桩基础专业课程设计.doc

目录
1 .设计资料 1
1.1 上部构造资料 1
1.2 建筑物场地资料 1
2 .选取桩型、桩端持力层 、承台埋深 1
2.1 选取桩型 1
2.2 选取桩几何尺寸以及承台埋深 2
3 .拟定单桩极限承载力原则值 3
3.1 拟定单桩极限承载力原则值 3
4 .拟定桩数和承台底面尺寸 4
4.1 ①—C柱桩和承台拟定 4
5 .拟定复合基桩竖向承载力设计值 5
5.1 四桩承台承载力计算（①—C承台） 5
6 .桩顶作用验算 6
6.1 四桩承台验算（①—C承台） 6
7 .桩基本沉降验算 7
7.1 C柱沉降验算 7
8 .桩身构造设计计算 9
8.1 桩身构造设计计算 9
9 .承台设计 10
9.1 四桩承台设计（C柱） 10
10.参照文献 13

1． 设计资料
1.1 上部构造资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架构造，室外地坪标高同自然地面，室内外高差。柱截面尺寸均为，横向承重，柱网布置如图
1.2 建筑物场地资料
拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦,建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响。 场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1米，依照已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基土层分布状况及各土层物理、力学指标见表
表3.1 地基岩土物理力学参数
土层编号
土名称
孔隙比
含水量

液性指数

原则贯入
锤击数N
压缩
模量

承载力
特性值
①
素填土

5.0

②
淤泥质土
1.04
62.4
1.08

3.8
69
③
粉砂
0.81
27.6

14
7.5
115
④
粉质黏土
0.79
31.2
0.74

9.2
170
续表

⑤
粉砂层
0.58

31
16.8
285

表3.2 桩极限侧阻力原则值和极限端阻力原则值 单位：
土层
编号
土
名称
侧阻力

端阻力

土层
编号
土
名称
侧阻力

端阻力

①
素填土
23

④
粉质黏土
61
920
②
淤泥质土
28

⑤
粉砂层
73
2450
③
粉砂
46

2. 选取桩型、桩端持力层 、承台埋深
2.1 选取桩型
由于框架跨度大并且不均匀，柱底荷载大 ，不适当采用浅基本。
依照施工场地、地基条件以及场地周边环境条件，选取桩基本。因转孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周边
环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好保证桩身质量，并在较短施工工期完毕沉桩任务，同步，本地施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供也许性。
2.2 选取桩几何尺寸以及承台埋深
根据地基土分布，第②层是灰褐色粉质粘土，第③层是灰色淤泥质粉质粘土，且比较厚，而第④层是黄褐色粉土夹粉质粘土，因此第④层是较适合桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（>2d），工程桩入土深度为h。
故：
由于第①层厚1.5m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，因此选取承台底进入第②层土0.6m，即承台埋深为2.1m，桩基得有效桩长即为22.8-2.1=20.7m。
桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层<10时,桩边长取300～400,故取350mm×350mm，由施工设备规定，桩分为两节，上段长11m，下段长11m（不涉及桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1.3m，这是考虑持力层也许有一定起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有余地。桩基以及土层分布示意如图2.2.1。

图2.2.1土层分布示意
3 .拟定单桩极限承载力原则值
3.1 拟定单桩极限承载力原则值
本设计属于二级建筑桩基，当依照土物理指标与承载力参数之间经验关系拟定单桩竖向极限承载力原则值时，宜按下式计算：

式中 --- 桩侧第层土极限侧阻力原则值如无本地经验值时可按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94
中表5.2.8-1（桩极限侧阻力原则值）取值。
---― 极限端阻力原则值如无本地经验值时可按表《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94中表GE5.2.8-2（桩极限端阻力原则值）取值。
对于尚未完毕自重固结填土和以生活垃圾为主杂填土不计算其桩侧阻力。
依照表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、桩端阻力原则值（表2.3.1）。
表2.3.1 极限桩侧、桩端阻力原则值
层序
液限指数
经验参数法

