1、目录1. 设计题目12. 设计荷载13. 地层条件及其参数11）.地形12）.工程地质条件13）.岩土设计技术参数24）.水文地质条件25）.场地条件26）.上部结构资料24. 预制桩基设计31). 单桩承载力计算.32). 桩基竖向承载力特征值.43). 桩基竖向承载力验算.44). 承台设计.55). 承台厚度及受冲切承载力验算.6（1）.柱的向下冲切验算6（2）.角桩的冲切验算66). 承台受剪承载力验算.67). 承台受弯承载力计算.78).承台构造设计.719).桩身结构设计.710).桩身构造设计.811).吊装验算.85. 估算 B.C 轴线柱下桩数91). 桩数估算.92).
2、承台平面尺寸确定.96. 设计图纸.107. 参考文献.10基础工程课程设计1.设计题目本次课程实际题目：框架结构桩基础设计2.设计荷载题号：31 号设计 A 轴柱下桩基，B,C 轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数（1） 柱底荷载效应标准组合值如下。轴荷载：Fk=1256kN Mk=172kN.M Vk=123kN A轴荷载：Fk=1765kN Mk=169kN.M Vk=130kN B轴荷载：Fk=1564kN Mk=197kN.M Vk=112kN C(3)柱底荷载效应基本组合值如下。轴荷载：F=1580kN M=198kN.M V=150kN A2轴荷载：F=2630kN M=205kN.M
3、 V=140kN B轴荷载：F=1910kN M=241kN.M V=138kN C3.地层条件及其参数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，厚度 1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak=95kPa。 号土层：淤泥质土，厚度 3.3m，流塑，承载力特征值 fak=65kPa。号土层：粉砂，厚度 6.6m，稍密，承载力特征值 fak=110kPa。号土层：粉质粘土，厚度 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）.岩土设计技术参数表 1
4、 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标准灌入锤击数N（次）压缩模量Es 素填土 - - - - 5.03淤泥质土1.04 62.4 1.08 - 3.8粉砂0.81 27.6 - 14 7.5粉质粘土0.79 31.2 0.74 - 9.2粉砂层0.58 - - 31 16.8表 2 桩的极限侧阻力标准值 qsk土层编号 土的名称 桩的侧阻力 qsk 桩的端阻力 qpk 素填土 22 - 淤泥质土 28 - 粉砂 45 - 粉质粘土 60 900 粉砂层 75 24004）.水文地质条件 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 地下水位深度：位于地表下 5）
5、.场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度度，场地内无液化砂土，粉土。 6).上部结构资料4拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长 30m，宽 9.6m。室外地坪标高 同 自然地面，室内外高差 450mm。柱截面尺寸均为 400400，横向承重，柱网布置如图 A 所示。预制桩基设计建筑物基础设计方案采用混凝土预制桩，具体设计方案如下：室外地坪标高为-0.45m,自然地面标高同室外地坪标高。该建筑桩基属丙级建筑基桩，拟采用截面为 400m*400m 的混凝土预制方桩，以号土层粉质粘土为持力层，桩尖深入 1.2m，设计桩长 11.0m，初步设计承台高 0.6m，承台底面埋置深度-1.60m，桩顶伸入承台
6、 50mm。如图 1 所示：51）.单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高为-1.6m，桩底标高为-12.6m，桩长 11m。单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：Quk= Qsk+ Qpk = upqsikli+ Apqpk由于Qsk=40.4（1.522+3.328+6.645+1.260）=791.04kNQpk=0.40.4900=144kN则 Q uk=791.04+144=935.04kN2）.桩基竖向承载力特征值承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑成太土效应取 c=0，则有R= Ra= =935.04/2=467.52kNKQuk根据上部荷载初步估计粧数为 n=
7、=1256/467.52=2.69akRF取设计桩数为 4 根。3）.桩基竖向承载力验算根据建筑桩基技术规范 ，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应标准组合值。由于桩基所处场地的抗震设防烈度为 7 度，且场地内无可液化砂土，因此不进行地震效应的承载力验算。根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台，取承台变长为2.0m2.0m，矩形布桩，桩中心距取 3.0d，则 s=3400=1200mm，取s=1200mm，桩心距承台边缘为 400mm。如图 2 所示:6承台及其上土壤的总重为 G k =2.02.01.620=128kN计算时取荷载的标准组合，则Qk= =(1256+128)/4
