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1、 基本工程课程设计 题 目 灌注桩基本设计 学 部 城建学部 专 业 土木工程 班 级 学 号 学生姓名 指引教师 日 期 -12-05 第一章 桩基本地质条件概述 1.1地
2、形 拟建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾 1.2工程地质条件 第一层土：素填土，层厚1.5m，稍湿，松散，承载力特性值f=95kPa 第二层土：淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特性值fak=65kPa 第三层土：粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特性值fak=110kPa 第四层土：粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特性值fak=165kPa 第五层土：粉砂层，钻孔未穿孔，中密-密实，承载力特性值fak=280kPa 1.3岩土设计参数 表1-1 地基岩土物理参数 土层 编号 土 名称 含水率W（％） 液
3、性指数 标注灌入锤击数Ｎ（次） 压缩模量（MPa） 孔隙比e 1 素填土 —— —— —— 5 —— 2 淤泥质土 62.4 1.08 —— 3.8 1.04 3 粉砂 27.6 —— 14 7.5 0.81 4 粉质粘土 31.2 0.74 —— 9.2 0.79 5 粉砂层 —— —— 31 16.8 0.58 表1-2 桩极限侧阻力原则值qsk和极限端阻力原则值qpk 单位：kPa 土层编号 土 名称 桩侧阻力qsk 桩端阻力 1 素填土 22 —— 2 淤泥质土 28 ——
4、 3 粉砂 45 —— 4 粉质粘土 60 900 5 粉砂层 75 2400 1.4水文地质条件 拟建场区地下水对混凝土构造无腐蚀性 地下水位深度：位于地表下3.5m 1.5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 1.6上部构造资料 拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架构造，长30m，宽9.6m。室外地坪标高同自然地面，室内外差450mm。柱截面尺寸为400mm×400mm，横向承重，柱网布置如图1-1 图1-1网布置图 1.7上部构造荷载 上部荷载（柱底荷载效应原则组合值和柱底
5、荷载效应基本组合值）如表1-3、1-4 表1-3 柱底荷载效应原则组合值 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 9 2310 2690 2970 275 231 238 165 162 153 表1-4 柱底荷载效应基本组合值 题 号 F（kN） M（N*m） V（kN） A轴 B轴 C轴 A轴 B轴 C轴 A轴 B轴 C轴 9 2910 3790 3430 286 251 266 204 188
6、196 1.8材料 混凝土材料强度级别为C25-C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。 第二章 灌注桩设计 1）灌注桩基设计设计方案 初步选取持力层，拟定桩型和尺寸 室外地坪标高为-0.45m，自然地坪标高同室外地坪标高。不再进行沉降计算，拟采用直径为500mm混凝土沉管灌注桩。 选用第五层土粉砂层为持力层，由《建筑桩基设计规范》可知，桩尖进一步持力层长度不适当不大于1.5（1.5d=0.675m），这里取0.75m，设计桩长15.0m，承台高0.95m，承台底面埋置深度-1.5m，桩顶伸入承台50mm，桩顶标高-1.55m，桩底标
7、高为-16.55m，桩长为15.0m。 2）单桩承载力计算 查《建筑桩基设计规范》得表2-1: 表2-1 土侧（端）阻原则值及其深度 土层 编号 侧（端）阻原则值qsk（kN×m） 入土深度 l（m） 1 22 0.15 2 28 3.3 3 45 6.6 4 60 4.2 5 75 0.75 （1）单桩竖向极限承载力原则值计算 单桩竖向极限承载力原则值计算： （3-1） （3-2） （3-3） （2）基桩竖向荷载承载力设计值计算
8、承台底部地基土较为松软填土，压缩性大，因而不需考虑承台土效应，即，则 （3-4） 依照上部荷载初步预计桩数为： （3-5） 初步设计桩数为4根。 桩基验算 依照《建筑桩基设计规范》，当按单桩承载力特性值进行计算时，荷载应取效应原则组合值 由于装机所处场地抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土、粉土问题，因而可不进行地震效应竖向承载力验算。 依照初步设计桩数采用正方形承台，由《建筑桩基设计规范》桩间距为设计为3d，桩中心距承台边沿为d，则承台初步设计为2500mm×2
