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基础工程桩基础课程设计计算书

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2020年4月19日
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基础工程课程设计
目 录
一、设计资料………………………………………………………………..…….4

二、确定桩的长度和承台埋深………………………………………………..… 5

三、确定单桩的竖向承载力………………………………………………...……5

四、轴线选择………………………………………………………………...……5

五、初步确定桩数及承台尺寸………………………………………………..…5

六、群桩基础中单桩承载力验算 ……………………………………………… 6

七、确定桩的平面布置……………………………………………………….… 6

八、承台结构计算………………………………………………………………. 6

1、桩顶最大竖向力…………………………………………………………. 6

2、承台受弯验算及承台配筋……………………………………………….6

3、承台柱下抗冲切验算…………………………………………………… 7

4、承台角桩抗冲切验算…………………………………………………… 8

5、承台抗剪验算…………………………………………………………….9

九、单桩配筋设计和计算………………………………………………………10

一、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：
jj号土层：素填土，层厚约1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak=95kPa
kk号土层：淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa。
ll号土层：粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值fak=110kPa。
mm号土层：粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa。
nn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
岩土设计参数如表3.1和表3.2所示．
表3.1  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
标准贯入锤击数N
压缩模量Ｅs
（MPa）
j
素填土
－
－
－
－
5.0
k
淤泥质土
1.04
62.4
1.08
－
3.8
l
粉砂
0.81
27.6
－
14
7.5
m
粉质黏土
0.79
31.2
0.74
－
9.2
n
粉砂层
0.58
－
－
31
16.8
   表3.2  桩的极限侧阻力标准值qsk和极限端阻力标准值qpk   单位：kPa
土层编号
土的名称
桩的侧阻力qsk
桩的端阻力qpk
土层
编号
土的名称
桩的侧阻力qsk
桩的端阻力qpk
j
素填土
22
－
m
粉质黏土
60
900
k
淤泥质土
28
－
n
粉砂层
75
2400
l
粉砂
45
－

4、水文地质条件 （1）拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 （2）地下水位深度：位于地表下3.5m。 5、场地条件 建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地内无可液化砂土、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400mm×400mm，横向承重，柱网布置如图3.1所示。

图3.1  柱网布置图

7、上部结构作用
上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如表3.3所示，该表中弯矩MK 、水平力VK均为横向方向。上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值如表3.4所示，该表中弯短M、水平力V均为横向方向。
表3.3  柱底荷载效应标准组合值
题号
FK（kN）
MK（ kN.m）
VK（kN）
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
1
1256
1765
1564
172
169
197
123
130
112
2
1350
1900
1640
185
192
203
126
135
114
3
1650
2050
1810
191
197
208
132
141
120
4
1875
2160
2080
205
204
213
139
149
134
5
2040
2280
2460
242
223
221
145
158
148
6
2310
2690
2970
275
231
238
165
162
153
7
2568
3225
3170
293
248
247
174
179
165
8
2670
3550
3410
299
264
256
183
190
170
9
2920
3860
3720
304
285
281
192
202
191
10
3130
3970
3950
323
302
316
211
223
230
表3.4  柱底荷载效应基本组合值
题号
FK（kN）
MK（ kN.m）
VK（kN）
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
1
1580
2630
1910
198
205
241
150
140
138
2
1840
2800
2200
205
210
243
154
145
140
3
2130
3080
2490
210
211
223
164
155
150
4
2320
3310
2780
215
214
238
181
166
174
5
2650
3560
3120
253
228
244
193
175
188
6
2910
3790
3430
286
251
266
204
188
196
7
3230
4180
3750
303
284
274
212
197
208
8
3360
4420
4010
332
315
269
225
224
216
9
3680
4690
4230
371
326
301
233
230
228
10
3970
5070
4520
393
354
325
242
236
238
8、材料
混凝土强度等级为C25～C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。
二、确定桩的长度和承台埋深
1、 材料信息：
柱混凝土强度等级：
桩、承台混凝土强度等级：
钢筋强度等级：
钢筋强度等级：
2、 确定桩的长度及截面尺寸：
根据设计资料，选第四层粉质粘土为持力层，进入持力层2.1m，承台埋深2.5m，桩长12m。截面尺寸选为300mmx300mm。
三、确定单桩竖向承载力
根据公式

