基础工程设计张少.doc

目 录 一、一、设计资料设计资料 二、二、选择桩型选择桩型、桩长和截面尺寸、桩长和截面尺寸 三、三、拟定单桩竖向承载力特性值，拟定桩数并进行桩的布置拟定单桩竖向承载力特性值，拟定桩数并进行桩的布置 四、四、桩身结构设计桩身结构设计 五、五、桩基承载力验算桩基承载力验算 六、六、桩承台设计桩承台设计 一、设计资料一、设计资料 1.1 1.1 建筑物资料建筑物资料 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 6240KN，受弯矩为624mKN。1.2 1.2 岩土工程勘察资料岩土工程勘察资料 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 r 3/mKN 压 缩模量 地基承载力特 征值kpafak 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）21sEMPa 推荐值 sikq pkq sikq pkq(1)粉质粘土 18.1 4.80 120 46 34 (2)淤泥质土 15.1 1.93 45 22 18 (3)粉质粘土 18.9 5.73 150 52 36 (4)淤泥质土 16.7 2.91 50 24 18 (5)中细砂 18.5 7.50 150 52 38 (6)粉质粘土 18.3 6.56 170 56 38 (7)淤泥质土 15.5 3.53 55 26 20 (8)圆砺 20.0 12.00 280 86 8000 68 2400(9)残积砂质粘性土 17.5 4.43 200 70 8500 58 2600(10)全分化花岗岩 20.0 13.00 310 90 9000 78 3000(11)强风化岩 21.0 15.00 500 120 10000 100 3500 二、选择桩型二、选择桩型、桩长和截面尺寸、桩长和截面尺寸 2.1 2.1 选择桩型选择桩型 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 2.2 选择承台埋深及桩的几何尺寸选择承台埋深及桩的几何尺寸 本设计选择强风化花岗岩（11）作为桩端持力层。桩型选用 PHC 管桩，桩身混凝土强度为 C80，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 2.0m。桩端全断面进入持力层本设计取 1m。则工程桩入土深度为mh2.421353543.35.574.23 桩基得有效桩长即为 42.2-2.0=40.2m。三、三、拟定单桩竖向承载力特性拟定单桩竖向承载力特性值，拟定桩数并进行桩的布置值，拟定桩数并进行桩的布置 3.13.1 拟定单桩竖向承载力拟定单桩竖向承载力 ppkisikpUKAqlquQ=3.140.4（460.5+222.4+527+245.5+523.3+564+265+863+705+903+1120）+100003.1422.0=3891 KN KNRa19462/3963=3.23.2 拟定桩数并进行桩的布置拟定桩数并进行桩的布置 柱底受竖向荷载：F=6240KN，M=624mKN 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，本设计取 1.2 即：()根8.3194662402.12.1n=aRF 暂取 n4 根。桩距 mbsp2.14.033=承台长边：()ma2.27.04.02=+=承台短边：()mb2.27.04.02=+=桩布置入下：四、四、桩身结构设计桩身结构设计 4.1 4.1 吊装点吊装点 桩的截面尺寸为直径 400，桩长 40.2m，采用 3 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。吊装点为 0.207L，0.568L 和 0.207L 具体见下图：（1）10m（2）10.2m 4.24.2 桩身结构设计计算桩身结构设计计算 桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计规定。桩轴心受压时 KNRaQ18724/62402.12.1=KNfAccp78.338175.09.3520014.32=由于ccpfAQ，则符合规定。这里的Q是扣除承台和其上土自重后，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 228.100420014.3%8.0mmAS=配置 6 根 HRB400 级直径为 16mm 的钢筋，21206mmAS(符合规定)A.A.桩身强度：桩身强度：RkNAfAfsycc2.4943)120636020014.39.350.1(0.1)(21280kN 故满足规定 B.B.桩的箍筋计算：桩的箍筋计算：可以按构造配筋8300 As100.62mm min,sv0.242.22/2100.254 21r14.3svsvnA（250.3）/（3.142002）0.32min,sv 满足规定 五、五、桩基承载力验算桩基承载力验算 5 5.1.1 桩顶荷载桩顶荷载 荷载取柱的maxN组合：F6240kN，M624 kN*m 承台高度为 1.1m 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01.0.KNnGFQkkk24.16134)24.20.2(*2.2*2.2*206240=+=+=KNKNxxMnGFQiiykkkik86.22224.16137.047.062424.161322=+=5 5.2.2 单桩承载力验算单桩承载力验算 )(194624.1613满足要求KNRKNQak=KNRKNQak2.23352.110.18360.1maxo=038.1390minKNQk=不管桩周土的类别如何，单桩的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，可按下列公式验算单桩的竖向承载力：)(50.243225.124.1613符合KNRKNQak=)(0.29195.110.1836max符合KNRKNQak=5 5.3.3 群桩沉降计算群桩沉降计算 对摩擦桩应进行桩基沉降计算。