8、=346R（=467.52）nFkQkmax= Qk+ =346+(172+1231.6) 2yMmax0.6/(40.60.6)=346+153.67=499.67Qkmin=Qk- =346-153.67=192.332ymin因此Qkmax=499.671.2R(=1.2*467.52=561.024)Qkmin=192.330满足设计要求,故初步设计是合理的。 4）.承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸 2.02.0m，预估承台厚 0.6m，承台选用等级为 C25 的混凝土，混凝土的抗拉强度为 t=1.27N/mm2，抗压强度为 c=11.9N/mm2；承台钢筋选用 HRB33
9、5 级钢筋，y=300N/mm2.如图 3 所示：73承台内力计算：承台的内力计算采用荷载效应组合设计值，则基桩净反力设计值为Qmax= + =3680/4+(371+2331.6) 0.6/40.60.6= Qmin= -nF2iyMnF=1580/4-182.5=395-182.5=212.5kN2iyN= =1580/4=395kNnF 5）.承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，初步设计厚度 0.6m，承台底保护层厚度 80mm，则 h0=600-80=520mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。（1）.柱的向下冲切验算承台受桩
10、冲切的承载力应满足下式：Fl2 0x（b c+aoy）+ oy（a c+aox） hpth08式中：a ox=0.2 oy= aoy/ h0=0.38 0x=0.84/(0.2+ ox)=1.45 aoy=0.2 ox= aox/ h0=0.38 0y=0.84/(0.2+ ox)=1.45 bc=ac=0.4m hp=1.02 0x（b c+aoy）+ oy（b c+aox） hpth0=21.45（0.4+0.2）+1.45（0.4+0.2）112700.52=2298.19kNF l（=1580kN）故厚度为 0.6m 的承台能够满足柱对承台的冲切要求。（2）.角桩的冲切验算承台受角桩的
11、承载力应满足下式：N/ 1x（c 2+ ）+ 1y（c 1+ ） hpth0a1y2ax由于 Nl=Nmax=577.5kN，从角桩内边缘至承台边缘距离为c1=c2=0.6m a1x=0.2m a1y=0.2m 1x= =0.2/0.52=0.38 01xha 1y= =0.38 1x= =0.56/(0.38+0.2)=0.97 1y= =0.970y1h2.056x1 2.056y1抗冲切力= 1x（c 2+ ）+ 1y（c 1+ ）a1yax hpth0=896.82kNN ,max（=577.5kN）故厚度为 0.6m 的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。6）.承台受剪承载力验算承台剪
12、切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，剪切力 V 必须不大于抗剪切力，即满足:V hs tbh0 ,对于 I-I 截面：9A1x=0.2m x= =0.2/0.52=0.38 =1.75/+1=1.2701ha hs=(800/ h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2577.5=1155kN抗剪切力=1.111.2712702.00.52=1861.93kN1155kN故满足抗剪切要求。对于 II-II 截面：a1y=0.2m y=0.2/0.52=0.38 =1.75/+1=1.27 hs=(800/ h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2395=790kN抗剪切力=1.1
13、11.2712702.00.52=1861.93kN790kN故满足抗剪切要求。 7）.承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下:对于 I-I 截面，取基桩净反力最大值 N/max=577.5 进行计算，则xi=600-200=400mm=0.4m My=N ixi=2577.50.4=462kN.m Asl= =462106/(0.9300520)=3291mm20yh9.因此，承台 x 轴方向选用 二级钢筋 18145，钢筋数为 n=2000/145+1=14取，1418145 实际钢筋 As=3562mm2，满足要求。对于 II-II 截面，取基桩净反力平均值 N=395 进行计算，此时
