地基基础设计.docx

基 础 工 程 学 课 程 设 计题 目框架结构桩基础设计班 级工程管理二班学 号1145513214学生姓名李波华指导教师王炳辉时 间2014/6/19目录1. 设计题目12. 设计荷载13. 地层条件及其参数1 1）.地形.1 2）.工程地质条件.1 3）.岩土设计技术参数.2 4）.水文地质条件.2 5）.场地条件.2 6）.上部结构资料.24. 预制桩基设计31). 单桩承载力计算.32). 桩基竖向承载力特征值.43). 桩基竖向承载力验算.44). 承台设计.55). 承台厚度及受冲切承载力验算.6（1）.柱的向下冲切验算.6（2）.角桩的冲切验算.66). 承台受剪承载力验算.67). 承台受弯承载力计算.78).承台构造设计.79).桩身结构设计.710).桩身构造设计.85. 估算B.C轴线柱下桩数.91). 桩数估算.92). 承台平面尺寸确定.96. 参考文献.10基础工程课程设计1.设计题目本次课程实际题目：框架结构桩基础设计2.设计荷载题号：14号设计B轴柱下桩基，A,C,D轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数（1） 柱底荷载效应标准组合值如下。轴荷载：Fk=1870kN Mk=205kN.M Vk=139kN轴荷载：Fk=2160kN Mk=204kN.M Vk=149kN轴荷载：Fk=2080kN Mk=213kN.M Vk=134kN轴荷载：Fk=2000kN Mk=263kN.M Vk=141kN(3) 柱底荷载效应基本组合值如下。轴荷载：F=2320kN M=215kN.M V=181kN轴荷载：F=3310kN M=214kN.M V=166kN轴荷载：F=2780kN M=238kN.M V=174kN轴荷载：Fk=2803kN Mk=222kN.M Vk=174kN3.设计资料1）.地形 拟建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。2）.工程地质条件 自上而下土层依次如下： 号土层：素填土，厚度1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak=95kPa。 号土层：淤泥质土，厚度3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa。 号土层：粉砂，厚度6.6m，稍密，承载力特征值fak=110kPa。 号土层：粉质粘土，厚度4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa。 号土层：粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值fak=280kPa。3）.岩土设计技术参数表1 地基岩土物理力学参数土层编号土的名称孔隙比e含水量W（%）液性指数Il标准灌入锤击数N（次）压缩模量Es素填土-5.0淤泥质土1.0462.41.08-3.8粉砂0.8127.6-147.5粉质粘土0.7931.20.74-9.2粉砂层0.58-3116.8表2 桩的极限侧阻力标准值qsk土层编号土的名称桩的侧阻力qsk桩的端阻力qpk素填土22-淤泥质土28-粉砂45-粉质粘土60900粉砂层7524004）.水文地质条件 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 地下水位深度：位于地表下2.5m。5）.场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度度，场地内无液化砂土，粉土。 6).上部结构资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土结构，长30m，宽9.6m。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱截面尺寸均为400400，横向承重，柱网布置如图1所示。预制桩基设计 建筑物基础设计方案采用混凝土预制桩，具体设计方案如下：室外地坪标高为-0.45m,自然地面标高同室外地坪标高。该建筑桩基属丙级建筑基桩，拟采用截面为直径400mm的混凝土预制圆桩，以号土层粉质粘土为持力层，桩尖深入1.6m，设计桩长14.4m，初步设计承台高0.8m，承台底面埋置深度-1.60m，桩顶伸入承台50mm。1）.单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高为-1.6m，桩底标高为-16m，桩长14.4m。 单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：Quk= Qsk+ Qpk = upqsikli+ Apqpk由于Qsk=3.140.4（3.228+6.645+4.260+0.475）=839.76kNQpk=3.140.20.2900=113.04kN则 Quk=839.76+113.04=952.8kN2）.桩基竖向承载力特征值承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑成太土效应取c=0，则有R= Ra=952.8/2=476.4kN根据上部荷载初步估计粧数为 n=1.1*=2376/476.4=4.99取设计桩数为6根。3）.