桩基础设计计算书.doc

目 录第一章 绪论.21.1工程概况21.2工程地质条件 3第二章 上部结构荷载计算. 2.1荷载效应组合. 2.1.1恒荷载与活荷载. 2.1.2 荷载效应组合.第三章 单桩承载力的确定. 3.1桩基持力层，桩型，桩长的确定3 3.2 单桩竖向承载力的确定.第四章 桩基础设计4.1 确定桩数布置及承台设计 4.2 复合桩基荷载验算 4.3 桩身和承台设计 4.4 承台冲切验算4.5 沉降验算.4.6结论与建议 25参考文献25 1.绪论1.1.工程概况万达国际广场位于西安市碑林区，属湿陷性黄土地区。交通十分便利，该建筑物层数为10层；檐高16米；层高3.3米。本工程0.000为建筑物室内地坪，相对于绝对高程411.400m ,建筑物重要系数为1.0、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为四层，物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水混合水位深为2.0m,地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。 建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载：, ，H = 50kN；柱的截面尺寸为：400400mm；承台底面埋深：D 2.0m。 2、根据地质资料，以黄土粉质粘土为桩尖持力层，钢筋混凝土预制桩断面尺寸为300300，桩长为10.0m 3、桩身资料： 混凝土为C30，轴心抗压强度设计值 15MPa，弯曲强度设计值为16.5MPa，主筋采用：416，强度设计值：310MPa 4、承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为15MPa，弯曲抗压强度设计值为1.5MPa。、附：1）：土层主要物理力学指标； 2）：桩静载荷试验曲线。附表一：土层代号名称厚度m含水量w%天然重度rKN/孔隙比eMPa塑性指数液性指数直剪 试验（快剪）压缩模量（kPa）承载力标准值(kPa)内摩擦角粘聚力C（kPa）12杂填土2.018.821粉质粘土9.038.218.91.020.3419.81.021124.612022粉质粘土4.026.719.60.750.6150.6020167.02203粉沙夹粉质粘土1021.620.10.541.0120.425158.2260附表二： 1.2工程地质条件2.1地形、地貌的定义场地的地形地貌特征是勘察中最初判别建筑场地复杂程度的重要依据，对建筑物的布局及各种建筑物的型式、规模，以及施工条件也有直接影响，并在很大程度上决定着勘察的工作方法和工作量。地形指的是地表形态的外部特征，如高低起伏、坡度大小和空间分布等。但是，如果研究地形形成的地质原因和年代，及其在漫长的地质历史中不断演化的过程和将来的发展趋势，那么，这种从地质学和地理学观点考察的地表形态就叫地貌。在岩土工程勘察中，常按地形的成因类型，形态类型等进行地貌单元的划分。由于每种地貌单元都有其形成和演化的历史过程，反映出不同的特征和性质，所以。在建筑场址选择，地基处理以及勘察工作的的安排时，都要考虑地貌条件。2.2地下水的埋藏条件地下水按其埋藏条件，可分为上层滞水、潜水和承压水三种类型（1） 上层滞水：是指埋藏在地表浅处，局部隔水透镜体的上部，且具有自由水面的地下水。它的分布范围有限，其来源主要是由大气降水补给。因此，他的动态变化气候、隔水透镜体厚度及分布范围等因素有关。上层滞水地带只有在融雪或大量降水后才能聚集较多的水，因而只能被作为季节性或临时性的水源。 （2）潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的地下水为称潜水。潜水一般埋藏在第四纪沉积层及基岩的风化层中。（3）承压水：承压水是指充满于两个连续的稳定隔水层之间的含水层中的地下水。它承受一定的静水压力。在地面打井至承压水层时，水便在井中上升甚至喷出地表，形成所谓的自流井。由于承压水的上面存在隔水顶板它的埋藏区与地表补给区不一致。因此。承压水的动态变化，受局部气候因素影响不明显。2.3地下水的腐蚀性地下水含有多种化学成分，当某些成分含量过多时，会腐蚀混凝土、石料及金属。管道而造成危害。下面仅介绍地下水对混凝土的腐蚀作用。地下水中含有硫酸根离子含量过多时，将于水泥硬化生成氢氧化钙起作用，生成石膏结晶。石膏再与混凝土中的铝酸四钙起作用，生成铝和钙的复硫酸盐。这一化合物的体积比化合前膨胀2.5倍，能破坏混凝土结构。氢离子浓度PH7的酸性地下水对混凝土中的氢氧化钙及碳酸钙起溶解破坏作用。地下水中的游离的二氧化碳可与混凝土中的氢氧化钙化合生成一层碳酸钙硬壳，对混凝土起保护作用。但二氧化碳含量过多时，又会与碳酸钙化合，生成碳酸氢该而溶于水。这种过多的、能与碳酸钙作用的那一部分游离的二氧化碳称为腐蚀性二氧化碳。在评价地下水是否有腐蚀性时，尚应结合场地的地质条件和物理风化条件综合考虑，勘查规范订有详细的评定标准和宜采用的抗腐蚀性水泥品种及其他防护措施。