1、邮 电 与 信 息 工 程 学 院课程设计说明书课题名称： 桩基础设计 学生学号： 6108130524 专业班级： 土木工程五班 学生姓名： 易世兵 学生成绩： 指导教师： 课题工作时间： 2014.5.27 至 2014.6.7 一、课程设计的任务或学年论文的基本要求：1、设计条件某办公大楼基础拟采用桩基础，有关设计条件和资料如下：1、结构平面尺寸及上部结构传至基础的荷载如附图 1 所示；2、工程地质条件根据工程场地岩土工程勘察报告 ， 各土层物理力学指标及桩侧阻力、桩端阻力特征值如表 1 和表 2 所示。表 1 各土层物理力学指标固结快剪 压缩性指标序号 土层名称层底埋深m含水量重度kN
2、/m3 孔隙比 比重液限 塑性指数液性指数 CkPa度a1-2MPa-1Es1-2MPa1 素填土 3.0 18.52 粉质粘土 2.0 22.7 19.6 0.670 2.74 27.1 11.5 0.62 26.4 12.2 0.21 8.03 淤泥质粘土 8.5 40.5 17.8 1.160 2.72 39.0 18.0 1.02 11.0 14.0 0.60 2.544 粉土 24 19.8 0.710 2.74 16.6 14.0 0.57 36.3 15.1 0.28 6.45表 2 桩侧阻力、桩端阻力特征值 kPa序号 土层名称 混凝土预制桩水下钻（冲）孔桩沉管灌注桩 干作业钻
3、孔桩人工挖孔桩（清底干净d=0.8m）1 素填土 14 13 11 13 132 粉质粘土 32 31 26 31 313 淤泥质粘土 14 13 11 13 13qsa 42 40 33 40 404 粉土qpa 1400 500 1400 1000 10003、材料：C30 混凝土，桩、承台及基础连梁内纵向受力钢筋采用 HRB335 级，其余钢筋用 HRB235 级。2、设计说明书内容及要求1、确定基础结构布置方案；2、在结构布置方案的基础上进行单桩承载力验算；3、桩、承台的内力计算及截面配筋设计； 4、写出完整的计算书，字迹要工整美观，并用钢笔写或打印，插图可用铅笔画。设计计算应符合现行
4、有关规范规定；5、每个学生完成 1 号图纸 1 张的基础施工图绘图工作量，内容有：(1)基础平面布置图；(2)桩、承台及基础连梁配筋图。6、施工图应与计算书的内容相符合，构造合理，便于施工。7、施工图计算机或手绘完成，字宜用仿宋字体，线形、尺寸标注方法、图例等均应符合房屋建筑制图统一标准 和建筑结构制图标准指导教师签字： 年 月 日 附图 1-1二、进度安排：发题 2014 年 5 月 27 日（1）2014 年 5 月 27 日-2014 年 5 月 28 日 确定基础结构布置方案（2）2014 年 5 月 28 日-2014 年 5 月 29 日 进行单桩承载力验算（3）2014 年 5
5、月 29 日-2014 年 5 月 31 日 桩身结构设计（4）2014 年 5 月 31 日-2014 年 6 月 2 日 承台设计（5）2014 年 6 月 2 日-2014 年 6 月 4 日 书写设计计算说明书（6）2014 年 6 月 5 日-2014 年 6 月 7 日 绘制基础施工图。三、应收集资料及主要参考文献：1华南理工大学、浙江大学、湖南大学编基础工程（第二版） 北京：中国建筑工业出版社， 20082凌治平、易经武主编基础工程北京：人民交通出版社，19993周景星、王洪瑾、虞石民等编基础工程北京：清华大学出版社，19964王秀丽主编基础工程重庆：重庆大学出版社，20015赵
