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1、基础工程课程设计 目 录 一、设计资料.4 二、确定桩的长度和承台埋深.5 三、确定单桩的竖向承载力.5 四、轴线选择.5 五、初步确定桩数及承台尺寸.5 六、群桩基础中单桩承载力验算 6 七、确定桩的平面布置.6 八、承台结构计算.6 1、桩顶最大竖向力.6 2、承台受弯验算及承台配筋.6 3、承台柱下抗冲切验算 7 4、承台角桩抗冲切验算 8 5、承台抗剪验算.9 九、单桩配筋设计和计算10 第 1 页 共 10 页 一、设计资料 1、地形 拟建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。2、工程地质条件 自上而下土层依次如下：号土层：素填土，层厚约1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak=95k
2、Pa 号土层：淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa。号土层：粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值fak=110kPa。号土层：粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa。号土层：粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值fak=280kPa。3、岩土设计技术参数 岩土设计参数如表3.1 和表 3.2 所示 表 3.1 地基岩土物理力学参数 土层 编号 土的名称 孔隙比 e 含水量W（%液性 指数IL 标准贯入锤击数 N 压缩模量s（MPa）素填土 5.0 淤泥质土 1.04 62.4 1.08 3.8 粉砂 0.81 27.6 14 7.5
3、粉质黏土 0.79 31.2 0.74 9.2 粉砂层 0.58 31 16.8 表 3.2 桩的极限侧阻力标准值qsk和极限端阻力标准值qpk 单位：kPa 土层编号 土的名称 桩的侧阻力qsk 桩的端阻力qpk 土层 编号 土的名称 桩的侧阻力qsk 桩的端阻力qpk 素填土 22 粉质黏土 60 900 淤泥质土 28 粉砂层 75 2400 粉砂 45 4、水文地质条件 （1）拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。（2）地下水位深度：位于地表下3.5m。5、场地条件 建筑物所处场地抗震设防烈度为7 度，场地内无可液化砂土、粉土。6、上部结构资料 拟建建筑物为六层钢筋混凝土结构，长 30m
4、，宽 9.6m。室外地坪标高同自然地面，第 2 页 共 10 页 室内外高差 450mm。柱截面尺寸均为 400mm400mm，横向承重，柱网布置如图 3.1 所示。图 3.1 柱网布置图 7、上部结构作用 上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如表 3.3 所示，该表中弯矩 MK、水平力 VK均为横向方向。上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值如表 3.4 所示，该表中弯短 M、水平力 V 均为横向方向。表 3.3 柱底荷载效应标准组合值 题号 FK（kN）MK（kN.m）VK（kN）A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 1 1256 1765 1564 1
5、72 169 197 123 130 112 2 1350 1900 1640 185 192 203 126 135 114 3 1650 2050 1810 191 197 208 132 141 120 4 1875 2160 2080 205 204 213 139 149 134 5 2040 2280 2460 242 223 221 145 158 148 6 2310 2690 2970 275 231 238 165 162 153 7 2568 3225 3170 293 248 247 174 179 165 8 2670 3550 3410 299 264 256 18
6、3 190 170 9 2920 3860 3720 304 285 281 192 202 191 10 3130 3970 3950 323 302 316 211 223 230 表 3.4 柱底荷载效应基本组合值 题号 FK（kN）MK（kN.m）VK（kN）A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 1 1580 2630 1910 198 205 241 150 140 138 第 3 页 共 10 页 2 1840 2800 2200 205 210 243 154 145 140 3 2130 3080 2490 210 211 223 164 15
7、5 150 4 2320 3310 2780 215 214 238 181 166 174 5 2650 3560 3120 253 228 244 193 175 188 6 2910 3790 3430 286 251 266 204 188 196 7 3230 4180 3750 303 284 274 212 197 208 8 3360 4420 4010 332 315 269 225 224 216 9 3680 4690 4230 371 326 301 233 230 228 10 3970 5070 4520 393 354 325 242 236 238 8、材料 混
8、凝土强度等级为 C25C30，钢筋采用 HPB235、HRB335 级。二、确定桩的长度和承台埋深 1、材料信息：柱混凝土强度等级：30C 桩、承台混凝土强度等级：30C 2/43.1mmNft 钢筋强度等级：235HpB 2/210mmNfy 钢筋强度等级：335HRB 2/300mmNfy 2、确定桩的长度及截面尺寸：根据设计资料，选第四层粉质粘土为持力层，进入持力层2.1m，承台埋深 2.5m，桩长 12m。截面尺寸选为 300mmx300mm。三、确定单桩竖向承载力 根据公式 第 4 页 共 10 页 isikpppkalqAqR 根据设计资料，Ap=0.3mx0.3m=0.0 9,p
