1、62.1 设计资料2.1.1 上部结构资料某教学实验楼，上部结构为七层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为 C30。底层层高 3.4m（局部 10m，内有 10 t 桥式吊车） ，其余层高 3.3m，底层柱网平面布置及柱底荷载见附图。2.1.2 建筑物场地资料拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物平面位置见图 2-1。图 2-1 建筑物平面位置示意图建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响。场地地下水类型为潜水，地下水位离地表 2.1 米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表 2.1.表 2.1 地基各土层物理
2、，力学指标土层编号 土层名称层底埋深（m）层厚（m）3(kN/)e(%)LI(kPa)c(Ma)sEkPfas（ ）1 杂填土 1.8 1.8 17.52灰褐色粉质粘土 10.1 8.3 18.4 0.90 33 0.95 16.7 21.1 5.4 125 0.7273灰褐色泥质粘土 22.1 12.0 17.8 1.06 34 1.10 14.2 18.6 3.8 95 0.864黄褐色粉土夹粉质粘土 27.4 5.3 19.1 0.88 30 0.70 18.4 23.3 11.5 140 3.445灰-绿色粉质粘土 27.4 19.7 0.72 26 0.46 36.5 26.8 8.
3、6 210 2.822.2 选择桩型、桩端持力层 、承台埋深2.2.1 选择桩型 因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大 ，不宜采用浅基础。根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因转孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。2.2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较后，而第层是粉土夹粉质粘土，所以第层是比较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层 1.0m（2d） ，工程桩入土深度为
4、 mh1.23.81, 由于第层后 1.8m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第层土 0.3m，即承台埋深为2.1m，桩基得有效桩长即为 23.1-2.1=21m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层R2,所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用 ，初步确定桩kNR7432数。2.4 确定桩数和承台底面尺寸下面以B,C 的荷载计算。2.4.1 B 柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载： F294kN,M=78mQ47kN ， 初步估算桩数,由于柱子是偏心受压，故考虑一定的系数，规范中建议取 ，1.2现在取 1.1 的系数，即： 根.3174.1
5、n2R取 n4 根，桩距 ,.05daS桩位平面布置如图 2-5，承台底面尺寸为 .9m1。2.4.2 C 柱柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载 F324kN,M=Q56kN ， 初步估算桩数 （ 根 ） 4.175.1nR取 n5 根， ，取 ，则承台底尺寸为.0m3daSSa6. 2.3m.。桩位平面布置如图 2-6(四个角上的桩与中间桩的 )d1058011图 2-5 四桩桩基础 图 2-6 五桩桩基础2.5 确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属于非端承桩，并 n3,承台底面下并非欠固结土，新填土等，故承台底面不会于土脱离，所以宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载
6、力设计值。目前，考虑桩基的群桩效应的有两种方法。 地基规范采用等代实体法， 桩基规范采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法计算 B,C 复合基桩的竖向承载力设计值2.5.1 四桩承台承载力计算（B 承台）图 2-712承台净面积： 。2221.35.049.1mAc承台底地基土极限阻力标准值： KPafqkc 50NnqQckc 19542.3kluisksk.6qApp529分项系数 70.1,.cs因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下：4.23509.86.0bneAdaS9.21lBc群桩效应系数查表得： 64.1,8.ps承台底土阻力群桩效应系数: cecicA承台
7、外区净面积 222.1)35.091(. mAec 承台内区净面积 m29eci查表 6.,.0ecic31.02.61.30cecicA那么，B 复合桩基竖向承载力设计值 R:kNQRckpksk 760.1956.45.982.5.2 五桩承台承载力计算（C 承台）承台净面积： 22267.435.0. mAc13承台底地基土极限阻力标准值： KPafqkc25012NnAqQckc 34567.20kluisksk.9qpp26分项系数 70.1,5.cs因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下：6.2350.860bneAdaS195.23lBc群桩效应系数查表得： 64
