基础承台设计计算

1、、某五层钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸6亦6m横向承重框架，柱截面500m心500mm底层平面图及地质资料见附图。基础采用静压预制混凝土管桩，桩直径400mm桩身混凝土强度等级为C60,承台混凝土强度等级为C20,桩端进入持力层深度2d,最小桩距取3d,各桩传至承台顶的内力（柱号:Z1,Z2Fk=910,1500,Mk=110,40.,Vk=50,22,F=1152,1935,M=140,50,V=64,25,单位符号除MkM为KNm其余的均为KN）地质资料见附图。附图:2.59淤泥质粉土h=0.8很M.3915.40qsa=8kpa.0.40.81粉质粘土0.8_/03知.46'0.4

2、03R.23al1=373mmqsa=25kpa2.98m23.00qpa=800Kpa等边三桩承台地质资料【附：相似三角形：AJH相似丁ZXAGF其中AJ=0.8、AG=0.8+0.695-0.25=1.245、AH=0.46+0.23=0.69、由相似比得：纠=世AGAF0.8/1.245=0.69/AFA1.08由/AECffi似丁zAGF其中AE=0.8+0.354/2=0.977AEAF-aL2二由相似比得：=al2=0.232AGAF0.977/1.245=(1.08-al2)/1.08一、Z1基础设计计算：【解】(1) 确定桩端持力层根据地质情况，初步选择粉质粘土层作为桩端持力层

3、。(2) 确定桩的类型、桩长和承台埋深静压预制混凝土管桩，直径为400mn®入粉质粘土层2d=0.8m,初定承台高度为1.5m,承台顶距天然地面0.2m，承台埋深1.5m。(3) 确定单桩竖向承载力特征值Ra=qpaAp+pEqsiali3.14X0.42X800+3.14X0.4X(12X4+22X2.1+24X4.9+8X4.4+25X0.8)=100.48+355.352=435.832KN(4) 估算桩数及初定承台面积n=1.2XFk/Ra=1.2X910/435.8322.51取3根因桩位静压预制混凝土管桩，所以取桩距S=4d=1.6m取等边三桩承台：如上图承台面积为：Q0

4、.5X2.59X2.98-0.267=3.6m2(5) 桩基础验算1) 单桩承载力验算承台及上覆土重Gk=2(X3.6X1.85=133.2KN轴心竖向力作用下，桩顶承受的平均竖向力Qk=(Fk+Gk)/n=(910+133.2)/3=347.73KN<Ra满足要求偏心竖向力作用下，桩顶承受的最大与最小竖向力Qk=(Fk+Gk)/n土(MxkxYi)/工Yi2土(MykxXi)/工Xi2=(910+133.2)/3土(110+50X1.5)X0.8/2X0.82=347.73土115.625463.355(桩3)=KN232.105(桩2)最大竖向力Qkmax=463.355KN<

5、1.2Ra=1.2X435.832=523KN最小竖向力Qkmin=232.105KN>0满足要求2) 桩身混凝土强度：桩顶承受的最大竖向力设计值Qmax=(F+G)/n+MxYmax/EYi2+MyXmax足Xi2=(1152+1.2X133.2)/3+(140+64X1.5)X0.8/2X0.82=437.28+147.5=584.78KN桩身混凝土强度等级为C60,Fc=38.5N/mn2ApFc小c=(3.14X4002)X38.5X1.0/4q4836KN>Qmax满足要求(6) 承台设计将圆桩换算成正方形桩，(3.14x4002)/4=a2a=354mm1) 承台受冲切

6、承载力验算 柱对承台的冲切(三桩承台不要求) 角桩对承台的冲切角桩的最大净反力设计值：N1=F/n+MyXi/工Xi2=1152/3+(140+64X1.5)X0.8/2X0.82=384+147.5=531.5KN从角桩内边缘引45°冲切线，使柱处于450线以内时取角桩内边缘至桩边水平距离al1=800-250-354/2=373mm,al2=232mm<0.2H。=290mm取a12=290mm角桩冲垮比入l1=al1/H。=373/1450=0.257,入l2=al2/H。=290/1450=0.2角桩冲切系数6l1=0.56/(入l1+0.2)=0.56/(0.257+

7、0.2)=1.236l2=0.56/(入l2+0.2)=0.56/(0.2+0.2)=1.4入l1、入l2满足0.21.0。c1=867mmc2=848mm底部角桩：7116l1(2c1+al1)tan6hpFtH。=1.23X(2X867+373)龙/3X0.942X1.1X1450=22481262248KN>Nl=531.5KN满足要求顶部角桩：26l2(2c2+al2)tan-26hpFtH。=1.4X(2X848+290)捐/3X0.942X1.1X1450=24118942412KN>Nl=531.5KN满足要求2) 承台受剪承载力验算1- 1斜截面：V1=Nmax=5

8、31.5KN(桩3)剪跨比同冲垮比入x=入l1=0.2576x=1.75/(入x+1.0)=1.75/(0.257+1.0)=1.396hs=(800/H。)?=(800/1450)?=0.862B。=2590mm6hs6xFtB。H。=0.862X1.39X1.1X2590X1450=49497414950KNV1=531.5KN满足要求2- 2斜截面：桩3:N3=531.5KN桩2:N2=F/n-MyXi/EXi2=1152/3-(140+64X1.5)X0.8/2X0.82=384-147.5=236.5KNV2=N3+N4=531.5+236.5=768KN入y=入l2=0.26y=1