I

②
粉质粘土
0.867
42.552

③
淤泥粉质粘土
0.608
56.912

④
粉质粘土
0.800
38.800
1391.428
按经验参数法拟定单桩竖向承载力极限承载力原则值：

＝
＝
＝
估算单桩竖向承载力设计值（）

因此最后按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用，初步拟定桩数。
4 .拟定桩数和承台底面尺寸
下面以①—C荷载计算。柱底荷载设计值如下：
最大轴力组合： 最大轴力3121kN， 弯矩32 kNm， 剪力20kN
最大弯矩组合： 轴力 3002 kN， 最大弯矩197 kNm， 剪力62kN
最大轴力原则值：2400 kN
4.1 ①—C柱桩数和承台拟定
最大轴力组合荷载：F=3121 kN ，M= 32kNm，Q=20 kN
初步估算桩数,由于柱子是偏心受压，故考虑一定系数，规范中建议取，
当前取1.1系数， 即：
取n＝4根，桩距 ,桩位平面布置如图4.1.1，承台底面尺寸为
图4.1.1四桩桩基本
5. 拟定复合基桩竖向承载力设计值
该桩基属于非端承桩，并n>3,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，因此宜考虑桩群、土、承台互相作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值。
当前，考虑桩基群桩效应有两种办法。《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竖向承载力设计值
5.1四桩承台承载力计算（①—C承台）
承台净面积：。
承台底地基土极限阻力原则值：

分项系数
由于桩分布不规则，因此要对桩距径比进行修正，修正如下：

群桩效应系数查表得：
承台底土阻力群桩效应系数:
承台外区净面积
承台内区净面积m2
查表

那么，C复合桩基竖向承载力设计值R:

6 .桩顶作用验算
6.1四桩承台验算（①—C承台）
（1）荷载取C柱组合：F=3121 kN ，M= 32kNm，Q=20 kN
承台高度设为1m等厚，荷载作用于承台顶面。
本工程安全级别为二级，建筑物重要性系数=1.0.
由于柱处在①轴线，它是建筑物边柱，因此室内填土比室外高，设为0.3m，即室内高至承台底2.4m，因此承台平均埋深。
作用在承台底形心处竖向力有F,G,但是G分项系数取为1.2.

作用在承台底形心处弯矩
桩顶受力计算如下：

满足规定
（2）荷载取组合：F=3002 kN ，M= 197kNm，Q=62 kN

桩顶受力计算如下：

满足规定
7． 桩基本沉降验算
采用长期效应组合荷载原则值进行桩基本沉降计算。由于桩基本桩中心距不大于6d，因此可以采用分层总和法计算最后沉降量。
7.1 C柱沉降验算
竖向荷载原则值
基底处压力
基底自重压力
基底处附加应力
桩端平面下土自重应力和附加应力（）计算如下：
①．在z=0时：

=172.54

②．在时：

③．在时

④．在时

将以上计算资料整顿于表7.1.1
表7.1.1计算成果（C柱）
Z(m)

0
172.54
1
0
0.25
676.19
2
189.14
1
2.1
0.0785
212.324
4.3
208.23
1
4.5
0.0218
58.96
5.7
220．69
1
6．0
0.013
35.162
在z=5.7m处，，因此本基本取计算沉降量。
计算如表7.1.2
表7.1.2计算沉降量（C柱）

Z(mm)

平均附加应力系

0
1
0
0.25
0

1
2.1
0.17025
340.5
340.5
11000
83.72
4300
1
4.5
0.10175
437.525
96.025
11000
23.61
5700
1
6.0
0.0805
458.85
21.325
8200
7.03
故：S’=83.72+23.61+7.03=114.46mm
桩基本持力层性能良好，去沉降经验系数。
短边方向桩数，等效距径比，长径比，承台长宽比，查表得：

因此，四桩桩基本最后沉降量= 满足规定
8．桩身构造设计计算
8.1 桩身构造设计计算
两端桩长各11m,采用单点吊立强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293L(L=11m)处，起吊时桩身最大正负弯矩，其中K=1.3；。即为每延米桩自重（1.2为恒载分项系数）。桩身长采用混凝土强度C30，级钢筋，因此：

桩身截面有效高度

桩身受拉主筋
选用，因而整个截面主筋胃，配筋率为％>％。其她构造规定配筋见施工图。
桩身强度 =913.025 故满足规定
9． 承台设计
承台混凝土强度级别采用C20,承台是正方形，双向配筋相似。
9.1四桩承台设计（C柱）
由于桩受力可知，桩顶最大反力，平均反力,桩顶净反力：