6、明华主编基础工程北京：高等教育出版社，20036袁聚云、李晓培、楼晓明等编基础工程设计原理上海：同济大学出版社，20027美 Bowles，J E 著，童小东等译基础工程分析与设计（第 5 版） 北京：中国建筑工业出版社，20048中华人民共和国国家标准混凝土结构设计规范（GB50010-2011 ） 北京：中国建筑工业出版社，20109中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2011 ） 北京：中国建筑工业出版社，201110中华人民共和国行业标准建筑桩基础设计规范（JGJ94-2008）北京：中国建筑工业出版社，2008 11顾晓鲁、钱鸿缙等编地基与基础（第三版）北京：
7、中国建筑工业出版社，200312周果行编著房屋结构毕业设计指南北京：中国建筑工业出版社，200413袁聚云等土木工程专业毕业设计指南（岩土工程分册） 北京：中国水利水电出版社，1999；四、课程设计摘要（中文）：五、课程设计摘要（英文）：六、成绩评定：指导教师评语：指导教师签字：200 年 月 日项 目 评价 项 目 评价调查论证实践能力工作量、工作态度质 量分析、解决问题能力 创 新得 分七、答辩纪录：答辩意见及答辩成绩答辩小组教师（签字）： 200 年 月 日 总评成绩：（教师评分75%+答辩成绩25%）课程设计评审标准（指导教师用）评 价 内 容 具 体 要 求 权 重调 查 论 证 能
8、 独 立 阅 读 文 献 和 从 事 其 他 调 研 ； 能 提 出 并 较 好 地 论 述课 题 实 施 方 案 ； 有 收 集 、 加 工 各 种 信 息 及 获 得 新 知 识 的 能 力 。 0.1实 践 能 力 能 正 确 选 择 研 究 （ 实 验 ） 方 法 ， 独 立 进 行 研 究 工 作 。 如装 置 安 装 、 调 试 、 操 作 。 0.2分 析 解 决问 题 能 力能 运 用 所 学 知 识 和 技 能 去 发 现 和 解 决 实 际 问 题 ； 能 正 确处 理 实 验 数 据 ； 能 对 课 题 进 行 理 论 分 析 ， 得 出 有 价 值 的 结 论 。 0.
9、2工 作 量 、工 作 态 度按 期 圆 满 完 成 规 定 任 务 ， 工 作 量 饱 满 ， 难 度 较 大 ， 工 作努 力 ， 遵 守 纪 律 ； 工 作 作 风 严 谨 务 实 。 0.2质 量综 述 简 练 完 整 ， 有 见 解 ； 立 论 正 确 ， 论 述 充 分 ， 结 论 严谨 合 理 ； 实 验 正 确 ， 分 析 处 理 科 学 ； 文 字 通 顺 ， 技 术 用 语 准 确 ，符 号 统 一 ， 编 号 齐 全 ， 书 写 工 整 规 范 ， 图 表 完 备 、 整 洁 、 正 确 ；论 文 结 果 有 应 用 价 值 。0.2创 新 工 作 中 有 创 新 意 识
10、 ； 对 前 人 工 作 有 改 造 或 独 特 见 解 。 0.1武汉工程大学环境与城市建设学院基础工程课程设计指导书设计题目：桩基础设计学生姓名：指导教师：武汉工程大学环境与城市建设学院土木工程教研室二零一三年五月六日武汉工程大学环境与城市建设学院土木工程专业课程设计指导书一、设计原则1、结构布置必须全面、正确地体现经济合理；2、结构构件必须具有足够的承载力、刚度、稳定性和耐久性等方面的要求；3、地基必须满足的承载力、稳定性和变形等方面的要求；二、基础结构布置的选择本工程是办公大楼，上部结构采用框架结构体系。基础选型可根据柱网尺寸、荷载及工程地质情况，进行技术经济比较、论证，可对其他基础型
11、式，说明采用本设计的适宜性和优越性。合理的选择经济合理的基础结构布置方案。三、持力层选择及桩型确定1、根据工程地质资料选择持力层和确定桩型；2、确定桩的断面尺寸和桩长；3、确定承台埋深。注意：桩的临界长度四、单桩承载力计算根据桩穿越土层的桩侧阻力特征值及端阻力特征值，按建筑地基基础设计规范经验公式计算单桩承载力特征值。五、确定桩数和桩布置1、由上部结构传来的荷载及单桩承载力特征值，计算桩数并确定桩的布置；2、计算群桩中单桩受力，并验算单桩承载力应满足：； akRQakRQ2.1max3、必要时验算群桩地基沉降。六、承台设计与计算1、确定承台的外形尺寸和构造设计；2、承台板受弯计算；应根据承台板