第2章 上部结构荷载计算2.1.1、恒荷载与活荷载（1）屋面楼面恒荷载屋面：V型轻钢龙骨吊顶： 0.2 KN/m2 水泥花砖地面（包括水泥粗砂打底）： 0.6 KN/m2 150mm厚钢筋混凝土楼板： 250.15=3.75 KN/m2 油毡防水层（八层作法）： 0.4 KN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层： 200.02=0.4 KN/m2 150mm厚水泥 石保温层： 50.15=0.75 KN/m2 6.1 KN/m2 楼面： 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）： 0.55 KN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层： 200.02=0.40 KN/m2 150mm厚钢筋混凝土楼板： 250.15=3.75 KN/m2 V型轻钢龙骨吊顶： 0.2 KN/m2 4.9 KN/m2 （2）屋面楼面活荷载 屋面：2.0 KN/m2（上人屋面）； 0.5 KN/m2（不上人屋面） 楼面：2.0 KN/m22.1.2、荷载效应组合一、主楼部分 1、第10层屋面（电梯间和楼梯间高出的部分）横荷载：6.11.15=7.015 KN/m2 活荷载：0.5 KN/m2 荷载面积：14.48.0 m2 基本组合：=（1.357.015+0.71.40.5）14.48.0=1005.12 KN 准永久组合：=（7.015+0.40.5）14.48.0=831.168 KN 2、9层屋面（上人屋面）横荷载：6.11.15=7.015 KN/m2 活荷载：2.0 KN/m2 基本组合：=1.357.015+0.71.42.0=11.43 KN/m2 准永久组合：=7.015+0.42.0=7.815 KN/m2 3、1到9层楼面 横荷载：4.91.15=5.635 KN/m2 活荷载：2.0 KN/m2 基本组合：=1.355.635+0.71.42.0=9.567 KN/m2 准永久组合：=5.635+0.42.0=6.435 KN/m2第三章、单桩承载力确定3.1确定桩基持力层，桩型，桩长的确定根据勘察设计所提供的资料，分析表明，在柱下荷载作用下，天然地基基础难以满足设计要求，故考虑选用桩基础。由地基勘查资料，确定选用第四土层黄褐色粉质粘土为桩端持力层。根据工程请况承台埋深2.1m，预选钢筋混凝土预制桩断面尺寸为450450。桩长21.1m。3.2单桩竖向承载力的确定：1、根据地质条件选择持力层，确定桩的断面尺寸和长度。根据地质条件以第四层黄褐色粉土夹粉质粘土为持力层，采用截面为450450mm的预置钢筋混凝土方桩，桩尖进入持力层1.0m；镶入承台0.1m，桩长21.1 m。承台底部埋深2.1 m。2、确定单桩竖向承载力标准值Quk可根据经验公式估算： Quk= Qsk+ Qpk=qsikli+qpkAp单桩极限摩阻力标准值（kN）单桩极限端阻力标准值（kN） 桩的横断面周长（m）桩的横断面底面积（）桩周各层土的厚度（m）桩周第i层土的单位极限摩阻力标准值（） 桩底土的单位极限端阻力标准值（） 桩周长：=4504=1800mm=1.8m 桩横截面积：Ap=0.45=0.2025 桩侧土极限摩擦力标准值qsik：查表得：用经验参数法： 粉质粘土层：=0.95，取qsk=35kPa 淤泥质粉质粘土：qsk=29kPa 粉质粘土：=0.70，取qsk=55kPa桩端土极限承载力标准值qpk,查表得：qpk=2200 kPa用经验参数法求得Quk1=1.8(358.0+2912.0+1.055) +22000.2025=1674.9KN用静力触探法求得Quk2=1.8(368.0+4312.0+1.0111) +1784.50.2025=2008.4KN3、确定单桩竖向承载力设计值R，并且确定桩数n和桩的布置 先不考虑群桩效应，估算单桩竖向承载力设计值R为： R=Qsk/rs+Qpk/rpR单桩竖向极限承载力设计值，kN单桩总极限侧阻力力标准值，kN单桩总极限端阻力力标准值，kN桩侧阻力分项抗力系数桩端阻力分项抗力系数用经验参数法时：查表rs=rp=1.65 R1=Qsk/rs+Qpk/rp=1229.4/1.65+445.5/1.65=1015.09KN用静力触探法时：查表rs=rp=1.60 R2=Qsk/rs+Qpk/rp=1647/1.60+361.4/1.60=1255.25KN Rz=min(R1,R2)= 1015.09 KN 第四章 桩基础设计4.1确定桩数布桩及承台设计初步假定承台的尺寸为 上部结构传来垂直荷载： 承台和土自重： 取 根 桩距 ： 取 根据设计资料，以轴线为例。1、轴A柱：Nmax=4239, Mmax=193KN.m，Vmax=75KN.m 柱的截面尺寸为：600600mm；按照轴力P和R粗估桩数n1为： n1=P/R=4239/1015.09=4.18,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=4.65根由于n13，应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R先取桩数n=5根，桩的布置按梅花式排列，桩距Sa=(34)d=(34)0.45=1.351.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m2、轴D柱：Nmax=4159, Mmax=324KN.m，Vmax=79KN.m 柱的截面尺寸为：600600mm；按照轴力P和R粗估桩数n1为： n1=P/R=4159/1015.09=4.10,