Sso 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kNF6240=基底处压力kpaAGFp25.13332.22.22.22.22.2206240=+=+=基底自重压力kpad72.310.11.82.11.18=+=基底处的附加应力kPadPP91.129972.3125.13330=根据 b=2.2 查表得m6.0z 基础沉降量计算如下表：Z(m)z /mmsi mmis/0 1.0 0.00 1 0 1.0 1.0 0.91 0.9008 0.9008 0.9008 4800 244.30 244.30 3.4 1.0 3.09 0.5024 1.7082 0.8047 1930 544.501 788.80 2.27 0.1788 447 153.46 10000 63.88 10.4 1.0 9.45 0.1984 2.0634 0.3552 5730 80.68 869.48 15.9 1.0 14.45 0.1337 2.1258 0.0624 2910 27.91 897.39 16.5 1.0 15.00 0.1293 2.1335 0.0077 7500 1.34 898.73 计算沉降量 S898.73mm 由于z厚度范围的土层计算沉降量为：1.34mm0.025898.73mm=22.47mm，满足规定，沉降深度可取 16.50 进行计算。sE=si1i1/EAAninii=645.8981335.253.1301=3.58Mpa blbzi_11_ziiizz)(kPaEsi由于paakpaokk500f53.1301p=，查表得：361.1=s。所以，桩基础最终沉降量s SS=mm53.130173.898361.1=5 5.4.4 桩基软弱下卧层承载力验算桩基软弱下卧层承载力验算 由于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、六、桩承台设计桩承台设计 6 6.1.1 承台设计承台设计 承台底钢筋混泥土保护层成厚度取 70mm，混凝土强度等级为 C45，受力钢筋采用 HRB335 级钢筋，非受力钢筋取 HPB235。kNN6240max=，mkNM624max=，2/300fmmNy=2/1.21fmmNc=2/0.18fmmNt=，初步拟定承台厚 1100mm。KNFFK8424624035.135.1=MKNMMK.4.84235.1=扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值：KNnFN21064/8424=2maxmaxminixMxNN=KNKN43.1502106 6 6.2.2 承台受弯承载力计算承台受弯承载力计算 MKNyNMiix.21065.021062=260757310303009.01021069.0mmhfMAyXs=选用 13 28)mm260720022200%15.08005(22mmAS沿平行 y 轴方向均匀布置 MKNxNMiiy.14.18054.02256.432=260y649110303009.01014.18059.0mmhfMAys=选用 12 28)726020022200%15.07390(22mmmmAS沿平行 x 轴方向均匀布置 6 6.3.3 承台受冲切计算：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 H0.9m,桩顶嵌入承台 50mm，承台底保护层厚度取 70mm，计算截面处的有效高度mh83070-9000。冲切力lF=8424KN 冲毁比 ox0haox03.12.00.1940.2)冲切系数 2.084.0+=oxox2.02.084.0+2.10 2.084.0+=oyoy2.0291.084.0+1.711 承台高度 h=1100mm 0.975=hp tf1.80 N/0hp)()(2hfahabtoxcoyoycox 22.10(0.4+0.3)+1.711(0.6+0.2)0.97518001.03 10263 KN lFkN8424（可以）6.3.2 角桩对承台的冲切 21cc0.6 m xa10.2m ya10.3m 2.0194.003.1/2.0011maxN=2256.43KN（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：939.0)1030800()800(41410=hhs II 截面：3.03.0194.0取2maxN 4512.86KN 满足规定 IIII 截面：3.0291.02maxN 4512.86KN 满足规定 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：lcAfN9.0 KNNkNAflc21061.238520014.31.219.09.02=满足规定 八、八、参参 考考 文文 献献 【1】中华人民共和国国家标准 建筑桩基础技术规范（JGJ9494）北京，中国建筑工业出版社，2023 【2】中华人民共和国国家标准 建筑地基基础设计规范（GB500072023）北京，中国建筑工业出版社，2023 【3】中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范（GB202302023）北京，中国建筑工业出版社，2023 【4】丁 星 编著 桩基础课程设计指导与设计实例 成都：四川大学建筑与环境学院，2023 【5】王 广 月，王 盛 桂，付 志 前 编著 地基基础工程 北京：中国水利水电出版社，2023 【6】赵 明 华 主编，徐 学 燕 副主编 基础工程 北京：高等教育出版社，2023 【7】陈 希 哲 编著 土力学地基基础 北京：清华大学出版社，2023 【8】熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，贾 正 甫 编著 结构设计原理 北京：科学出版社，2023