9、=0.3mx4=1.2m,isiapppaalqAqR KN9.665)60 x2.1x6.6453.2x28(x2.109.0 x900 四、轴线选择 选择第 1 组轴线 B 计算，根据设计资料有：柱底荷载效应标准组合值：FK=1765KN,MK=169KN.m,V=130 KN;柱底荷载效应基本组合值：FK=2630KN,MK=205KN.m,V=140KN 五、初步确定桩数及承台尺寸 先假设承台尺寸为2mx2m，厚度为 1m，承台及其上土平均容重为 30 kN/m3 则承台及其上土自重标准值为：Gk=30 x2x2x2.5=300 kN,根据规范，桩数 n 需满足:4.39.665300
10、1765x1.11.1nRaGFkk，可取 4 根桩，承台平面尺寸为1.6mx2.6m。如下图所示：第 5 页 共 10 页 六、群桩基础中单桩承载力验算 按照设计的承台尺寸，计算 Gk=30 x1.6x2.6x2.5=312 kN,单桩平均竖向力：,k9.66551943121765NRakNnGFQkkk 符合要求。单桩偏心荷载下最大竖向力：kNxxMynGFkQkji5.6420.10.140.1)5.2130169(519kmax,2 在偏心竖向力作用下，必须有：Qk,max=642.5Kn1.2Ra=1.2x665.9=799KN,符合要求。七、确定桩的平面布置 几何参数：承台边缘至
11、桩中心距 mmC300 mmD300 桩列间距 mmA2000 桩行间距 mmB1000 承台高度mmH1000 桩顶深入承台 100 mm,承台下设 100mm,强度为 C25 的混凝土垫层，钢筋保护层取 50mm,承台有效高度 h0=850mm 第 6 页 共 10 页 承台采用混凝土强度等级为C30，抗拉强度2/43.1mmNft,钢筋采用：335HRB 2/300mmNfy 八、承台结构计算 1、在承台结构计算中，相应于荷载效应基本组合设计值为：FK=2630KN,MK=205KN.m,V=140 KN 各桩不计承台及其上土重 Gk 部分的净反力 Ni 为：Ni=kNnFk5.6574
12、/2630/最大竖向力 kNxxMnFkNjy5.7960.10.140.1)5.2140205(5.657max2max 3、承台受弯计算及承台配筋：第 7 页 共 10 页 （1）对-截面，垂直于X轴方向计算截面处弯矩计算：mkNXNxNMiiy12748.05.7962imax2 2606.57958503009.0101.13309.0mmhfMAyys 选用2512 25890 mmAs，平行于 x 轴布置；（2）对于-截面，垂直于Y轴方向计算截面处弯矩计算：mkNyNMiix5.3943.05.6572 2606.14368503009.0105.3949.0mmhfMAyxs 选
13、用1214 21582 mmAs，平行于 y轴布置.4、承台柱下抗冲切验算：计算公式：建筑地基基础设计规范（JGJ-942008）pthpoxcooycoxlhfaaabF)()(2y 式中：X方向上自柱边到最近桩边的水平距离：，mmaox65.0 X方向冲垮比：765.085.065.00haoxox，X 方向冲切系数：87.0)2.0765.0(84.0)2.0(84.0oxox Y方向上自柱边到最近桩边的水平距离：mmaoy15.0，第 8 页 共 10 页 Y 方向冲垮比：2.018.085.015.00yhaooy，取2.0oy，Y 方向冲切系数：1.2)2.02.0(84.0)2(
14、84.0oyoy bc=ac=0.4m,992.0)800900(80020009.011hp 作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值：kNNiFFl5.19725.6572630 0)()b(2hfaaathpoxcoyoycox kNFkNl5.19724.647185.01430992.0)65.04.0(1.2)15.04.0(87.02 符合要求。4、承台角桩抗冲切验算：计算公式：建筑地基基础设计规范（JGJ-94 2008）0111121)2()2(hfacacNthpxyyxl 角桩竖向冲反力设计值：kNNN5.796max1 式中：1c mc45.02 Y方向上从承台角桩内边缘引4
15、5冲切线于承台顶面相交点至角桩边缘的水平距离（当柱或承台变阶处位于该45线以内时，则取由柱边变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线）max65.01，765.085.065.0011haxx，58.0)2.0(56.011xx；X 方向上从承台角桩内边缘引45冲切线于承台顶面相交点至角桩边缘的水平距离（当柱或承台变阶处位于该45线以内时，则取由柱边变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线）may15.01 ,2.018.0011hayy取,2.01y 4.1)2.0(56.011yy 第 9 页 共 10 页 抗冲切=0111121)2()2(hfacacthpxyyx kNNkN3.8315.16
16、7585.01430992.0)265.045.0(4.1)215.045.0(58.01 符合要求。5、承台抗剪验算：计算公式：建筑地基基础设计规范（JGJ-94 2008）00hbfFthsl（1）截面的抗剪验算：mma65.0 x 765.085.065.001haxx，02.2)0.1765.0(75.1)0.1(75.1 mb6.1 受剪的承载力截面高度影响系数hs的计算：985.08508008004141hhs 最大剪力设计值：kNNVl15935.7962max2 抗剪切力=kNVkNhbflths6.16625.241885.0143002.2985.000 符合要求（2）-
17、截面的抗剪验算：mmay15.0 3.018.085.015.00hayy，取3.0y，346.1)0.13.0(75.1)0.1(75.1y ma6.2 受剪的承载力截面高度影响系数hs的计算：985.08508008004141hhs 最大剪力设计值：kNNiVl13155.65722 抗剪切力=kNVkNhbflths13159.418985.06.21430346.1985.000 符合要求。第 10 页 共 10 页 九、单桩配筋设计和计算 桩身采用 C30 混凝土，2/1.20mmNfc kNRkNfAaccp9.6653.1266101.207.03.03.03 按构造配筋，根据建筑地基基础设计规范（JGJ-942008），取最小配筋率 0.80%:%8.03.03.0sA 2720mmAs 采用146 2923mmAs 箍筋取2006，局部加密，保护层厚度为30mm.