桩基竖向承载力验算 根据建筑桩基技术规范，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应标准组合值。由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土，因此不进行地震效应的承载力验算。根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台，取承台变长为2.0m2.0m，矩形布桩，桩中心距取3.0d，则s=3400=1200mm，取s=1200mm，桩心距承台边缘为400mm。承台及其上土壤的总重为 Gk =3.22.01.620=204.8kN计算时取荷载的标准组合，则Qk=(2160+204.8)/6=394.13R（=476.4）Qkmax= Qk+=394.13+(204+1491.6) 0.6/(60.60.6)=394.13+122.89=517.02Qkmin=Qk-=394.13-122.89=258.44因此Qkmax=517.021.2R(=1.2*476.4=571.68)Qkmin=258.440满足设计要求,故初步设计是合理的。n4）.承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸3.22.0m，预估承台厚0.6m，承台选用等级为C40的混凝土，混凝土的抗拉强度为t=1.71N/mm2，抗压强度为c=19.1N/mm2；承台钢筋选用HRB335级钢筋，y=300N/mm2.承台内力计算：承台的内力计算采用荷载效应组合设计值，则基桩净反力设计值为Qmax=+=3310/6+(214+1661.6) 0.6/60.60.6=684.89 Qmin=-=3310/6-133.22=418.45kN N=3310/6=551.67kNn5）.承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，初步设计厚度0.8m，承台底保护层厚度80mm，则h0=800-80=720mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。（1）.柱的向下冲切验算 承台受桩冲切的承载力应满足下式： Fl20x（bc+aoy）+oy（ac+aox）hpth0式中：aox=0.24 ox= aox/ h0=0.33 0x=0.84/(0.2+ox)=1.58 aoy=0.84 oy= aoy/ h0=1.0 0y=0.84/(0.2+oy)=0.70 bc=ac=0.4m hp=1.020x（bc+aoy）+oy（bc+aox）hpth0=21.58（0.4+0.84）+0.7（0.4+0.24）117100.72=5927.49kNFl（=3310kN）故厚度为0.6m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。（2）.角桩的冲切验算承台受角桩的承载力应满足下式： N/1x（c2+）+1y（c1+）hpth0由于Nl=Nmax=551.67kN，从角桩内边缘至承台边缘距离为c1=c2=0.6m a1x=0.24m a1y=0.84m 1x=0.24/0.72=0.33 1y=1.0 1x=0.56/(0.33+0.2)=1.06 1y=0.47抗冲切力=1x（c2+）+1y（c1+）hpth0=1747.81kNN,ma（=551.67kN）故厚度为0.8m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。6）.承台受剪承载力验算 承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，剪切力V必须不大于抗剪切力，即满足:Vhstbh0 ,对于I-I截面：A1x=0.24m x=0.24/0.72=0.33 =1.75/+1=1.31hs=(800/ h0)1/4=1.03 b=2.0m V=2551.67=1103.34kN抗剪切力=1.031.3117102.00.72=3322.52kN1103.34N故满足抗剪切要求。对于II-II截面：a1y=0.84m y=0.84/0.52=1.0 =1.75/+1=0.86hs=(800/ h0)1/4=1.03 b=3.2m V=3551.67=1655.01kN抗剪切力=1.031.71013.20.72=4058.04kN1655.01kN故满足抗剪切要求。n7）.承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下:对于I-I截面，取基桩净反力最大值N/max=551.67进行计算，则xi=600-200=400mm=0.4m My=Nixi=2551.670.4=441.34kN.m Asl=441.3106/(0.9300720)=2270 mm2因此，承台x轴方向选用三级钢筋6200，钢筋数为 n=2000/200+1=11取，116200实际钢筋As=3102mm2，满足要求。对于II-II截面，取基桩净反力平均值N=551.67进行计算，此时 xi=1200-200=1000mm=1m则 Mx=Niyi=3551.671=1655.01kN.m As=1655.01 106/(0.9300720)=8513.42mm2因此，承台y轴方向选用三级直径25110，钢筋根数为 n=2000/110+1=19，取19根三级直径25110，实际钢筋As=8524mm2，满足要求。n8）.