9、.75/(入l2+1.0)=1.75/(0.2+1.0)=1.458B。=2980mm6hs0xFtB。H。=0.862X1.458X1.1X2980X1450=59736775974KNV2=768KN满足要求3) 三桩承台弯矩及配筋计算M=NmaxS-cL5315,6-买x0.354'=177.2x1.45=256.94KNm3I4J3I4JAs1=M/0.9XfyXH。=256.94X106/0.9X300X1450=656.3mr2【附：相似三角形:AJH相似丁AAGF其中AJ=0.8、AG=0.8+0.695-0.25=1.245AH=0.46+0.23=0.69、AJAH,

10、二由相似比得：=AGAF0.8/1.245=0.69/AFAF1.08由AECffi似丁zAGF其中AE=0.8+0.354/2=0.977AEAF-aL2二由相似比得：=AGAF0.977/1.245=(1.08-al2)/1.08二、Z2基础设计计算：.al2=0.232y22.41xZd=400mm【解】yi(1) 确定桩端持力层根据地质情况，初步选择粉质粘土层作为桩端持力层。(2) 确定桩的类型、桩长和承台埋深静压预制混凝土管桩，直径为400mn®入粉质粘土层2d=0.8m,初定承台高度为1.5m,1.6承台顶距天然地面0.2m，承台埋深1.5m。2.4(3) 确定单桩竖向承

11、载力特征值Ra=qpaAp+pEqsiali3.14=丁X0.42X800+3.14X0.4X(12X4+22X2.1+24X4.9+8X4.4+25X0.8)=100.48+355.352=435.832KN(4) 估算桩数及初定承台面积n=1.2XFk/Ra=1.2X1500/435.8323.44取4根因桩位静压预制混凝土管桩，所以取桩距S=4.0d=1.6m承台短边长为：2d+s=2X0.4+1.6=2.4m承台长边长与短边长一样,承台面积为：2.4X2.4=5.76m(5) 桩基础验算1)单桩承载力验算承台及上覆土重Gk=2(X2.4X2.4X1.85=213.12KN轴心竖向力作用

12、下，桩顶承受的平均竖向力Qk=(Fk+Gk)/n=(1500+213.12)/4=428.28KN<Ra满足要求偏心竖向力作用下，桩顶承受的最大与最小竖向力Qk=(Fk+Gk)/n土(MxkxYi)/EYi2土(MykxXi)/EXi2=(1500+213.12)/4=428.28土22.8土(40+22X1.5)X0.8/4X0.82451.08(桩2、桩4)=KN405.48(桩1、桩3)最大竖向力Qkmax=451.08KN<1.2Ra=1.2X435.832=523KN最小竖向力Qkmin=405.48KN>0满足要求2)桩身混凝土强度：桩顶承受的最大竖向力设计值Qm

13、ax=(F+G)/n+MxYmax/EYi2+MyXmax足Xi2=(1935+1.2X213.12)/4+(50+25X1.5)X0.8/4X0.82=547.686+27.344=575.03KN桩身混凝土强度等级为C60,查表得：Fc=27.5N/mn2ApFc小c=(3.14X4002)X27.5X1.0/4=3454KN>Qmax满足要求(6) 承台设计将圆桩换算成正方形桩，(3.14x4002)/4=a2a=354mm1) 承台受冲切承载力验算 柱对承台的冲切1500-50=1450mm桩顶伸入承台50mm承台有效高度孔=1450mm承台混凝土强度等级为C20,Ft=1.1N

14、/mm2Fl=F-ENi=1935-0=1935KN(破坏锥体内无桩)A。x=800-(354/2)-250A。x=373>0.2h。=290mm,取A。x=373mmTana=1500/373=4.02,a76°>450同理可得，A。y=Aox=373mm,a76>45入。x=A。x/H。=373/1450=0.26=入。y6。x=0.84/(入。x+0.2)=1.83=6。y因H=1500mm直线插入法，6hp=1-(1.0-0.9)X(1500-800)/(2000-800)=0.94226。x(Bc+A。y)+6。y(Hc+A。x)6hpFtH。=21.83

15、X(500+373)+1.83X(500+373)X0.942X1.1X1450=96014529601KN>Fl=1935KN满足要求 角桩对承台的冲切角桩的最大净反力设计值：Nl=F/n+MyXi/工Xi2=1935/4+(50+25X1.5)X0.8/4X0.82=483.75+27.344=511.094KN从角桩内边缘引45°冲切线，使柱处于45°线以内时取角桩内边缘至桩边水平距离A1x=373mmA1y=373mm角桩冲垮比入1x=A1x/H。=373/1450=0.26入1y=A1y/H。=373/1450=0.26角桩冲切系数61x=0.56/(入1x

16、+0.2)=0.56/(0.26+0.2)=1.22=61y入1x、入1y满足0.21.0。C1=C2=577mm61x(C2+A1y/2)+61y(C1+A1x/2)6hpFtH。=1.22X(577+373/2)+1.22X(577+373/2)X0.942X1.1X1450=27990492799KN>Nl=511.094KN满足要求2) 承台受剪承载力验算1-1斜截面：V1=2Nmax=2X511.094=1022.2KN(桩2、桩4)剪跨比同冲垮比入x=入。x=0.266x=1.75/(入x+1.0)=1.75/(0.26+1.0)=1.396hs=(800/H。)?=(800

17、/1450)?=0.862B。=2400mm6hs6xFtB。H。=0.862X1.39X1.1X2400X1450=45866334587KNV1=1022.2KN满足要求2-2斜截面：桩4:N4=511.094KN桩3:N3=F/n-MyXi/工Xi2=1935/4-(50+25X1.5)X0.8/4X0.82=483.75-27.344=456.406KNV2=N3+N4=456.406+511.094=967.5KN入y=入x=0.266y=6x=1.39B。=24006hs6xFtB。H。=0.862X1.39X1.1X2400X1450=45866334587KNV2=976.5KN满足要求3) 承台弯矩及配筋计算对柱边1-1截面弯矩M1乏NiXi=2X5