9、500mm，如图2-1 图2-1 承台平面布置 （3-6） 计算时取荷载原则组合，则 故而如此设计是合理 承台最后验算 计算时取荷载原则组合，则 （3-8） （3-9） 满足设计规定，故本次设计是合理。 3）承台设计 依照以上桩基设计及构造规定，承台尺寸为2.5m×2.5m如图2-2，初步设计承台厚0.95m，承台混凝土选用C25，ft=1.27N/mm2,fc=11.9N/
10、mm2；承台钢筋选用HRB335级，fy=300N/mm2。 图2-2 承台平面布置 4）抗弯计算与配筋设计 承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反设计值为： 各桩平均竖向力 最大竖向 对于I-I断面： 钢筋面积 采用20根直径为22mm钢筋，，平行于X轴布置。 对于断面： 钢筋面积
11、 采用15根直径为20mm钢筋，，平行于Y轴布置。 5）承台厚度及受冲切承载力验算 承台保护层厚度50mm，则h0=950-50=900mm 由于基桩为圆形桩。计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为： 1、柱对承台冲切 由《建筑桩基设计规范》承台受桩冲切承载力应满足： 柱边至近来桩边水平距离： 冲毁比：
12、 冲切系数： 承台受冲切承载力截面高度影响系数： 则有 故厚度为0.90承台可以满足柱对承台冲切规定 2、角桩冲切验算 承台受角桩冲切承载力应满足： 角桩内侧边沿至承台外边沿距离： 柱边至近来桩边水平距离： 角桩冲毁比： （在0.25-1.0之间）
13、 角桩冲切系数： 则有 故厚度为0.90承台可以满足柱对承台冲切规定 6 )承台受剪承载力计算 承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成斜截面处 受剪面承载力截面高度影响系数：
14、 计算截面剪跨比： (在0.25-3.0之间) 剪切系数： 故满足抗剪切规定 取基桩净反力最大值：
15、 由《建筑桩基设计规范》“承台纵向受力钢筋直径不应不大于12mm，间距不应不不大于200mm，柱下独立桩基承台最小配筋率不应不大于0.15%” 承台纵横方向选用直径为18mmHRB钢筋间距为140mm，则钢筋根数为n=2500/140+1=19,实际钢筋As=19254.5=4835.5mm2 最小配筋率: 故配筋满足规定 7）承台构造设计 混凝土桩桩顶伸入承台长度50mm，两承台间设立连系梁，梁顶面标高-0.65m，与承台顶齐平，梁宽250mm，梁高400mm。承台底做100mm厚C10
16、素混凝土垫层，垫层挑出承台边沿100mm。 8）桩身构造设计 沉管灌注桩选用C25混凝土，钢筋选用HPB235级 9）桩身水平承载力验算 由设计资料得柱底传至承台顶面水平荷载原则值为Vk=149kN 则每根基桩承受水平荷载为 桩身按构造规定配筋，由于受水平荷载影响，则桩身配8Φ12纵向钢筋，As =904mm2 桩身配筋率为： 满足0.2%-0.65%之间规定 由于0.57%<0.65%,则单桩水平承载力特性值计算公式： 桩身为圆形截
17、面，故 依照灌注桩桩周重要土层类别，取桩侧土水平抗力系数比例系数m=25MN/m4 圆形桩桩身计算宽度为: 对于C25级混凝土: 对于HPB235级钢筋: 扣除保护层后桩直径为 MN·m²
18、 桩顶最大弯矩系数vM取值：由于桩入土深度h=15.2m，桩与承台为固接，αh=0.70915.2=10.7768m>4m故而αh=4 则vM=0.926 Nk取荷载效应原则组合下桩顶最小竖向力（用该值计算所得单桩水平承载力特性值最小），则Nk=391.3kN 故桩身水平承载力满足规定 10）配筋长度计算 由于侧阻力起重要作用，基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不不大于桩长2/3（即2/3×15.2=10.1m），同步不适当不大于4.0/α=4.55m，则配筋长度取10.1m 钢筋锚入
19、承台35倍主筋直径，即35×12=420mm 3.8.4箍筋配备 采用Φ6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过4m，需要每隔2m设一道Φ12焊接加劲箍筋 四、课程设计参照资料 (1)《建筑构造荷载规范》(GB 50009-)，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》(GB 50007-),中华人民共和国建筑工业出版社 (3)《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-),中华人民共和国建筑工业出版社 (4)《混凝土构造设计规范》(GB 50010-),中华人民共和国建筑工业出版社 (5)《基本工程》（第2版）周景星 李广信 虞石民 王洪瑾 编著 清华大学出版社
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