柱下独立承台桩基础计算书

1、基 础 工 程 课 程 设 计目录1 设计任务书 2 设计资料三设计内容四桩基承载力验算5 桩沉降验算6 桩结构强度计算和配筋7 承台设计验算 八 联系梁设计计算基础工程课程设计任务书（一）设计题目某钢筋混凝土框架结构建筑，采用柱下独立承台桩基础，首层柱网布置及上部结构传至柱底的荷载相应标准组合值如图所示，试设计该基础。（二）设计资料（1）工程地质条件 由地表向下土层分布及土层性质如下： 杂填土：厚1.5m，重度为16kN/m3。 深灰色淤泥质土，厚4.2m，重度为16.9 kN/m3，流塑软塑状，含少量有机质，压缩模量为3MPa，fak45kPa； 灰白色粘土：厚2.1m，重度为18.1kN

2、/m3，压缩模量为5.0MPa，液性指数为0.85，fak95kPa； 黄色粉质粘土：厚1.8m，重度为18.8kN/m3，压缩模量为8.0MPa，液性指数为0.70，fak130kPa； 黄褐色粉质粘土：厚8.5m，重度19.2kN/m3，硬可塑状，液性指数为0.45， fak220kPa，压缩模量为9.2MPa； 中砂土：勘探未钻穿，重度20.1kN/m3，中密到密实状态， fak245kPa，压缩模量为20.0MPa； 地下水位位于地表下1.5m处。 （2）给定参数 所有柱截面尺寸均为500mm×500mm；相应标准组合，上部结构传至底层柱底的荷载见图。相应于荷载效应基本组合时

3、，近似取荷载效应标准组合值的1.35倍。假设竖向荷载效应准永久组合值为荷载效应标准组合值的0.95倍。 柱子的混凝土强度等级为C30。（三）设计内容（1）确定桩型、桩长； （2）确定单桩或基桩竖向承载力；（3）确定桩数、承台尺寸及建筑物的桩基础平面布置； （4）桩基础承载力验算；（5）承台计算；（6）桩沉降验算；（7）绘制施工图（包括基础平面布置图、桩的布置及承台平面图、桩基础剖面图、承台配筋图、桩配筋图、施工说明等）。（四）设计依据（1）JGJ94-2008 建筑桩基技术规范（2）制图标准等其它规范、规程、标准。（五） 设计要求（1）计算书要求：书写工整、数字准确、图文并茂，任务书随计算书装

4、订。（2）制图要求：所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为长仿宋字。（3）图纸规格：A2；计算书：A4。（4）设计时间：1周。任务书附图：（1）首层层柱网平面布置图（2）相应于荷载效应标准组合时上部结构传至首层柱底的荷载分布图二、设计资料（1）工程地质条件 由地表向下土层分布及土层性质如下： 杂填土：厚1.5m，重度为16kN/m3。 深灰色淤泥质土：厚4.2m，重度为16.9 kN/m3，流塑软塑状，含少量有机质，压缩模量为3Mpa，fak45kPa； 灰白色粘土：厚2.1m，重度为18.1kN/m3，压缩模量为5.

5、0Mpa，液性指数为0.85， fak95kPa； 黄色粉质粘土：厚1.8m，重度为18.8kN/m3，压缩模量为8.0Mpa，液性指数为0.70， fak130kPa； 黄褐色粉质粘土：厚8.5m，重度19.2 kN/m3，硬可塑状，液性指数为0.45， fak220kPa，压缩模量为9.2Mpa； 中砂土：勘探未钻穿，重度20.1 kN/m3，中密到密实状态，fak245kPa，压缩模量为20.0Mpa； 地下水位位于地表下1.5m处。 （2）给定参数 所有柱截面尺寸均为500mm×500mm；柱子的混凝土强度等级为C30。3、 设计内容： 设计一个多层钢筋混凝土框架结构建筑厂房

