台埋深2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.1选择桩型2 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 2.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深2.确定单桩极限承载力标准值33.1确定单桩极限承载力标准值3.确定桩数和承台底面尺寸54.1柱的桩和承台的确定5 HYPERLINK l bookmark44 o

2、Current Document .确定复合基桩竖向承载力设计值 65.1四桩承台承载力计算6.桩顶作用验算76.1四桩承台验算7.桩基础沉降验算8 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 7.1沉降验算8.桩身结构设计计算108.1桩身结构设计计算10 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document .承台设计11 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 9.1四桩承台设计1110.参考文献15设计资料1.1工程设计概况某城市新区拟建一栋15层框架结构的办公楼，其场地

3、位于临街地块居中部位， 无其它邻近建筑物，地层层位稳定，场地地质剖面及桩基计算指标见工程地质资料。 设计柱下独立承台桩基础。1.2荷载情况已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：轴力F=8300kN，弯矩 Mx=80kNm，My=750kN。1.3工程地质资料建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同，自上而下划分为5 层，地质剖面与桩基计算指标见表1，勘察期间测得地下水水位埋深为2.2m。地下 水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。表1地质剖面与桩基计算指标土层种类层厚/m桩基计算指标预制桩沉管桩冲、钻孔桩qpkqsikqpkqsikqpkqsik粘土3.05040

4、44淤泥9.5144012粉质粘土4.5300050200040100044淤泥质土9.2201416卵石3.01000012070001002800120强风化岩未见底70001005000722000100选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1选择桩型因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因转孔灌注桩 泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩 身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，当地的施工技术力量、施工设 备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。2.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深

5、依据地基土的分布，第层是淤泥，且比较厚；第层是粉质粘土：第层淤 泥质土，且比较厚；第层是卵石，所以第层是较适合的桩端持力层。桩端全断 面进入持力层1.0m（2d），工程桩入土深度为h。故：h = 3.0 + 9.5 + 4.5 + 9.2 +1 = 27.2m由于第层厚3.0m，地下水位为离地表2.2m,为了使地下水对承台没有影响， 所以选择承台底进入第层土 2.0m，即承台埋深为2.0m，桩基得有效桩长即为 27.2-2.0=25.2m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层较高，且上部荷载较大，桩边长取 500mmX 500mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长13.2m，下段长13.2

6、m （不包 括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1.2m，这是考虑持力层可能有一定的起伏 以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基以及土层分布示意如图。强风化岩图2.2.1 土层分布示意确定单桩极限承载力标准值3.1确定单桩极限承载力标准值本设计属于二级建筑桩基，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：Quk = Qsk + Q pk =心 qsikli + q pk Apq式中 录-桩侧第层土的极限侧阻力标准值如无当地经验值时可按建筑桩基技术规范JGJ 94-94中表5.2.8-1（桩的极限侧阻力标准值）取值。qpk极限端阻力标准值如无

7、当地经验值时可按表建筑桩基技术规范JGJ 94-94中表GE5.2.8-2（桩的极限端阻力标准值）取值。对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土不计算其桩侧阻力q威。根据表1.1地基各土层物理、力学指标，按建筑桩基技术规范JGJ 94-94查表得极限桩侧、桩端阻力标准值（表2.3.1）。表2.3.1极限桩侧、桩端阻力标准值层序液限指数经验参数法Iq (kP )q (kP )Lskapka粉质粘土0.86742.552淤泥的粉0.60856.912质粘土粉质粘土0.80038.8001391.428按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：Q =Q +Q =u q l + q A

8、 uk sk pksik i pk p4 x 0.5 x 50 x 1.0 + 4 x 0.5 x 14 x 9.5 + 4 x 0.5 x 50 x 4.5+ 4 x 0.5 x 20 x 9.2 + 4 x 0.5 x 120 x 1.0 + 0.5 x 0.5 x 10000=100 + 266 + 450 + 368 + 240 + 2500=3924kN估算的单桩竖向承载力设计值(Ys =Yp =1.65)r = Osk + 纭=3924 = 2379.2kNY Y 1.65所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用R = 2379.2kN，初步确定桩数。确定桩数和承台底面尺寸

9、4.1柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载：F=8210 kN , M= 741N - 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1.11.2，现在取 1.1 的系数，艮n x 1.1 = 8210 x1.1 = 3.77艮）R 2379.2取n = 4根，桩距S疽3d=1.5m，桩位平面布置如图4.1.1，承台 底面尺寸为2.5mx 2.5m50C75075050(4.1.1四桩桩基础确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属于非端承桩，并n3,承台底面下并非欠固结土，新填土 等，故承台底面不会于土脱离，所以宜考虑桩群、土、承台的相互作 用效应，按复合基桩计算竖向承载力设

10、计值。目前，考虑桩基的群桩效应的有两种方法。地基规范采用等代 实体法，桩基规范采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法 计算复合基桩的竖向承载力设计值5.1四桩承台承载力计算承台净面积：人广2.52 -4x0.52 = 5.25m2。承台底地基土极限阻力标准值：qck = 2 fk - 2 x110 = 220KPaQ = 220 x 5.25 = 288 .75 kNck n4Q 火=u q l = 1424 kNQ = A q = 2500 kN分项系数 丫、 =丫 p =L65, 丫 c = 1-70因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下:工=0.886 * * = 0.