12、的平面形状（矩形和三角形）确定计算模式，并计算配筋；3、承台板受冲切计算；（1）柱对承台冲切承载力验算；（2）角桩对承台冲切承载力验算。4、承台板受剪切计算；应分别对柱边和桩边、变截面和桩边联线形成的斜截面进行受剪计算。七、桩身强度验算桩身混凝土强度应满足承载力要求。计算时应按桩的类型和成桩工艺的不同考虑工作条件系数。八、图纸数量1、基础平面布置图(1：100)；2、桩身配筋图；3、承台配筋图；4、基础连梁配筋图。5、其它事项由指导教师确定。九、注意问题1设计前应首先认真阅读本课程设计任务书及有关参考资料；2学生应在指导教师指导下独立完成课程设计任务书规定内容；3学生必须自觉遵守课程设计各项管
13、理规定，由班干部或指定负责人做好每天考勤记录；4指导教师应加强学生学会使用相关规范、规程及设计手册的训练，提高学生查阅和分析设计资料的能力；5课程设计说明书使用统一用纸，打印（打印文稿标题采用三号黑体，正文小四宋体，1.5 倍行间距，A 4）或工整书写；6设计说明书内插图（表）应符合国家与本行业规范标准，不得徒手画，不得出现任何复印件或拷贝件，并注意对页码编号；7若有电算，应在说明书后附上电算程序；8设计说明书装订有序：按课程设计说明书、任务书、成绩评定表目录、中英文摘要、正文、参考文献顺序装订；9设计说明书文本文字表达正确，文法通顺，文字规范，标点符号、计量单位使用正确； 10指导教师应加强
14、辅导，每天指导时间应不少于 2 小时；11指导教师应严格按照“环境与城市建设学院关于课程设计（学年论文）教学管理细则”的规定组织教学。十、成绩评定学生应在课程设计结束后的 3 天内向指导教师提交完整的课程设计说明书（含图纸）全套资料。指导教师应根据学生在课程设计期间的表现和课程设计说明书（含图纸）的完成质量以及答辩成绩（答辩应有记录本记录，作为存档资料） ，按规定标准客观、公正地对学生课程设计进行成绩评定，评分标准见表 1。表 1 课程设计评分标准评分标准项目名称比例 二级项目 二级项目比例出勤率 60%设计表现 30%设计态度 40%文本结构规范 30%完成质量 60%设计或论文质量 70%
15、答辩成绩 10%十一、思考题1什么条件下宜用桩基础？2什么是单桩和群桩？3桩侧阻力的影响因素是什么？4单桩受荷过程中桩的端阻力与桩侧阻力如何发挥作用？5在确定桩侧负摩阻力时“中性点”的概念？6群桩承载力影响因素是什么？7什么是复合桩基？什么是复合基桩？8影响桩水平承载力的因素有哪些？9对哪些建筑物桩基应进行沉降验算？10承台承载力计算包括哪些内容？11根据承载力极限状态和正常使用极限状态的要求，桩基需进行哪些计算和验算？12按成桩方式的不同，柱分为哪几种，各有何有缺点？十二、主要参考文献1华南理工大学、浙江大学、湖南大学编基础工程（第二版） 北京：中国建筑工业出版社， 20082凌治平、易经武
16、主编基础工程北京：人民交通出版社，19993周景星、王洪瑾、虞石民等编基础工程北京：清华大学出版社，19964王秀丽主编基础工程重庆：重庆大学出版社，20015赵明华主编基础工程北京：高等教育出版社，20036袁聚云、李晓培、楼晓明等编基础工程设计原理上海：同济大学出版社，20027美Bowles，JE著，童小东等译基础工程分析与设计（第 5 版） 北京：中国建筑工业出版社，20048中华人民共和国国家标准混凝土结构设计规范（GB50010-2002） 北京：中国建筑工业出版社，20029中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002） 北京：中国建筑工业出版社，2002