6、的桩基础； （1） 确定桩型，桩长根据地质资料，以黄褐色粘土为桩尖持力层，钢筋混凝土预制桩500，桩长为21.0m（2） 确定单桩或基桩竖向承载力查建筑地基基础设计规范（GBJ 7-89)得：土层 液性指数 Ic预制桩侧阻力特征值 qsia(kPa)桩在该土层伸入长度 Ln(m)深灰色淤泥质土134.2灰白色粘土0.85232.1黄色粉质粘土0.7033.51.8黄褐色粉质粘土0.4541.40.9预制桩桩端端阻力特征值：L=9m,Ic=0.45 qpk=2140kPaA，B，C柱：桩截面面积 桩截面周长=649.1+481.5=1130.6 kN;R=1130.6÷2=565.3

7、kN；(3) 确定桩数、承台尺寸及建筑物的桩基础平面布置、桩数n A柱： ；取4根 B柱： ； 取 4根 C柱： 取4根、柱距：大小直接影响群桩的群桩效应，根据规范规定，（m)取2m，边距取0.5m深灰色淤泥质土 黄色粉质黏土 灰白色粘土杂填土 黄褐色粉质黏土 图1 桩基以及土层分布示意图 、桩布置形式采用正方形布置，承台尺寸如图示：A柱：AB柱：C柱：BC 、桩数验算 A柱：承台及上覆土重 B柱：承台及上覆土重 C柱：承台及上覆土重 均满足要求。（4）、桩基础承载力验算 A柱：荷载作用。基桩平均竖向荷载设计值桩基最大、最小竖向荷载设计值=332.7 kN; 在基本组合，受偏向荷载作用下，桩基

8、工程级别为二级，重要性系数 满足要求。 B柱： 荷载作用。基桩平均竖向荷载设计值桩基最大、最小竖向荷载设计值=475.26 kN; 在基本组合，受偏向荷载作用下，桩基工程级别为二级，重要性系数 满足要求。C柱：荷载作用。基桩平均竖向荷载设计值桩基最大、最小竖向荷载设计值=394.98kN;在基本组合，受偏向荷载作用下，桩基工程级别为二级，重要性系数 满足要求。（5）、 桩沉降验算 （建筑桩基技术规范JGJ94-2008 ） 由于桩的埋深为9m，故桩沉降由9m处往下计算。对于桩中心距不大于6倍桩径的桩基，其最总沉降量计算可采用等效作用分层总和法。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩层台投影面

9、积，等效作用附加近似取层台底平均附加压力，计算如下。计算地基土的自重压力：地下水位以上：=1.5×16=24kPa；地下水位以下：=4.2×（16.910）2.1×（18.110）1.8×（18.810）0.9×（19.210）70.11kPa；总的自重应力：24+70.11=94.11kPa(1)、对于A柱：附加应力Z(m)=4094.11101.000113.441.0103.3110.30.978111.962.0112.5110.70.84695.973.0121.1711.00.70079.414.0130.9111.30.56664

10、.215.0140.1111.70.41847.426.0149.3112.00.33638.127.6164.0312.50.21424.28在Z=7.6m处，所以本基础取Z=7.6m计算沉降量。Z（m）平均附加应力系数01010-1.010.30.96150.96150.961592000.04742.010.70.81531.62700.665592000.03283.011.30.69802.94001.313092000.06484.011.70.60202.4080-0.53209200-0.02625.012.00.50302.51500.411092000.02026.012.

11、30.44602.67600.161092000.00797.612.50.37452.84600.170092000.0084所以0.0474+ 0.0328+ 0.0648 -0.0262+ 0.0202+ 0.0079+ 0.0084=0.1553 m;取沉降经验系数根据建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）5.5.7，可得沉降计算如下： ，所以=2，由，得：，所以：。（2）、对于B柱：附加应力Z(m)=4094.11101.000175.721.0103.3110.30.978171.852.0112.5110.70.846148.653.0121.1711.00.700123.00

12、4.0130.9111.30.56699.465.0140.1111.70.41873.456.0149.3112.00.33659.047.6164.0312.50.21432.82在Z=7.6m处，所以本基础取Z=7.6m计算沉降量。Z（m）平均附加应力系数01010-1.010.30.96150.96150.961592000.07352.010.70.81531.62700.665592000.05083.011.30.69802.94001.313092000.10034.011.70.60202.4080-0.53209200-0.04065.012.00.50302.51500.