14、xi=600-200=400mm=0.4m则 M x=N iyi=23950.4=316kN.mAs= =316 0yh9. 106/(0.9300520)=2251mm210因此，承台 y 轴方向选用 12 二级直径 16180，钢筋根数为 n=2000/180+1=12，取 12 根二级直径 16180，实际钢筋 As=2412mm2，满足要求。 8）.承台构造设计混凝土桩桩顶伸入承台长度为 50mm，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.8m，与承台平齐，根据构造要求，梁宽 250mm，梁高 400mm，梁内主筋上下共四根一级钢筋直径 12 通长配筋，箍筋采用一级钢筋直径为 8 间距为 2
15、00.承台底做 100mm 厚 C10 混凝土垫层，垫层挑出承台边缘 100mm。 9).桩身结构设计预制桩的桩身混凝土强度等级选用 C30，钢筋选用 HRB335 级。根据建筑桩基技术规范 ，桩顶轴向压力应符合下列规定：Nmax ccapsNmax= + =(1580+128)/4+(198+1501.6) nGF2iyM0.2/40.22=427+547.5=974.5KN计算桩基轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数 =1；对于预制桩，基桩施工工艺系数 c=0.85；C30 级混凝土，c=14.3N/mm2，则 ccA=10.8514.31060.42=1944.8kNN ma
16、x（=974.5kN）故桩身轴向承载力满足要求。10).桩身构造设计了桩身按构造要求配筋，选用 8 根直径为 14 的 HRB335 级钢筋通长配筋；箍筋选用直径为 6 的 HPB300 级钢筋，间距 200mm，距桩顶 2m 范围内间距50mm，距桩顶 2-4m 范围内间距 100mm。采用打入法沉桩，桩顶设置三层直径为6，间距为 50mm 的钢筋网，桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖 0.6m 范围内箍筋加密，间距 50mm，桩身主筋混凝土保护层厚 30mm。1111).吊装验算由于桩的长度不大，桩身吊装时采用二点起吊，吊点位置如图 4 所示。起吊点距桩两端距离为a=0.207L=0.2
17、0711=2.277m则吊起时桩身最大弯矩为Ml=0.0214kql2=0.02141.2（0.4 225）11 2=12.43kN.m桩身配筋验算；混凝土采用 C30 级，钢筋采用 HRB335 级，则c=14.3N/mm2，y=300N/mm2，由于 b=400mm，h 0=400-40=360mm，每边配 3 根直径为 14 的二级钢筋,As=461N/mm2，则X=fyAS/ 1cb=(300461)/(1.014.3400)=24.18mmMu= 1cbx（h 0- ）2x=1.014.340024.18(360- )218.4=48.12106N.mm=48.12kN.m所以 Mu
18、M l故桩身配筋满足吊装要求。125.估算 B.C 轴线柱下粧数1).桩数估算设计 BC 轴线下的桩基础的方法和 A 轴线下相同。单桩极限承载力标准值为935.04KN，基桩竖向承载力特征值为 467.52KN.轴柱下荷载标准组合值为 Fk=1765kN Mk=169kN Vk=130kN B根据 轴下荷载初步估算 轴柱下根数， B Bn= =1765/467.52=3.8 取 n=4RFk则 轴下设计桩数为 4 根。 B轴柱下荷载标准组合值为 Fk=1564kN Mk=197kN Vk=112kN C根据 轴下荷载初步估算 轴柱下根数， C Cn= =1564/467.52=3.3 取 n=
19、4RFk则轴 下设计桩数为 4 根。 C2).承台平面尺寸确定根据估算的桩数和承台构造要求，设计 轴线承台平面尺寸为 B2.8m2.8m，庄中心距取 2000mm，桩心与承台边缘距离 400mm。根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台，设计 轴线承台变长 C为 3.2m3.2m，矩形布桩，桩中心距取 2400，桩心距承台边缘为 400mm。如图5 所示：136.设计图纸根据以上计算，可绘制出承台平面图与剖面图、桩基平面布置图和桩基大样图，见附录 1 所示。7.参考文献(1)建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)，中国建筑工业出版社，2002.(2)建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002),中国建筑工业出版社，2002.(3)建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008),中国建筑工业出版社，2008.(4)混凝土结构设计规范(GB 50010-2002),中国建筑工业出版社，2002.(5) 周景星 李广信 虞石民 王洪瑾编著.基础工程.第2版【M】.北京：清华大学出版社，2007.(6)张忠苗主编.桩基工程.第一版【M】.北京:中国建筑工业出版社，2007.发出任务书日期： 年 月 日 指导教师签名：14计划完成日期： 年 月 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：附录 1:1516
