2011年岩土091、092班桩基础课程设计任务书以及指导书

岩土工程专业岩土工程专业 基础工程基础工程 课程设计课程设计 任务书任务书 熊熊 智智 彪彪 城市建设学院岩土工程系城市建设学院岩土工程系 2011 年年 12 月月 一 设计目的 基础工程 课程设计是在学习 土力学 钢筋混凝土 和 基础工程 的基础上 应用所学的知识独立完成基础工程的设计任务 其目的是培养学生 综合应用基础理论和专业知识的能力 同时培养学生独立分析和解决基础工程 设计问题的能力 通过课程设计 对桩基础设计内容和过程有较全面的了解和 掌握 熟悉桩基础的设计规范 规程 手册和工具书 二 设计题目 某综合楼桩基础设计 三 设计资料 1 工程概况 某综合楼 框架结构 柱下拟采用桩基础 柱尺寸 400X400 柱网平面布 置见图 1 室外地坪标高同自然地面 室内外高差 450mm 上部结构传至柱底 的荷载效应见表 1 表 2 表中弯矩 水平力的作用方向均为横向 对于任意一位学生 荷载效应的取值为表内值加学号的后两位乘以 10 如 某同学学号后两位是 21 则该同学在计算 轴交 B 轴处的柱荷载效应标准组合 的取值为 轴向力 1765 21 10 1975 kN 相应的计算弯矩和水平荷载以及荷 载效应的基本组合值 表 1 柱底荷载效应标准组合值 轴向力 FK kN 弯矩 MK kN m 水平荷载 VK kN 纵轴 编号 A 轴B 轴C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 125617651564172169197123130112 171321981860185192203126135114 168021501810191197208132141120 177520652080205204213139149134 204022802460242223221145158148 119816531370275231238165162153 表 2 柱底荷载效应基本组合值 轴向力 F kN 弯矩 M kN m 水平荷载 V kN 纵轴 编号 A 轴B 轴C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 158026301910198205241150140138 194031002200205210243154145140 203031802490210211223164155150 212032102780215214238181166174 235033603220253228244193175188 171032903130286251266204188196 图图 1 柱网平面布置柱网平面布置 2 工程与水文地质条件 建筑场地平整 地层及物理力学参数见表 3 场地抗震设防烈度为 7 度 场地内砂土不会发生液化现象 拟建场区地下水位深度位于地表下 3 5m 地下 水对混凝土结构无腐蚀性 表 3 地基岩土物理力学参数 土层 编号 土的名 称 厚度 m 孔隙 比e 液性指 数 IL 标准贯 入锤击 数 N 天然容重 kN m 3 压缩模量 s MPa 地基承载 力特征值 fak KPa 素填土1 5 18 05 050 淤泥质 土 3 31 041 08 17 03 860 粉砂6 60 81 1419 07 5180 粉质黏 土 4 20 790 74 18 59 2230 粉砂层18 50 58 312016 8300 3 其他 本次设计规范采用 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 桩基础设计等级为 乙级 四 设计内容和成果 1 设计计算书 设计计算书包括以下内容 1 确定桩的选型以及单桩竖向承载力特征值 2 确定桩的根数 布桩 确定承台平面尺寸 3 桩基础承载力和变形验算 4 桩承台剖面尺寸以及抗冲切 抗剪和抗弯计算 5 桩身结构设计 包括混凝土强度等级 钢筋配置 钢筋型号 规格 数量 长度 保护层厚度以及其他设计 如设计为预制桩 还应进行吊装验算 并满足构造配筋要求 6 如果需要 应进行局压验算 2 设计图纸 设计图纸包括以下内容 1 桩基础平面布置图 2 承台大样图 3 桩身大样图 4 设计说明 在图纸上无法表达而施工单位必须执行的意图 用说明方 式注明 包括混凝土强度等级 钢筋级别 垫层厚度与强度 桩持力层承载力 要求 施工时应该注意事项 桩基检测要求等内容 五 设计要求 1 在教师指导下 在规定时间内独立完成上述给定地质条件 上部柱布置 及荷载效应的桩基础设计 并提交计算说明书和桩基础施工图 2 设计说明书要求手工书写 步骤清晰完整 计算正确 文理通顺 字迹 工整 用 A4 纸装订成册 3 施工图要求手工绘制 图纸要求布置合理 表达清晰 比例合理 字体 端正 线条清晰 符合制图标准 图纸采用 A3 幅面 施工图比例尺 1 50 4 装订顺序 封面 包含信息 基础工程 课程设计 专业班级 学号 姓名 日期 设计任务书 计算说明书 施工图 图纸折叠成 A4 大小 六 考核方式及成绩评定 成绩评定由平时成绩和课题设计成绩两部分组成 其中平时成绩占 40 课程设计成绩占 60 总评后由 5 档成绩 优 良 中 及格 不及格 给定 平时成绩包括课程设计考勤 学习态度等 由任课教师依据实际情况给定成绩 七 参考资料 1 建筑地基基础设计 GB50007 2002 2 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 