根据设计资料，
Ap=0.3mx0.3m=0.09㎡,
=0.3mx4=1.2m,

四、轴线选择
选择第1组轴线B计算，根据设计资料有：
柱底荷载效应标准组合值：FK=1765KN,MK=169KN.m,V=130 KN;
柱底荷载效应基本组合值：FK=2630KN,MK=205KN.m,V=140KN
五、初步确定桩数及承台尺寸
先假设承台尺寸为2mx2m，厚度为1m，承台及其上土平均容重为30 kN/m3
则承台及其上土自重标准值为：
Gk=30x2x2x2.5=300 kN,
根据规范，桩数n需满足:
，
可取4根桩，承台平面尺寸为1.6mx2.6m。如下图所示：

六、群桩基础中单桩承载力验算
按照设计的承台尺寸，计算
Gk=30x1.6x2.6x2.5=312 kN,
单桩平均竖向力：

符合要求。
单桩偏心荷载下最大竖向力：

在偏心竖向力作用下，必须有：
Qk,max=642.5Kn<1.2Ra=1.2x665.9=799KN,
符合要求。

七、确定桩的平面布置

几何参数：
承台边缘至桩中心距
桩列间距 桩行间距
承台高度
桩顶深入承台100 mm,
承台下设100mm,强度为C25的混凝土垫层，钢筋保护层取50mm ,
承台有效高度h0=850mm
承台采用混凝土强度等级为C30，抗拉强度,
钢筋采用：

八、承台结构计算
1、在承台结构计算中，相应于荷载效应基本组合设计值为：
FK=2630KN,MK=205KN.m,V=140 KN

各桩不计承台及其上土重Gk部分的净反力Ni为：
Ni=
最大竖向力

3、 承台受弯计算及承台配筋：

（1）对Ⅰ-Ⅰ截面，垂直于轴方向计算截面处弯矩计算：

选用 ，平行于x轴布置；
（2）对于Ⅱ-Ⅱ截面，垂直于轴方向计算截面处弯矩计算：

选用 ，平行于y轴布置.
4、 承台柱下抗冲切验算：
计算公式：《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94—— ）

式中：
方向上自柱边到最近桩边的水平距离：
方向冲垮比：，
X方向冲切系数：
方向上自柱边到最近桩边的水平距离： ，
Y方向冲垮比：，取，
Y方向冲切系数：
bc=ac=0.4m,

作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值：

符合要求。
4、承台角桩抗冲切验算：
计算公式：《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94—— ）

角桩竖向冲反力设计值：
式中：

方向上从承台角桩内边缘引冲切线于承台顶面相交点至角桩边缘的水平距离（当柱或承台变阶处位于该线以内时，则取由柱边变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线），
，
；
X方向上从承台角桩内边缘引冲切线于承台顶面相交点至角桩边缘的水平距离（当柱或承台变阶处位于该线以内时，则取由柱边变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线）
取

抗冲切=

符合要求。
5、承台抗剪验算：
计算公式：《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94—— ）

（1） Ⅰ—Ⅰ截面的抗剪验算：

，

受剪的承载力截面高度影响系数的计算：
最大剪力设计值：
抗剪切力=
符合要求
（2）Ⅱ-Ⅱ截面的抗剪验算：

，取，

受剪的承载力截面高度影响系数的计算：

最大剪力设计值：
抗剪切力=
符合要求。
九、单桩配筋设计和计算
桩身采用C30混凝土，

按构造配筋，
根据《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94—— ），取最小配筋率0.80%:
采用
箍筋取，局部加密，保护层厚度为30mm.