13、411092000.03146.012.30.44602.67600.161092000.01237.612.50.37452.84600.170092000.0130所以取沉降经验系数根据建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）5.5.7，可得沉降计算如下： ，所以=2，由，得：，所以：。（3)对于C柱：附加应力Z(m)=4094.11101.000137.011.0103.3110.30.978133.992.0112.5110.70.846115.913.0121.1711.00.70095.914.0130.9111.30.56677.555.0140.1111.70.41857.27

14、6.0149.3112.00.33646.037.6164.0312.50.21429.32在Z=7.6m处，所以本基础取Z=7.6m计算沉降量。Z（m）平均附加应力系数01010-1.010.30.96150.96150.961592000.05732.010.70.81531.62700.665592000.04013.011.30.69802.94001.313092000.07904.011.70.60202.4080-0.53209200-0.032025.012.00.50302.51500.411092000.02476.012.30.44602.67600.161092000.

15、00977.612.50.37452.84600.170092000.01023所以 0.0573+0.0401+0.0790-0.03202+0.0247+0.0097+0.01023=0.189 m ;取沉降经验系数根据建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）5.5.7，可得沉降计算如下： ，所以=2，由，得：，所以：。 (4)、沉降差：查建筑桩基技术规范表5.5.4有沉降差允许最大沉降差由上述的桩基础沉降计算可知:C-1柱的沉降量为：30.03mm，C-2柱的沉降量为：26.19m，C-3柱的沉降量为：22.85mm验算过程如下： A柱与B柱： B柱与C柱： C柱与A柱：所以桩基础的沉降

16、差均满足要求。（6）.桩身结构强度计算及配筋 桩的直径为0.5 m，桩长 9 m，箍筋为HPB235级钢筋，= 210N/mm2,钢筋保护层为40mm，混凝土设计等级 C30；桩身起吊验算：q=25kN/;把圆柱桩等效成边长c=0.44m 的预制混凝土方桩；1. 按两点起吊计算： q A B C x x A点： ， B点：；， 得x=0.207·=0.207×9=1.863m，M1=M2=390.46kN/m; A点,C点为起吊点；每延米桩的自重q=0.44×0.44×25=4.87kN/m,主筋计算； 控制弯矩为单点起吊时的情况，动力系数取 K =1.

17、5；恒载分项系数为1.2；48.5KN*m；0.04821-00494<x=0.518;414.43选416，(As=803.9),整个截面的主筋为816，配筋率： ;其他构造见施工图。 3.桩身强度验算1.0×（1×14.3×440×400+300×1608）=2999.2× kNR强度满足要求 ；桩的箍筋计算：<4；按构造要求配箍筋：10160 ，As=78 .5 ；%=0. 16% ；满足 ；(7)、承台设计验算承台的平面尺寸为3000mm×3000mm，厚度有冲切、弯曲、剪切、局部承压等因素综合确定，初步

18、拟定为1000mm，待抗冲切、抗弯、抗剪切、局部抗压强度满足要求，最后确定承台厚度。钢筋采用HRB335级钢筋，承台混凝土采用C20，=1100kPa，=9600 kPa，保护层取100mm，承台剖面尺寸如图所示。 （1） 抗弯验算 （建筑桩基技术规范JGJ94-2008 5.9.25.9.5） 在承台结构计算中，取相应于荷载效应基本组合的设计值，可按下式计算：A柱；Vx=1.35×21.7=29.3kN Vy=1.35×（-25.3）=34.16kN N = 1.35×（-923.1）= -1246.2kN Mx=1.35×29.5=39.8kN My

