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高层公寓楼桩基础设计

高层公寓楼桩基础设计

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目录
一、 工程概况---------------------------------------------2
二、 岩土工程勘察-----------------------------------------2
三、 桩基础方案选择---------------------------------------4
四、 桩型、桩长和桩的截面尺寸的选择-----------------------5
五、 桩基承载力验算（标准组合）---------------------------9
六、 桩基沉降验算（准永久荷载）---------------------------12
七、 桩身截面强度验算（基本组合）-------------------------15
八、 桩基承台验算（基本组合）-----------------------------18
九、参考规范与资料---------------------------------------23
十、施工图-----------------------------------------------23

一、工程概况
拟建场地内与其周围，除中细砂层为液化土外，未发现有影响场地稳定性的其他不良地质作用，也无洞穴、孤石、管线临空面等对工程不利的地下埋藏物，场地稳定，适宜拟建筑物建设。
二、 岩土工程勘察
根据钻探揭露，场地土层由素填土①、淤泥②、粉质粘土③、中细沙④、残积土⑤、全风化花岗岩⑥、强风化花岗岩⑦和中风化花岗岩⑧组成。其中：
素填土为新近填土，松散。工程地质性能差；
淤泥为流塑状，高压缩性，力学强度低，工程地质性能一般；
粉质粘土呈可塑状，中压缩性，力学强度和工程地质性能一般；
中细沙呈松散-稍密，饱和，局部会产生轻微液化，力学强度和工程地质性能一般；
残积土呈可塑、硬塑状，中的-低压缩性，力学强度和工程地质性能一般；
全风化花岗岩层力学强度和工程地质性能中等；
强风化花岗岩层力学强度高，工程地质性能良好；
中风化花岗岩力学强度高，工程地质性能良好，未钻穿。
综上所述，场地岩土体种类较多，但土层分布均匀，除中细沙局部会产生轻微液化外，各土层工程地质性能变化不大，场地综合性较好。

三、 桩基础方案选择
拟建高成建筑物，场地上部土层承载力较低，不具备天然地基的工程条件，应采用桩基。根据场地图的工程特征和当地的施工条件，拟采用PHC管桩（C80）的桩基础方案。选择残积土作为持力层。
考虑中细沙层，在地震时局部降产生液化的情况，因此设计时桩周摩阻力应按《建筑抗震设计规范》（GB50021-2010）第4.43条规定折减，该层的桩周摩阻力乘以折减系数2/3。
地基基础设计参数
岩土名称
重度γ
压缩模量Es(1-2)
地面承载力特征值fak
预制桩
钻（冲）孔灌注桩
侧阻力标准值
端阻力标准值
侧阻力标准值
端阻力标准值
KN/m3
MPa
kPa
qsi/kpa
qpi/kpa
qsi/kpa
qpi/kpa
① 素填土
18.0

②淤泥
16.9
6.4
60
12

10

③粉质粘土
19.0
20.6
150
60

50

④中细砂
18.5

⑤残积土
18.6
18.9
25

⑥全风化花岗岩
2

000
135

⑦强风化花岗岩
2

500
165

⑧中风化花岗岩
23

四、桩型、桩长和桩的截面尺寸的选择
1、桩型和截面尺寸的选择
选用PHC管桩（C80）,桩的规格为，取桩径为500mm,桩身强度为2300kN,桩端进入残积土的深度不小于1m。初设计中承台埋深取d=2m。由于室外相当于黄海高层，故承台底面标高为。
桩的周长为：
桩的截面积为：
2、 桩长和单桩承载力确定
（1）桩长
按钻孔的不同位置把柱可以分成以下几类：

柱
土层
层
粉质粘土
淤泥质土
粉质粘土
中细沙
淤泥
质土
残积土
桩长
ZK5以柱1,2,3，4，6入土的厚
1.9
3.5
6.3
1.8
7.2
1
21.7-2=19.7
取20
ZK1以7,8,11,12,13入土的厚
1.8
3.2
4.8
2.8
6.4
1
20-2=
18
取20
ZK3以5,9，10，14，15入土的厚
2.2
3.5
4
3.5
6.3
1
20.5-2=18.5
取20
（2） 单桩承载力和桩数的确定（用经验参数法可求得单桩总极限承载力标准值）
1） 选用ZK5钻孔土层剖面以柱1、2、3、4、6中的柱6来计算：
即单桩承载力特征值：
不考虑承台重量确定桩数：
选用ZK5钻孔土层剖面以最大荷载柱6（N=4550KN）为代表计算：
即取桩根
2） 选用ZK1钻孔土层剖面以柱7、8、11、12、13中的柱8来计算：
即单桩承载力特征值：
不考虑承台重量确定桩数：
选用ZK1钻孔土层剖面以最大荷载柱8（N=4650KN）为代表计算：
取桩数为：根
3） 选用ZK3钻孔土层剖面以柱5、9、10、14、15中的柱10来计算：
即单桩承载力特征值：
不考虑承台重量确定桩数：
选用ZK3钻孔土层剖面以最大荷载柱10（N=4950KN）为代表计算：
取桩数为： 根
综上：都取4根桩的布置。
3、 各桩下承台的平面尺寸
因为以柱6、柱8和柱10为代表的柱均为4根桩，所以承台取正方形，不设计阶梯状，桩的中心距取 ；承台边缘至桩中心的距离不小于桩直径，取边桩中心至承台边缘的距离500mm，则承台的长宽，根据表格提供的数据，取承台高度为，如图