8、.1,8.ps承台底土阻力群桩效应系数: cecicA承台外区净面积 2224875.1)3.0(. mAec 承台内区净面积 m29.3.6.eci查表 .0,1.ecic275.06.48130675.491cecicA那么，C 复合桩基竖向承载力设计值 R:kNQRckpksk 7690.123456.12945.9802.6 桩顶作用验算142.6.1 四桩承台验算（B 承台）（1）荷载取 B 柱的 组合：maxNF294kN,M=78mQ47kN ， 承台高度设为 1m 等厚，荷载作用于承台顶面。本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数 =1.0.0由于柱处于轴线，它是建筑物的边柱，
9、所以室内填土比室外高，设为 0.3m，即室内高至承台底2.4m，所以承台的平均埋深 。md25.)41.2(作用在承台底形心处的竖向力有 F,G,但是 G 的分项系数取为 1.2.kNGF 48919.05.91242作用在承台底形心处的弯矩 M25478桩顶受力计算如下： kynNi 674.019)(22maxmax NGFi 5.48)(22axin kNN6489Rk2.17max0in满足要求kNkN660（2）荷载取 组合：maxMF197,M=254kmQ38kN ， G38254桩顶受力计算如下：kNynFNi 7.64.125436.029417)(2maxmax 15kNy
10、MnGFNi 3.4217.536.042917)(2maxmi kN54317R26max0inN满足要求kNk754302.6.2 五桩承台验算（C 承台）（1）荷载取 B 柱的 组合：maxNF3254kN,M=1mQ56kN ， 承台高度设为 1m 等厚，承台的平均埋深 。d25.作用在承台底形心处的竖向力有 F,G,但是 G 的分项系数取为 1.2.kGF 340863.1205.32542 作用在承台底形心处的弯矩 N9754桩顶受力计算如下： kyMnNi 3.8.03)(22maxmax NGFi 7.6.4975)(22axin kNN708534Rk2.1max0in满足要
11、求kNkN76978016（2）荷载取 组合：maxMF3241kN,M=85mQ6kN ， GF961857桩顶受力计算如下：kNynNi 7654.9.7058.4195327)(22maxmax MGFi 8.)(22axin kNN4.7053Rk216max0in满足要求kNkN794.7502.7 桩基础沉降验算采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基础的桩中心距小于 6d，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。2.7.1 B 柱沉降验算竖向荷载标准值 kNF1764基底处压力 kPaAGp 7.539.120.基底自重压力 d.2385.基底处的附加应力 kPd
12、.467.0桩端平面下的土的自重应力 和附加应力 （ ）计算如下：cz0p在 z=0 时：1)0.9(12)8.7()14.8(3.018.57 ich=206.9kPakPapbzl s .496.25.,2.,02,1017在 时：mz2kPahic 1.25.9.06kPapbzl s 16.57.49086.4,0786,1.4,1 0在 时：8.2kahic 3.2.9.06 kapbzl s 8.7.4960.4,07,3.15, 0在 时m3.4kPahic 26.94.206 kPapbzl s 5.437.960218.4,018,5.18, 将以上计算资料整理于表 2.4表
13、 2.4 的计算结果（B 柱）zc,Z(m)(kPacblz2)(kPaz0 206.9 1 0 0.25 496.72 225.1 1 2.1 0.0786 156.162.8 232.38 1 3 0.0447 88.84.3 246 1 4.5 0.0218 43.5在 z=4.4m 处， ，所以本基础取 计算沉降量。2.076.245.3cz mZn3.4计算如表 2.5表 2.5 计算沉降量（B 柱）Z(mm) blz2i)(mzi 1zii)(kPaEsi )104iizEpS0 1 0 0.25 02000 1 2.1 0.1771 342.2 342.2 11500 59.12
14、800 1 3 0.1369 383.3 41.1 11500 7.14300 1 4.5 0.1017 437.3 54 11500 9.3S=59.1+7.1+9.3=75.5mm桩基础持力层性能良好，去沉降经验系数 。0.118短边方向桩数 ，等效距径比 ，长径比2bn 4.235091.86.0bnAedSa，承台的长宽比 ，查表：6035.1dl 1BcL 59.17,2CC8.59.7)2(9.30)1(20 Cnbe所以，四桩桩基础最终沉降量 = 满足要求Sem21.60812.7.2 C 柱沉降验算竖向荷载标准值 kNF2053基底处压力 kPaAGp 53.2.基底自重压力
15、d711.048.7基底处的附加应力 kdP50桩端平面下的土的自重应力 和附加应力 （ ）计算于表 2.6 中如下：cz04p表 2.6 的计算结果（C 柱）z,Z(m)(kPacblz2)(kPaz0 206.9 1 0 0.25 4812.3 227.8 1 2 0.084 161.64.3 246 1 3.74 0.0305 58.75 252.8 1 4.35 0.0232 44.6在 z=5m 处， ，所以本基础取 计算沉降量 计算如表.07.8256.4cz mZn52.7 表 2.7 计算沉降量（C 柱）Z(mm) blz2i)(mzi 1iiz)(kPaEsi )104iiz
16、EpS0 1 0 0.25 02300 1 2 0.1764 4057 405.7 11500 67.884300 1 3.74 0.1160 498.8 93.1 11500 15.58195000 1 4.35 0.1044 522 23.2 8600 5.20S=67.88+15.58+5.20=88.66mm桩基础持力层性能良好，去沉降经验系数 。0.1短边方向桩数 ，等效距径 ，长径24.5cbLnB 6.2350.86 bnAedSa比 ，承台的长宽比 ，6035.21dl 0.1c查表： 4.6,8.1,2CC 0972.416)2.(813.0)(210 nbe所以，四桩桩基础