承台构造设计混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.8m，与承台平齐，根据构造要求，梁宽250mm，梁高400mm，梁内主筋上下共四根一级钢筋直径12通长配筋，箍筋采用一级钢筋直径为8间距为200.承台底做100mm厚C10混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。n9).桩身结构设计预制桩的桩身混凝土强度等级选用C40，钢筋选用HRB335级。根据建筑桩基技术规范，桩顶轴向压力应符合下列规定：NmaxccapsNmax=+=(3310+204.8)/6+(214+1661.6) 0.2/60.04=573+399.67=972.67KN计算桩基轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数=1；对于预制桩，基桩施工工艺系数c=0.85；C40级混凝土，c=19.1N/mm2，则ccA=10.8519.11060.42 =2597.6kNNmax（=972.67kN）故桩身轴向承载力满足要求。10).桩身构造设计了桩身按构造要求配筋，选用8根直径为14的HRB335级钢筋通长配筋；箍筋选用直径为6的HPB300级钢筋，间距200mm，距桩顶2m范围内间距50mm，距桩顶2-4m范围内间距100mm。采用打入法沉桩，桩顶设置三层直径为6，间距为50mm的钢筋网，桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50mm，桩身主筋混凝土保护层厚30mm。11).吊装验算由于桩的长度不大，桩身吊装时采用二点起吊， 起吊点距桩两端距离为a=0.207L=0.20714.4=2.981m则吊起时桩身最大弯矩为Ml=0.0214kql2=0.02141.2（0.4225）14.42=21.30kN.m桩身配筋验算；混凝土采用C40级，钢筋采用HRB335级，则c=19.1N/mm2，y=300N/mm2，由于b=400mm，h0=400-40=360mm，每边配3根直径为14的三级钢筋,As=461N/mm2，则 X=fyAS/1cb=(300461)/(1.019.1400)=18.10mm Mu=1cbx（h0-） =1.019.140018.10(360-18.10/2) =48.53106N.mm =48.53kN.m所以MuMl故桩身配筋满足吊装要求。5.估算A.C.D轴线柱下粧数1).桩数估算轴柱下荷载标准组合值为Fk=1870kN Mk=205kN Vk=139kN根据轴下荷载初步估算轴柱下根数， n=1870/476.4=4.08 取n=5则轴下设计桩数为5根。轴柱下荷载标准组合值为Fk=2080kN Mk=213kN Vk=134kN根据轴下荷载初步估算轴柱下根数， n=2080/476.4=4.5 取n=5则轴下设计桩数为5根。轴柱下荷载标准组合值为Fk=2000kN Mk=263kN Vk=141kN根据轴下荷载初步估算轴柱下根数， n=2000/476.4=4.3 取n=5则轴下设计桩数为5根。6.参考文献(1)基础工程学（第二版）陈国兴，樊良本等，中国水利水电出版社，2013.(2)建筑地基基础规范技术规范GB50007-2002.(3)建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008).(4)混凝土结构设计规范(GB 50010-2010).(5)预应力混凝土管桩基础技术规程DGJ/TJ109-2010.(6)预应力混凝土管桩国家建筑标准设计图集10G409.(7)钢筋混凝土承台设计规程CECS88:97设计说明：1. 图中单位未作说明均以mm计。2. 根据工程地质报告，该工程采用预制桩基，号土粉质粘土作为持力层，采用400mm400mm钢筋混凝土预制圆桩，设计桩长11m，桩尖进入持力层不低于1.2m，单桩竖向极限承载力标准值 Quk=689.04kN，基桩承载力特征值R=344.52kN。3. 材料、混凝土：C40级钢筋，承台及预制桩纵向钢筋为HRB335级，预制桩箍筋为HPB300级。4. 保护层：承台80mm，预制桩30mm。承台下做100mm厚C10混凝土垫层，出承台边100mm。桩顶嵌入承台50mm0万U豆体验卡卡号：50D890668267e3349e33密码：686d03401eefba96faba奖品名称：500万U豆体验卡卡号：50De7a00c543af387fc0密码：b26488ce65abc1787202奖品名称：500万U豆体验卡卡号：50Dbac63885c802fd52e密码：3d1c344384327b85efff奖品名称：500万U豆体验卡卡号：50Dd97f0765bdf6998a3密码：48db1c14e42a2b321fac奖品名称：500万U豆体50D61215eb41ae3cc919密码：25bffae5346e7b7d2548奖品名称：100万U豆体验卡卡号：10D1cab621456ab278ab密码：709f65f32865af2559c2奖品名称：100万U豆体验卡卡号：10D8f1d6a4b953f3474e密码：6e2e4017cce30dc7e055奖品名称：100万U豆体验卡卡号：10Dd1fc6d6dd529b6892密码：a5dbdd8338f91d2c0701奖品名称：100万U豆体验卡卡号：10D08377b71d4374262b密码：1d7a7c21ebd99b798a545.10