（1） 柱对承台冲切
由图9.1.1，，承台厚度H=1.0m,计算截面处有效高度，承台底保护层厚度取80mm.
冲毁比
当，满足0.2—1.0
=125mm < 0.20= 0.20mm 故取＝184mm。
即：冲毁比
冲切系数
C柱截面取，混凝土抗拉强度设计值
冲切力设计值

(2) 角桩对承台冲切
由图9.1.1，
角桩冲毁比，满足0.2—1.0，故取＝0.2。
角桩冲切系数

满足规定
（3）斜截面抗剪验算
计算截面为I-I，截面有效高度，截面计算宽度，混凝土抗压强度，该计算截面最大剪力设计值：

剪跨比 当时，取＝0.3；当时，取
由于，故取
剪切系数
满足规定
（4）受弯计算
承台I-I截面处最大弯矩
级钢筋,.

选用
整个承台宽度范畴内用钢筋取15根，即（双向布置）
（5）承台局部受压验算
C柱截面面积，
局部受压净面积，
局部受压计算面积
混凝土局部受压强度提高系数
满足条件

图9.1.1四桩承台构造计算图

10、参 考 文 献

【1】 中华人民共和国国标·《 建筑桩基本技术规范（JGJ94—94） 》·北京，中华人民共和国建筑工业出版社，
【2】 中华人民共和国国标·《建筑地基基本设计规范（GB50007—）》·北京，中华人民共和国建筑工业出版社，
【3】 中华人民共和国国标·《 混凝土构造设计规范（GB0—）》·北京，中华人民共和国建筑工业出版社，
【4】 丁 星 编著·《桩基本课程设计指引与设计实例》·成都：四川大学建筑与环境学院，
【5】 王 广 月，王 盛 桂，付 志 前 编著·《地基基本工程》·北京：中华人民共和国水利水电出版社，
【6】 赵 明 华 主编，徐 学 燕 副主编·《基本工程》·北京：高等教诲出版社，
【7】 陈 希 哲 编著·《土力学地基基本》·北京：清华大学出版社，
【8】 熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，贾 正 甫 编著·《构造设计原理》·北京：科学出版社，

一：桩基类型和桩尺寸选取并拟定桩端持力层和承台埋深
桩型采用预制方桩，拟尺寸为300mm×300mm方桩。由于地面如下很大深度没有基岩（d>20m）因此采用摩擦桩，选第②层硬塑-可塑粉质黏土作为持力层，承台埋深为1.9m，假设承台底面如下柱长为4m，只穿越第②层土层。
二： 拟定单桩竖向极限承载力原则值Quk
由表5-6查得桩极限 阻力标志值qsik为
粘性土：Il=0.412 由于d=1.9+2=3.9<5.0m
因此qsik修正系数为0.8，
因此qsik=
桩入土深度：h=1.9+4=5.9m<9m
粘性土：Il=0.412，h=5.9m，查表得qpk=1600kPa
故单桩竖向极限承载力原则值为：

=2×(0.3+0.3) ×61×4+1600×0.3×0.3=292.8+144=436.8kN
三：初步估算所需桩数n
在估算桩数时，一方面需计算单桩竖向承载力设计值R
由于桩布置和桩数未知，先不考虑承台效应和群桩效应。
从表5-19查得，，
得
拟定桩数时，由于承台尺寸尚未拟定，可先依照单桩承载力设计值R和上部构造物荷载初步估算拟定
中心荷载时，估算桩数，μ=1.1，F=846.02kN

取n=4，即采用4根桩。
四：进行桩位布置和拟定承台尺寸
（1）桩在平面上采用行列式布置，由于预制桩根数<9，因此S≥3d=0.9m。
在x方向取桩间距Sx=1.1m，由于承台边沿至边桩中心距离不应不大于桩边长，即承台bx=1.1+2×0.3=1.7m
在y方向取桩间距Sy=3d=3×0.3=0.9m，即承台by=0.9+2×0.3=1.5m
平面布置如下：

