某建筑工程桩基础设计基础工程课程设计.doc

目录1 .设计资料11.1 工程概况11.2 荷载情况1 1.3工程地质资料.12 .选择桩型、桩端持力层 、承台埋深22.1 选择桩型22.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深23 .确定单桩极限承载力标准值33.1 确定单桩极限承载力标准值34 .确定桩数和承台底面尺寸54.1 柱的桩和承台的确定55 .确定复合基桩竖向承载力设计值65.1 四桩承台承载力计算66 .桩顶作用验算76.1 四桩承台验算77 .桩基础沉降验算87.1 沉降验算88 .桩身结构设计计算108.1 桩身结构设计计算109 .承台设计119.1 四桩承台设计1110.参考文献151 设计资料1.1工程设计概况某城市新区拟建一栋15层框架结构的办公楼，其场地位于临街地块居中部位，无其它邻近建筑物，地层层位稳定，场地地质剖面及桩基计算指标见工程地质资料。设计柱下独立承台桩基础。1.2荷载情况已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：轴力F=8300kN，弯矩Mx=80kNm，My=750kN。1.3工程地质资料建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同，自上而下划分为5层，地质剖面与桩基计算指标见表1，勘察期间测得地下水水位埋深为2.2m。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。表1 地质剖面与桩基计算指标土层种类层厚/m桩基计算指标预制桩沉管桩冲、钻孔桩qpkqsikqpkqsikqpkqsik粘土3.0504044淤泥9.5144012粉质粘土4.5300050200040100044淤泥质土9.2201416卵石3.01000012070001002800120强风化岩未见底700010050007220001002. 选择桩型、桩端持力层 、承台埋深2.1 选择桩型 因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大 ，不宜采用浅基础。根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因转孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第层是淤泥，且比较厚；第层是粉质粘土：第层淤泥质土，且比较厚；第层是卵石，所以第层是较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（2d），工程桩入土深度为h。故：由于第层厚3.0m，地下水位为离地表2.2m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第层土2.0m，即承台埋深为2.0m，桩基得有效桩长即为27.2-2.0=25.2m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层较高,且上部荷载较大，桩边长取500mm500mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长13.2m，下段长13.2m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1.2m，这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基以及土层分布示意如图。粘土淤泥粉质粘土淤泥质粘土卵石0.520018009500100020045009200强风化岩3000图2.2.1土层分布示意3 .确定单桩极限承载力标准值3.1 确定单桩极限承载力标准值本设计属于二级建筑桩基，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：式中 - 桩侧第层土的极限侧阻力标准值如无当地经验值时可按建筑桩基技术规范JGJ 94-94中表5.2.8-1（桩的极限侧阻力标准值）取值。- 极限端阻力标准值如无当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（桩的极限端阻力标准值）取值。对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土不计算其桩侧阻力。根据表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、桩端阻力标准值（表2.3.1）。表2.3.1 极限桩侧、桩端阻力标准值层序液限指数经验参数法I粉质粘土0.86742.552淤泥的粉质粘土0.60856.912粉质粘土0.80038.8001391.428按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：=估算的单桩竖向承载力设计值（）所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用，初步确定桩数。4 .确定桩数和承台底面尺寸4.1 柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载：F=8210 kN ，M= 741Nm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， 现在取1.1的系数， 即： 取n4根，桩距 ,桩位平面布置如图4.1.1，承台底面尺寸为2.5m2.5m4.1.1四桩桩基础5. 