承台平面布置图
五、 桩基承载力验算（标准组合）
由《建筑桩技术规范JGJ94-2008》规范知，在考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值R在考虑地震作用时：
其中
由，由《建筑桩技术规范JGJ94-2008》规范确定
由《建筑抗震设计规范GB50011-2010》知：
承台下1/2承台宽度且不超过5m深度范围内各层土的地基承载力特征值按厚度加权的平均值：

只要满足柱10即可：

以柱6、柱8和柱10为代表的三类桩均为四桩承台，柱10所受的荷载最大，只要柱10的验算满足了 ，其它的就均满足了。柱10的标准组合受力为：

1、 竖向承载力验算(地震作用和荷载效应标准组合)
轴心竖向力作用下：
偏心竖向力作用下：

2、水平承载力验算
所使用的钢筋为HPB335，其桩身配筋率不小于0.65%，则预制桩单桩水平承载力特征值可由下式估算
且

取，混凝土保护层厚度为35mm，所以。即：
由《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》知：

所以：
由群桩基础的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、群桩、土相互作用产生的群桩效应，可按下列公式确定：

考虑地震作用且时：

由于最大水平力，所以：

六、桩基沉降验算（准永久荷载）
1、根据《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》知：对于桩中心距不大于6倍桩径的桩基，其最终沉降量采用等效作用分层总和法等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。
选择柱下最大荷载的桩基计算沉降，由数据知准永久荷载最大的柱为柱10（N=4650KN），则：
承台的底面应力 ：
承台底面附加应力：
桩端面处土的自重压力：
附加应力计算如下：

(Mpa)

(mm)

(kPa)
0.7
0.23
1
0.2445
0.2485
0.1740
0.1740
18.9
4.833
505.300
6.7
2.23
1
0.0700
0.1655
1.1089
0.9349
20
24.152
144.667
9
3
1
0.045
0.1369
1.2321
0.1232
50
1.273
93.000
所以，
因为：
即总沉降： 而

查《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》知：
由和查《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》知：

所以承台中心点沉降：
即满足要求
2、沉降差计算
差异沉降与柱10相比较大的为柱1（N=3650KN），柱1是为以柱6为代表的一类柱，则基底处附加压力：

桩端平面下的土的自重应力和附加应力（）计算：

(Mpa)

(mm)

(kPa)
1.9
0.63
1
0.2200
0.2425
0.4608
0.4608
18.9
9.888
356.889
4.6
1.53
1
0.1215
0.1975
0.9085
0.4477
20
6.052
197.100
9
3
1
0.045
0.1369
1.2321
0.3236
50
2.625
73.000
所以，
因为：
即总沉降： 而

查《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》知：
由和查《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》知：

所以承台中心点的最终沉降：

即满足要求
由柱10和柱5的沉降可知沉降差:

所以沉降差满足桩基设计要求
七、桩身截面强度验算（基本组合）
桩型选用PHC管桩（C80）（）,桩长L=12m的A型桩，箍筋为HPB235级钢筋，，钢筋保护层为35mm。
1、桩身起吊验算
按两个起吊点考虑，根据起吊时桩身跨中正负弯矩相等原则即确定起吊点，如下图

A点：
由 即 得
桩的主筋计算：每一米桩的自重

（1.2为恒载分项系数）
控制弯矩为点历史的动力系数为K=1.5

桩身截面有效高度

选用的HRB335的钢筋，且
配筋率为
且
同时
所以满足
切抗裂弯矩：
查《预制桩吊桩验算》知： 即：

沿周边均匀配置纵向钢筋的环形截面偏心受压构件其正截面受压承载力应满足：

查《混凝土结构设计规范》知：

因为：

综上桩身截面强度满足验算
八、桩基承台验算（基本组合）
承台高，底层柱子截面尺寸为，承台底钢筋混泥土保护层成厚度取100mm，混凝土强度等级为C60，取，受力钢筋采用HRB335级钢筋， 。柱10的力最大，只要柱10的满足则其他的也可以。而柱10的数据如下：、、、、。

四桩平面布置图
1、四桩承台受冲切承载力验算
不计承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值：

1) 边桩对承台的冲切承载力力计算
把圆桩换算成方桩，即：

冲切力
受冲切承载力截面高度影响系数，由《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》知：，取

由上图知
且
所以边桩的冲垮比：

边桩的冲切系数：

所以：

即承台冲切承载力满足要求
2） 角桩对承台的冲切承载力计算

由图知： 且
即角桩的冲跨比：

角桩的冲切系数：

则：

所以角桩对承台的冲切承载力满足要求
2、 四桩承台的受剪承载力计算
受剪切承载力截面高度影响系数的计算：

由以上计算知：
且剪跨比剪跨比与以上冲垮比相同

则承台剪切系数：

则：
所以边桩对承台的冲切承载力满足要求
3、 四桩承台的受弯承载力计算
由于承台是正方形的，故双向配筋相同。计算取下 :

由图计算知:
则：
由于和大小差不多，故按稍微大的来计算配筋，即按计算，则

选用HRB335的钢筋，
所以承台的受弯承载力满足要求
九、参考规范与资料
1、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
2、《先张法预应力高强混凝土管桩》DBJT13-57 闽02G119
3、《钢筋混凝土预制桩》DBJT13-62闽2004G104
4、《钢筋混凝土桩基承台》DBJT13-67闽2004G104
5、《基础工程》莫海鸿 高校“十一五”规划教材 2008年建筑工
业出版社
6、《高层建筑基础工程》丁翠红 2009年建筑工业出版社
7、《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010
十、施工图（见附件）

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