11、886 2.5 X 2.5 = 2.215 dJnb4 x 0.5BcT2.525T20.1群桩效应系数查表得：n=0.8, n =1 .64A iA e承台底土阻力群桩效应系数:门c =门c 寸 +门: cc承台外区净面积 Ae = 2.52 - (2.5 -0.5)2 = 2.25m2 c承台内区净面积 A = Ac- Ae = 5.25-2.25=3.0m2查表门，=0.11, e = 0.63 TOC o 1-5 h z AiAe3.02.25丑 =门，c +丑 e _J = 0.11+ 0.63= 0.33A c a 5.255.25cc那么，复合桩基竖向承载力设计值R:R =n 乌

12、 +n 也 +n Q = 0.8乂1424+1.64乂2500 + 0.33* 28&75 = 3231.32Ns Y p Y c Y1.651.651.70桩顶作用验算6.1四桩承台验算（1）荷载柱的七点组合：F=8210 kN，m = 96kN m , M = 741kN - m。承台高度设为1m等厚，荷载作用于承台顶面。本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数人0=1.0.承台的平均埋深d = 2.0 + 0.3 = 2.3m。作用在承台底形心处的竖向力有F,G,但是G的分项系数取为1.2.F + G = 8210 + 2.52 x 2.3 x 20 x 1.2 = 8210 + 345

13、 = 8555kN桩顶受力计算如下：N = F + G + EM X y + EM X =+ 96 *+ 741x W5 = 2417“max n2)乙(x2)44 x 0.7524 x 0.752NmaxF + G M x y max -遨 x Xmax = 8555 - 96 x 0.75 _ 741x 0.75 = 1859 或 旗(y2)工(x2)4 x 0.7524 x 0.752N = F + 弓=85555 = 2138.75kN n 4max = 2417 .75 kN 0满足要求y oN = 828 .98 kN 274mm2)，因此整个截面的主筋胃迪14气=1230mm2，

14、配筋率为P12305007460 = .535 %pmin = 0-4%。其他构造要求配筋见施工图。桩身强度做 f A + f A ） = 1.0 x （1.0 x 14.3 x 500 x 460 + 300 x 1230） = 3658kN R c cy s=3231.32 kN 故满足要求9.承台设计承台混凝土强度等级采用C25,承台是正方形，双向配筋相同。9.1四桩承台设计由于桩的受力可知，桩顶最大反力N = 2417.75kN，平均反力N = 2138.75kN ,桩顶净反力:G375Nj max = Nmax切=2417.75 翌=2331.5kNn48210=2052.5kN柱对

15、承台的冲切 TOC o 1-5 h z 由图 9.1.1, a = 275mm2 a = 200mm2，承台厚度 H=1.0m,计算 oxoy截面处的有效高度h = 1000-80 = 920mm，承台底保护层厚度取80mm. 0冲垮比人=竺=0.30，人=犯=0.22 0.25取入=0.25 ox 920oy 920oy当 a h 时，取a = h，人满足 0.2 000000000.20 x 920 = 184 mm故取a =275mm。ox1.0aox=275mm 0.20h =同理 a = 200mm oy冲切系数。0.84竺=1.68ox 人 + 0.20.3 + 0.2上= = 1

16、.87oy 人 + 0.20.25 + 0.2C柱截面取4 5 X 60 mm2,混凝土的抗拉强度设计值f = 1100 kPa冲切力设计值 F = Fz Q = 8210-20525 = 61575kN liu = 4 x (600 + 275) = 3500 mm = 3.5mY 0F J 0.938 x 1.68 x 1100 x 3.5 x 0.92 = 6358.04kN 符合要求角桩对承台的冲切由图 9.1.1， a = 275mm, a = 200mm c = c = 750mm.1x角桩冲垮比X1 x = 9 = 0.30，0X1yaa = 0.22 h0角桩的冲切系数1x0.

17、480.48% + 0.2 0.3 + 0.2=0.960.48048= 1.09X + 0.2 0.22+0.2a 八，a (c +*) + a (c + 十)f h1 x 221 y 12 t 0(0.96 0.751.09 (0.96 + 1.09 0.75 +x 1100 x 0.922614 .9kN=2331 .5kN满足要求斜截面抗剪验算计算截面为I-I，截面有效高度h = 0.92m， 截面的计算宽度 0b = 2.5m，混凝土的抗压强度f =11.9MPa = 11900kPa，该计算截 0面的最大剪力设计值:=2 x 2417 .7574835 .5kNj maxa = 2

18、75mmXa = 200mm剪跨比X = 土 =竺=0.30 Xx h 920y200 = 0.22。当 X. 0.3 时，取入=0.3；当 X 3.0 时，取 X = 3.0由于X广0.22，故取X广3一 c 012 剪切系数P =0.12X + 0.3 0.3 + 0.3=0.2时 b0 h0 = 0.2 x119000 x 2.5 x 0.92 = 5474kN y 0V = 4561.8kN满足要求受弯计算承台I-I截面处最大弯矩M = 2Ny = 4835.5 乂 (0.125 + 藉)=2175.975kN.m业级钢筋 f = 360N/ mm2, f = 11.9MPa.4 M2

19、175.975 乂 106A = 7300mm 2s 0.9f h00.9 X 360 x 920选用 16业 25 A = 7854 mm 27300 mm 2整个承台宽度范围内用钢筋取16根，即16225 (双向布置)承台局部受压验算C 柱截面面积 A, = 0.45 x 0.6 = 0.27m2，局部受压净面积A= A = 0.27 m 2，1 nt局部受压计算面积 A, A = (3 x 0.45) x (3 x 0.6) = 2.43m2侦2：43一混凝土的局部受压强度提高系数P, P = ：X = ：027 = 3t1.35p f A1 = 1.35 x 3 x 11900 x 0.27 = 1301265kNF= 8210kN满足条件图9.1.1四桩承台结构计算图10、参考文献GB50007-2002,建筑地基基础设计规范SJGJ 9