图3-1承台平面图
（2）承台埋深1.9m，承台高0.7m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取35mm，则承台有效高度h。=0.7-0.050-0.035=0.615m=615mm
承台平面布置如下：
五：计算考虑群桩效应下基桩竖向承载力设计值R并验算桩数与否适当
，其中
（1）求系数和
，
以和，按桩为粘性土、从表5-20得，
（2）求系数，按5-70计算，一方面求出承台内区、外区净面积、和承台底地基土净面积

查表5-21得，
得
（3）求R。
先基桩承台底地基t，极限抗力原则值Qck
经深度修正，d=1.9+1/2*1.5=2.65m；由于b=1.5m<3.0m,因此不需进行宽度修正。

=200+1.6*18.25*(2.65-0.15-0.5)=258.4kPa
， n=4

从表5-19查得，，且
得基桩竖向承载力设计值R：

（4）验算考虑承台 和群桩效应下桩数
承台及其 G=1.2*1.7*1.5*1.9*20=116.28kN
根
阐明取n=4根可以满足规定
六：桩顶荷载设计值计算
竖向力：F+G=962.30KN；承台高0.7m，则承台底所受弯矩（绕y轴）
则桩顶平均竖向力设计值为
，

七：基桩竖向抗压承载力验算
基本是偏心受压：

两项验算均满足规定。

八：水平承载力验算
水平力H=50kN，水平力和竖向力合力与铅垂线夹角，
故可以不验算基桩水平承载力。
九：承台抗冲切验算
（1）柱对承台冲切验算
在x方向，在y方向 取

故取，
， 承台混凝土选用C20，

满足规定
（2）角柱对承台冲切验算：
应验算受桩顶荷载最大角柱对承台冲切

因此取
而

满足规定
十：承台受剪切承载力计算
最危险截面为A-A截面，因其右侧两桩承受荷载最大，且纵向两桩间距离比横向要大，见平面图，可知
，取
故剪切系数，截面处计算宽度为

因此满足规定。
十一：承台受弯承载力计算
（1）计算柱边截面弯矩
Ⅱ-Ⅱ载面，
Ⅰ-Ⅰ载面，
（2）配筋计算（采用HPB235钢筋， ）
a :沿x方向配筋：
按混规进行配筋，
得

选用10φ12@160，沿平行于x轴方向均匀布置。
b :沿y方向配筋：由于沿短边方向钢筋普通置于长边钢筋之上，并假设采用直径为10mm钢筋，故
得

选用11φ10@160，沿平行于y轴方向均匀布置。

道谢
在经历两个多星期课程设计过程后，一方面,我要非常感谢杨保存教师在这学期里对咱们谆谆教诲,她工作勤恳踏实,授课认真严谨.在她身上我不但学到了诸多专业知识还学到了诸多人生道理.在她孜孜不倦解说下我掌握了许多关于知识,如:桩基本选泽,桩基本设计,柱基本设计,拟定地基承载力等等,这些知识都将使我终身受益.在她辅导下,我认真学习了关于基本工程设计许多知识,我感觉到自己专业知识提高了诸多,这不得不使我感激杨保存教师,是她给与我了这毕生宝贵财富.
在这次课程设计当中,杨保存教师对我协助和指引是极大,她每次指引都让我感到耳目一新,可以说没有杨教师就不会有我这次完美设计,虽然我设计当中还存在着某些弊端,但我相信,在杨教师协助和自己努力下我会不断进步.
最后,让我在此再一次由衷地感谢杨保存教师。

参照文献
[1]岩土工程勘察规范（GB50021-）．北京：中华人民共和国建筑工业出版社，
[2]建筑地基基本设计规范（GB50007-）．北京：中华人民共和国建筑工业出版社，
[3]建筑桩基技术规范（JGJ94-94）．北京：中华人民共和国建筑工业出版社，1995
[4]建筑抗震设计规范（GB50011-）．北京：中华人民共和国建筑工业出版社，
[5]建筑地基解决技术规范（JGJ79-）．北京：中华人民共和国建筑工业出版社，
[6]《基本工程》，华南理工大学、浙江大学、湖南大学等编，中华人民共和国建筑工业出版社，9月第二版
[7]《基本工程》，周景星等编，清华大学出版社，1996年9月
[8]《地基及基本工程》，顾晓鲁编，中华人民共和国建筑工业出版社，
[9]《基本工程学》，陈仲颐、叶书麟，中华人民共和国建筑工业出版社，1990