3 赵明华 土力学地基基础 武汉理工大学出版社 2004 年 4 莫海鸿 杨小平 基础工程 北京 建工出版社 2008 岩土工程专业岩土工程专业 基础工程基础工程 课程设计课程设计 指导书指导书 熊熊 智智 彪彪 城市建设学院岩土工程系城市建设学院岩土工程系 2011 年年 12 月月 一 必要的资料准备一 必要的资料准备 桩基设计前必须具备的资料主要有 1 建筑物资料 包括建筑物的形式 荷载及其性质 建筑物的安全等级 抗震设防烈度等 2 岩土工程勘察报告 包括详细勘测的地质条件 承载力 室内实验 原 位试验结果等 3 当地施工机具和技术条件 如排放泥浆和弃土的条件以及水 电 施工 材料供应等 4 环境条件 包括相邻建筑物的安全等级 基础形式和埋置深度 周围建 筑物对于噪声的要求等 5 检测条件及当地桩基施工经验 二 选定桩型 桩长和截面尺寸二 选定桩型 桩长和截面尺寸 1 桩的类型 在对以上收集资料进行分析研究的基础上 针对土层分布情况 考虑施工 条件 设备和技术等因素 决定采用预制桩还是灌注桩 确定其是端承桩还是 摩擦桩 挤土桩还是非挤土桩 2 确定桩长 由持力层的深度和合在大小确定桩长 桩截面尺寸 同时进行初步设计与 验算 桩身进入持力层的深度应考虑地质条件 荷载和施工工艺 一般为 1 到 3 倍桩径 对于嵌岩灌注桩 桩周嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不宜 小于 0 5m 当持力层下存在软弱下卧层时 桩端以下硬持力层厚度不宜小于 4d 详见 JGJ94 2008 有关条文 3 确定桩的截面尺寸 常见桩基截面尺寸为 1 现场预制方桩 桩身混凝土强度和截面尺寸自定 2 高强 PHC 管桩 桩身混凝土强度 C80 截面尺寸 300mm 400 mm 或 500 mm 3 沉 管灌注桩 桩身混凝土强度 C30 截面尺寸 350 mm 4 钻孔灌注桩 桩身混凝 土强度 C30 截面尺寸 1000 mm 5 其它桩型 桩身混凝土强度 C25 C40 三 确定单桩竖向及水平承载力特征值 确定桩数并进行桩的布置三 确定单桩竖向及水平承载力特征值 确定桩数并进行桩的布置 1 单桩竖向承载力特征值 根据提供的土层参数查规范有关表格 确定桩的极限侧阻力和端阻力标准 值 按经验公式 再将单桩竖向极限承载力除以安 ppkisikpuk AqlquQ uk Q 全系数 2 作为单桩竖向承载力特征值 a R 2 单桩水平承载力特征值 对于混凝土预制桩 钢桩 桩身全截面配筋率大于 0 65 的灌注桩 根据 静载试验结果取试桩在地面处水平位移为 10mm 或 6mm 所对应的荷载为单 桩水平承载为特征值 对于桩身配筋率小于 0 65 的灌注桩 取单桩水 Ha R 平静载试验的临界荷载为单桩水平承载力特征值 cr H Ha R 对于桩身配筋率小于 0 65 的灌注桩 其单桩水平承载力特征值估算式 Ha R 为 1 2225 1 0 ntm N g m tm Ha Af NWf R 对于预制桩 钢桩 桩身配筋率不小于 0 65 的灌注桩 其单桩水平承载力 特征值为 a x Ha x EI R 0 3 3 确定桩数及平面布置 独立柱 a kk R GF n 墙下 a kk R GQ n 这里荷载为标准组合 n 为初估桩数 取整数 偏心受压时 对于偏心距固定的桩基 如果桩的布置使得群桩横截面的重 心与荷载合力作用点重合 则仍可按上式估定桩数 否则 桩的根数应按上式 确定的增加 10 20 通常桩的中心距宜取 3 4 扩底灌注桩的中心距不小于扩底直径的d 1 5 倍 当扩底直径大于 2时 桩端扩底净距不小于 1 扩底直径不大于 3mm 桩距要求 布置形式等详见 建筑桩基技术规范 d 4 4 桩身结构设计桩身结构设计 桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求 桩轴心受压时 ccpf AQ 这里的是扣除承台和其上土自重后 采用荷载效应基本组合值 Q 打入式预制桩的最小配筋率不宜小于 0 8 静压预制桩的最小配筋率不 宜小于 0 6 灌注桩最小配筋率不宜小于 0 2 0 65 配筋长度 1 受水平荷载和弯矩较大的桩 配筋长度应通过计算确定 2 桩基承台下存在淤泥 淤泥质土或液化土层时 配筋长度应穿过淤泥 淤泥质土或液化土层 3 坡地岸边的桩 8 度及 8 度以上地震区的桩 抗拔桩 嵌岩端承桩应通 长配筋 4 桩径大于 600mm 的钻孔灌注桩 构造钢筋的长度不宜小于桩长的 2 3 5 5 桩基承载力验算桩基承载力验算 桩顶荷载 n GF Q kk k 22 i iyk i ixkkk ik x xM y yM n GF Q n H H k ik 1 单桩承载力验算 ak RQ ak RQ2 1 max 0 min k Q Haik RH 对于抗震设防区必须进行抗震验算的桩基 可按下列公式验算单桩的竖向 承载力 ak RQ25 1 ak RQ5 1 max 2 群桩沉降计算 对摩擦桩应进行桩基沉降计算 取正常使用极限状态下荷载效应的准永久 组合 采用实体深基础法 用扩散法和扣除摩阻力两种方法分别计算 Ss o 3 桩基软弱下卧层承载力验算 如果在持力层下有软弱下卧层 还应计算下卧层的承载力 6 承台设计承台设计 设计承台埋深 尺寸 除满足构造要求外 还应计算抗弯 抗剪 抗冲切 1 受弯计算 iix YNM iiy XNM 2 受冲切计