17、10中华人民共和国行业标准建筑桩基础设计规范（JGJ94-2008）北京：中国建筑工业出版社，2008 11顾晓鲁、钱鸿缙等编地基与基础（第三版）北京：中国建筑工业出版社，200312周果行编著房屋结构毕业设计指南北京：中国建筑工业出版社，200413袁聚云等土木工程专业毕业设计指南（岩土工程分册） 北京：中国水利水电出版社，1999；一、 桩基础设计（一）：必要资料准备1、建筑物的类型及规模：办公楼2、岩土工程勘察报告：见上页附表3、环境及检测条件：地下水无腐蚀性，Q S 曲线见附表（二）：外部荷载及桩型确定1、柱传来荷载：F= 4000kN、M = 600kNm、H = 75kN2、桩型确
18、定：1） 、由题意选桩为钢筋混凝土预制桩；2） 、构造尺寸：桩长 L10.0m，截面尺寸：400mm 400mm3） 、桩身：混凝土强度等级 C30、 14.3 N/mm 2、cf416 300 N/mm 2y4） 、承台材料：混凝土强度等级 C30、 14.3 N/mm 2、cf1.43 N/mm 2t（三）：单桩承载力确定1、 单桩竖向承载力的确定：1） 、根据桩身材料强度（ 1.0，配筋 16）kNAfRSypc1.2598.0343022） 、根据地基基础规范公式计算：、桩尖土端承载力计算：素填土， 0.62，入土深度为 12.0m LI由书 105 页表 4-4 知，当 h 在 9
19、和 16 之间时，当 =0.75 时， kPa,当 =0.5 时，LI150pkqLI，由线性内插法：210paq 75.06175.012pkq8pkPa、桩侧土摩擦力：粉质粘土层 1： 2，由表 4-3， =3650 ，由线性内插法，取 36.0LIsikqakPa淤泥质粘土层 2： ，由表 4-3， =5066 ，由线性内插法可知，=0.75 sikP，75.06.50sikqkPasik6.9kNlquAQipku3.916.59134.823） 、根据静载荷试验数据计算：根据静载荷单桩承载力试验 曲线，按明显拐点法得单桩极限承载力Qs50uk单桩承载力标准值： 275ukkNR根据以
20、上各种条件下的计算结果，取单桩竖向承载力特征值275aN4） 、确定桩数和桩的布置：、初步假定承台的尺寸为 34 上部结构传来垂直荷载： F=4000kN承台和土自重： kN48023G桩数可取为 n=1.1(F+G)/Ra=1.1*(4000+480)/275=17.92 取 n=16 根桩距 ： (34) =（34）0.4=1. 21.6m 取 =1.5mSdS、承台平面尺寸及桩排列如下图：15015044 4015015020 25026260AAB B33承台平面布置图 1:10067406740209010桩立面图 1:100（四）：单桩受力验算：1、单桩所受平均作用力：Qi=(F+
21、G)/n=(4000+5.3*5.3*2*20)/18=284.6kNRa2、单桩所受最大及最小力：RakNii xMnGFQ 2.1.90322mamax 5.7.0816.53、 单桩水平承载力计算：Hi=H/n=75/18=4.17KN,Vi=4000/18=222.2kN,Hi/Vi=4.17/222.2=9/5001/12即 与 合力 与 的夹角小于iViHi5单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。（五）：群桩承载力验算：1、根据实体基础法进行验算：1） 、实体基础底面尺寸计算：桩所穿过的土层的摩擦角： ， 129m201m取 ， 0.0919125.4tan边桩外围之间的尺寸
22、为： 29.4实体基础底面长、宽均为： m74.601.2） 、桩尖土承载力设计值：、 实体基础埋深范围内的土的平均重度（地下水位下取有效重度）3018.2.9109.610.6mkN、 实体基础底面粉质粘土修正后的承载力特征值为：查表得 取 ， .3b.dkPafdka8.425 5.0126.74.69050、取 ， ，3GNm3kNm基础自重为：9.6510274.6、实体基础底面压力计算：当仅有轴力作用时： 1Po=(F+G)/A=(4000+6359.9)/6.74*6.74=228KPaFak考虑轴力和弯矩时计算： 2Pmax=(F+G)/A+M/W=(4000+6359.9)/6