确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属于非端承桩，并n3,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，所以宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值。目前，考虑桩基的群桩效应的有两种方法。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的竖向承载力设计值5.1四桩承台承载力计算 承台净面积：。 承台底地基土极限阻力标准值： 分项系数 因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，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 查表 那么，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）荷载柱的组合：F=8210 kN ， , 。 承台高度设为1m等厚，荷载作用于承台顶面。 本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0.承台的平均埋深。作用在承台底形心处的竖向力有F,G,但是G的分项系数取为1.2.桩顶受力计算如下： 满足要求7 桩基础沉降验算采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基础的桩中心距小于6d，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。7.1 柱沉降验算 竖向荷载标准值 基底处压力 基底自重压力 基底处的附加应力 桩端平面下的土的自重应力和附加应力（）计算如下：在z=0时： =39.6+6.4+42.75+38.25+55.2+11 =193.2kpa 在时： 在时 将以上计算资料整理于表7.1.1;表7.1.1的计算结果Z(m)0193.2100.251020.52215.211.60.0785320.4374.3346.88713.440.021889.99在z=4.3m处，所以本基础取计算沉降量。计算如表7.1.2表7.1.2计算沉降量Z(mm)平均附加应力系0100.250200011.60.17025340.5340.511000126.36430013.440.10175437.52596.0251100035.63故：S=83.72+23.61+7.03=114.46mm200mm，故满足要求。桩基础持力层性能良好，去沉降经验系数。短边方向桩数，等效距径比，长径比，承台的长宽比，查表得：所以，四桩桩基础最终沉降量= 满足要求8桩身结构设计计算8.1 桩身结构设计计算两端桩长各13.2m,采用单点吊立的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=13.2m)处，起吊时桩身最大正负弯矩，其中K=1.3; 。即为每延米桩的自重（1.2为恒载分项系数）。桩身长采用混凝土强度C30,级钢筋，所以：桩身截面有效高度桩身受拉主筋选用，因此整个截面的主筋胃814，配筋率为。其他构造要求配筋见施工图。桩身强度 =3231.32 故满足要求9 承台设计承台混凝土强度等级采用C25,承台是正方形，双向配筋相同。9.1四桩承台设计由于桩的受力可知，桩顶最大反力，平均反力,桩顶净反力： （1） 柱对承台的冲切 由图9.1.1， ，承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度，承台底保护层厚度取80mm.冲垮比，0.25取当，满足0.21.0=275mm 0.20= 0.20mm 故取275mm。同理200mm冲切系数 C柱截面取，混凝土的抗拉强度设计值冲切力设计值符合要求(2) 角桩对承台的冲切 由图9.1.1， 角桩冲垮比， 角桩的冲切系数 满足要求（3）斜截面抗剪验算 计算截面为I-I，截面有效高度，截面的计算宽度，混凝土的抗压强度，该计算截面的最大剪力设计值： 剪跨比 。当时，取0.3；当时，取 由于，故取 剪切系数 满足要求（4）受弯计算 承台I-I截面处最大弯矩 级钢筋,. 选用1625 整个承台宽度范围内用钢筋取16根，即1625（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 混凝土的局部受压强度提高系数 满足条件图9.1.1四桩承台结构计算图10、参考文献（1）GB50007-2002. 建筑地基基础设计规范S（2）JGJ 94-94. 建筑桩基技术规范S（3）刘昌辉, 时红莲编著. 基础工程学M. 武汉: 中国地质大学出版社, 2005（4）刘大鹏, 尤晓暐主编. 基础工程M. 北京: 清华大学出版社, 2005（5）周景星, 李广信, 虞石民等编著. 基础工程M. 北京: 清华大学出版社, 2007（6）朱炳寅, 娄宇, 杨琦编著. 建筑地基基础设计方法及实例分析M. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007（7）王成华. 基础工程学M. 天津: 天津大学出版社, 2002（8）陈希哲. 土力学地基基础M. 北京: 清华大学出版社, 2004（9）李克钏. 基础工程M. 北京: 中国铁道出版社, 2004（10）王广月, 王盛桂, 付志前编著. 地基基础工程M. 北京: 水利水电出版社, 2006（11）曾巧玲, 崔余江, 陈文化等主编. 基础工程M. 北京: 清华大学出版社, 2007（12）顾晓鲁, 钱鸿缙, 刘惠珊等主编. 地基与基础M. 北京: 中国建筑工业出版社, 2003（13）赵明华. 基础工程M. 北京: 高等教育出版社, 2003（14）金喜平, 邓庆阳主编. 基础工程M.