19、=1.35×25.3=34.156kN则各桩不计承台以及其上土重部分的净反力为：各桩平均竖向力为 最大竖向力 345.9kN 对于-断面： 钢筋面积：=518.85×÷（0.9×300×900）=2135则每米的配筋量为：712按最小配筋计算：则每米的配筋量为：1500选用，1608 ，沿平行Y轴均匀布置。 对于-断面=2×345.9×0.75=518.85 kN·m钢筋面积： =518.85×÷（0.9×300×900）=2135则每米的配筋量为：712按最小配筋计算： 则

20、每米的配筋量为：1500选用，1608，沿平行X轴均匀布置。B柱：; 则各桩不计承台以及其上土重部分的净反力为：各桩平均竖向力为 最大竖向力 对于-断面： 钢筋面积：=775.37×÷（0.9×300×900）=3191则每米的配筋量为：1063.61按最小配筋计算：则每米的配筋量为：1500选用， 1608 ，沿平行Y轴均匀布置。 对于-断面=2×510.67×0.75766.01kN·m钢筋面积： =766.01×÷（0.9×300×900）=3152则每米的配筋量为：1050.6

21、7按最小配筋计算： 则每米的配筋量为：1500选用， 1680，沿平行X轴均匀布置。 C柱： ; 则各桩不计承台以及其上土重部分的净反力为：各桩平均竖向力为 最大竖向力 对于-断面： 钢筋面积：=603.36×÷（0.9×300×900）=2483则每米的配筋量为：828.按最小配筋计算：则每米的配筋量为：1500选用，1608 ，沿平行Y轴均匀布置。 对于-断面=2×387×0.75580.5kN·m钢筋面积： =580.5×÷（0.9×300×900）=2389则每米的配筋量为：7

22、96.3按最小配筋计算： 则每米的配筋量为：1500选用， 1608 ，沿平行X轴均匀布置。16120（2） 冲切验算 (建筑桩基技术规范 JGJ94-2008 5.9.7） 承台的冲切验算。A柱：根据 柱边到最近桩内边缘的水平距离为=0.5m， =0.5。冲垮比 =0.56； =0.56；、满足0.21.0，冲切系数 则： =2×1.11×（0.50.5）1.11×（0.50. 5）×0.992×1100×0.9=4360kN桩顶平均净反力 ：则： 满足设计要求。B柱：根据 柱的截面尺寸为500mm×500mm，柱短边到最

23、近桩内边缘的水平距离为=0.5m，柱长边至最近桩被边缘水平距离为=0.5。冲垮比 =0.56； =0.56；、满足0.21.0，冲切系数 则： =2×1.11×（0.50.5）1.11×（0.50. 5）×0.992×1100×0.9=4360kN桩顶平均净反力 ：则： 满足设计要求。C柱：根据 柱的截面尺寸为500mm×500mm，柱短边到最近桩内边缘的水平距离为=0.5m，柱长边至最近桩被边缘水平距离为=0.5。冲垮比 =0.56； =0.56；、满足0.21.0，冲切系数 则： =2×1.11×（0

24、.50.5）1.11×（0.50. 5）×0.992×1100×0.9=4360kN桩顶平均净反力 ：则： 满足设计要求。 冲切力必须大于抗冲切力。A柱：即： ， ；则冲跨比 角桩冲切系数： 抗冲切力为：满足要求。B柱：即： ， ；则冲跨比 角桩冲切系数： 抗冲切力为：满足要求。C柱：即： ， ；则冲跨比 角桩冲切系数： 抗冲切力为：满足要求。（3）承台斜截面抗剪强度验算 （建筑桩基技术规范 JGJ94-2008 5.9.10)A柱：（介于0.31.4之间），；承台剪切系数：对-截面：满足斜截面抗剪强度要求。对-截面：满足斜截面抗剪强度要求。B柱：（介于0.31.4之间），承台剪切系数：对-截面：满足斜截面抗剪强度要求。对-截面：满足斜截面抗剪强度要求。C柱：（介于0.31.4之间），承台剪切系数：对-截面：满足斜截面抗剪强度要求。对 -截面：满足斜截面抗剪强度要求。 (4) 承台的局部受压验算（建筑桩基技术规范（JG