23、.74*6.74+(600+75*1.5)*6/6.74*6.74=322.11.2fa由以上验算，单桩及整体承载力满足要求。（六） 、承台设计：承台尺寸由图 1 所示，无垫层，钢筋保护层厚取 100mm。进行承台冲切、抗剪及抗弯计算时，均应采用单桩净反力设计值（对由永久荷载效应控制的基本组合，按 ） 。KS35.11、单桩净反力的计算：单桩净反力，即不考虑承台及覆土重量时桩所受的力1） 、单桩净反力的最大设计值：Qmax=292.2-(5.3*5.3*20)/18*1.35=352.35KN2） 、平均单桩净反力：Qi=1.35*(4000/18)=300KN 2、承台冲切验算：1） 、柱边
24、冲切：冲切力： kNFiL30受冲切承载力截面高度影响系数 的计算：当 =1.0，当hp,80mhp,20m=0.9， 由线性内插法可知 =0.95hp冲夸比 与系数 的计算：yxyxa0000 3.214.823 Lthpxcyc FkNfaab 7.1235404.955.35. 00满足要求。边柱： ，取0018mbaxmbax10yxyxh007.2184. Lthpxcycx FkNfaab 10843.9501457.15. 00 满足要求。3、角桩向上冲切： 75,.,6. 1121xyxymac5890.71yxkNkNhfacactpxyx2.915601043.5.89.m
25、ax11121 满足要求。4、承台抗剪验算：斜截面受剪承载力可按下面公式计算：， ，因为 所以取 。0hstVfb 214.03,.0ayx ,3.03.0， 35.1.075.1 869.014hsA-A 截面处承台抗剪验算：边上一排桩净反力最大设计值 ，按 4 根桩进行计算。kNQi37max剪力 Vi 184max承台抗剪时的截面尺寸为： mhbhbyy 4.1,82.45302605.15.0 012 VkNfts .14.843.869.0满足要求边桩： 75.1.75.khbfts 3.74.182430869.0满足要求B-B 截面处承台抗剪验算：边排桩单桩净反力平均值 Qi=1
26、.35*(4000/18)=300KN,按 4 根桩计算。剪切力 kNQVi102534承台抗剪时的截面尺寸为： mhbhbyxx 4.1,82.453064.15.0 012 VkNfths .12.8305.869.0满足要求。边桩： 7.1.75.khbfts 3.74.18243085690满足要求5、承台弯矩计算及配筋计算：1） 、承台弯矩计算： A-A 截面，按 4 根桩计算：mkNM34705.0.237B-B 截面，按 4 根桩计算：252） 、承台配筋计算：取 4.1,.0Kmh配筋： 260 9180309.7. mfMAyS 选配 22200 25.423s260 930
27、19fhyS 22200 2.8337mAs承台配筋图： ?240105承台配筋图（七） 、桩的强度验算桩的截面尺寸为 ，桩长为 ，配筋为 416，为通长配筋，m4010.钢筋保护层厚度选 。因桩的长度不大，桩吊运及吊立时的吊点位置宜采用同一位置，如下图所示，控制弯矩为吊立时的情况：2060208桩的吊点位置， 取动力系数为 ，则2.0585.1mkNqlM 5.40.125.0824.08.122max2602620 380972.154.1.315.4mfhMAfbhyssscs 选用 216 ms桩的配筋构造见图纸。 （图纸另附）指导教师签字： 教研室主任签字： 2014 年 6 月 5 日 2014 年 6 月 5 日