17、最终沉降量 = 满足要求Sem.85097两桩基的沉降差 m46.8两桩基的中心距 l30变形允许值 满足要求1.2.2.8 桩身结构设计计算两端桩长各 11m,采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293l(L=11m)，起吊时桩身最大正负弯矩 ，其中 K=1.3; 2max049.KqLM。即为每延米桩的自重（1.2 为恒载分项系数） 。桩身长采用混凝./675.32135.02kNq土强度 C30, II 级钢筋，所以： kNKqLM.8241675.3049.49.2max 桩身截面有效高度 mh50.3.182620bfcs9735.)516.()( ss
18、20桩身受拉主筋 260 74310975.824mhfMAsy 选用 ，因此整个截面的主筋胃 ，配筋率为22214(38)sm 21,65sAm 。其他构造要求配筋见施工图 2-10。56.034.in桩身强度 满足RkNAfsyc 2.74)3053.10()(要求2.9 承台设计承台混凝土强度等级采用 C202.9.1 四桩承台设计（B 柱）由于桩的受力可知，桩顶最大反力 ，平均反力 ,桩顶净反力：kN674maxkN62knFGNjj 5.73429.216maxa （1） 柱对承台的冲切由图 2-8， ，承台厚度 H=1.0m,计算截面处的有效高度21aoyx，承台底保护层厚度取 8
19、0mm.mh92080冲垮比 19.0750hoxyox冲切系数 846.2.2.oxyoxdB 柱截面取 ，混凝土的抗拉强度设计值250m kPaft10冲切力设计值 NQFil 5.7.5394um.27)1(421kNFkNhuf lmt 5.172050492.710846. 00 (2) 角桩对承台的冲切由图 2-8， mcayx,211角桩冲垮比 9.07501hxyx角桩的冲切系数 23.1.482.11 xyx01121 )()( hfacactyx92.275.0.3. 满足要求kNkNj3.681524max0（3）斜截面抗剪验算计算截面为 I-I，截面有效高度 ，截面的计
20、算宽度 ，混凝土的抗压强度h92.0mb9.10，该计算截面的最大剪力设计值kPaMpfc960. kNNVj 348672axmyx175剪跨比 19.020hxyx剪切系数 24.3.1.x满足要求kNVkhbfc 1348109.96024. 00 （4）受弯计算承台 I-I 截面处最大弯矩 myNMj .7)25.7.(3482maxII 级钢筋 /30fy22260190239.847. mhfMAys 每米宽度范围的配筋 ，选用2.s 22714,0710sAm整个承台宽度范围内用筋 根，取 14 根，而且双向布置，即 （双向布置）71.4（5）承台局部受压验算B 柱截面面积 ，2
21、5.0.mAt局部受压净面积 ，1tn局部受压计算面积 25.)3().(,b混凝土的局部受压强度提高系数 3.0,tbA满足条件kNFkAf Bnc 2949725.09635.135.1 2.9.2 五桩承台设计（C 柱）由于桩的受力可知，桩顶最大反力 ，平均反力 ,桩顶净反力：N6max .705knFGNjj 8.650324.7maxa （1）柱对承台的冲切由图 2.9， ，承台厚度 H=1.0m,计算截面处的有效高度27aoyx，承台底保护层厚度取 80mm.mh92080冲垮比 4076.350hoxyox冲切系数 185.2.2. oxyoxd23B 柱截面取 ，混凝土的抗拉强
22、度设计值250m kPaft10冲切力设计值 NQFil 2638.5034um.)37(4 kFkhf lt 019725.108. 00 (2) 角桩对承台的冲切由图 2.9， mcayx 5,37211角桩冲垮比 4076.901hxyx角桩的冲切系数 79.02.828.11 xyxkNkNhfacacj tyx 8.7013992.1)235(7.02)max001（3）斜截面抗剪验算计算截面为 I-I，截面有效高度 ，截面的计算宽度 ，混凝土的抗压强度h9.0 mb9.10，该计算截面的最大剪力设计值kPaMpfc960. kNNVj 6.415872axmyx375剪跨比 407
23、6.920hxyx剪切系数 19.3.31.x满足要求kNVkNhbfc 6.415452096.00（4）受弯计算24承台 I-I 截面处最大弯矩 mkNyNMj .678)235.0.(61452max II 级钢筋 /30fy260314920.789.hfAys 每米宽度范围的配筋 ，选用2.mAs22716,407136sAm整个承台宽度范围内用筋 根，取 16 根，而且双向布置，即 （双向布置）1637（5）承台局部受压验算B 柱截面面积 ，25.0.t局部受压净面积 ，1mAtn局部受压计算面积 25.)3().(, mb混凝土的局部受压强度提高系数 3.0,tbA满足条件kNF
24、kAf Bnc 2549725.09635.135.1 25图 2-8 四桩承台结构计算图 图 2-9 五桩承台结构计算图263、 参 考 文 献【1】 中华人民共和国国家标准 建筑桩基础技术规范（JGJ9494） 北京，中国建筑工业出版社，2002【2】 中华人民共和国国家标准 建筑地基基础设计规范（GB500072002） 北京，中国建筑工业出版社，2002【3】 中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范（GB200102002） 北京，中国建筑工业出版社，2002【4】 丁 星 编著桩基础课程设计指导与设计实例成都：四川大学建筑与环境学院，2006【5】 王 广 月，王 盛 桂，付 志 前 编著地基基础工程北京：中国水利水电出版社，2001【6】 赵 明 华 主编，徐 学 燕 副主编基础工程北京：高等教育出版社，2003【7】 陈 希 哲 编著土力学地基基础北京：清华大学出版社，2004【8】 熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，贾 正 甫 编著结构设计原理北京：科学出版社，2002
