桩基础课程设计计算

基础工程课程设计任务书设计题目：合肥市一高层写字楼基础设计班级岩土方向2010级学生田祥学生201008141016指导教师 王瑞芳武汉科技大学城市建设学院二0 1 3年六月一.设计题目：合肥市一高层写字楼基础设计二建设地点：合肥市三. 设计原始资料：1地质、水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势较为平坦，该场地地表以下土层分 布情况如下：人工填土，平均厚度1m，土质不均，结构松散；粉质粘土， 平均厚度3m，可塑状态，承载力特征值fak=136KN/m 2， , =17.5kN/m3， Es =18MPa，qqk =68kPa ;粉质粘土夹粉砂，平均6m厚，地基承载力特征 值 为 fak=180kPa, i =19.2kN/m3 ， E32MPa ，=82kPa ，qpk =1500kPa : 中风化砂岩，层厚大于 7m， fak=234kPa, 1 =21kN/m3， Es =45MPa，qsik =124kPa，qpk =2600kPa，不考虑地下水对建筑物基础的影 响。2. 气象资料：全年主导风向为偏南风，夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为北偏西 风；常年降雨量为1250mm左右，基本风压为0.35kN/m 2。3. 底层室内主要地坪标高为士 0.000，相当于绝对标高23m。四. 上部结构资料(1) 上部结构为15层的框架结构，地基基础设计等级为乙级；(2) 传至底层A,C轴线的柱下端的荷载为：已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：A、C轴的框架柱：轴力Fk =(2300+2n)kN ,弯矩Mk =(150+3 n)kN;剪力H k =(50+2 n)kN。(其中，Mk,Nk沿柱截面长边方向作用；n为学生学号最后两位数)；B轴的框架柱：轴力Fk =(3100+2n)kN ，弯矩Mk =(260+3n)kN;剪力H k =(70+2 n)kN。(其中，Mk,Nk沿柱截面长边方向作用；n为学生学号最后两位数)；框架柱截面尺寸均为400mm 600mm。(3) 承台底面埋深：d=2.0m ；底层填充墙厚度为250mm,容重 =8kN/m3，墙咼为3.2m;(4) 所有柱剪力作用在承台顶面；剪力对基底产生弯矩方向与上部结构传来弯 矩的方向一致；所有柱传给基础的弯矩方向一致。(5) 根据地质资料及荷载的大小，以粉质粘土夹粉砂或中风化砂岩为桩尖 持力层。(6) 补充条件：Rhq =150KN五、设计内容及要求A. 灌注桩(一) 桩基础验算1. 桩顶荷载计算(参建筑桩基技术规范JGJ 94-2008)2. 单桩承载力验算3. 桩端持力层承载力验算(二) 桩身结构设计(参 建筑桩基技术规范JGJ 94-2008 )1. 桩身材料强度计算及选取2. 桩身配筋率的选取及钢筋的直径及根数的确定、箍筋的确定。B. 承台设计（参建筑桩基技术规范JGJ 94-2008）1. 承台抗弯设计（出承台配筋成果图）2. 承台抗冲切设计3. 承台抗剪设计C. 计算步骤（1）确定单桩竖向承载力特征值；（2）确定桩数，桩的平面布置，承台平面尺寸，单桩承载力验算；（3）持力层（软弱下卧层）承载力验算；（4）桩身结构设计及验算；（5）承台结构设计及验算；（6）桩及承台施工图设计：包括桩平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图、节点详图、钢筋图和必要的施工说明；六、需提交的报告：1. 计算说明书2. 桩基础施工图，承台及基础梁布置在一张图上，桩定位图布置在另一张图上； 还有大样图，含：基础梁、承台配筋、桩身配筋图建议图纸采用A3幅面，表达要清楚；计算说明书一律用A4幅面；装订顺 序：封面（包含信息：基础工程课程设计，专业班级，学号，姓名，日 期），设计任务书，计算说明书，施工图（图纸折叠成A4大小）。七. 设计参考资料 混凝土结构(教材) 高层建筑结构设计(教材) 土力学与地基基础(教材) 混凝土结构设计规范(GB50010-2001) 建筑结构荷载规范 (GB50009-2001) 建筑地基基础设计规范 (GB50007-2001) 建筑桩基技术规范JGJ 94-2008附：框架结构平面布置图nriBnor- 图置布面平构结施结见详1梯楼8施结 见详 1梯楼桩基础课程设计计算书一、确定桩型、桩长和截面尺寸1、初步确定选用，灌注桩方桩C30,桩径400mmx400mm,选择风化砂岩为 持力层，桩端进入持力层不小于 1m。承台埋入h=2m，桩周长up=1.6m,截面 积 Ap=0.16 m2。2、确定单桩承载力特征值1) 桩长：L=1+3+6-2=8m 取桩长为 10.5m2) 确定单桩竖向极限承载力标准值Quk =QpkAp+Up qskili =2600x0.4x0.4+1.6 (2x68+6x82+124x2.5 )=1917KNRa= Quk2 =958KN假定桩截面配筋率为0.9%Rj = c fc Ap +0.9 fyA；=0.85x14.3x 0.42 +0.9x210x0.009x 0.42 =2217KN 故取 Ra =909KN3) 确定桩数和承台底面尺寸初选承台底面为2.4mx2.4m，桩中心距为3dG=2.4x2.4x20x2=230.4KNA、C 轴:n=1.1x(2332+230.4)/958=2.9故取3根桩采用边长为2.4m的正三角形承台B轴:=1.1x (3132+230.4)/958=3.85故取4根桩采用边长为2.4m的正四边形承台二、桩基承载力验算承台及桩身混凝土强度等级均采用 C30，桩身保护层厚度取45mm1、桩基竖向承载力验算1）轴心受压时A、C 轴：Qk=(Fk+Gk/=( 2332+230.4)/3=810.7KN RB 轴：QkJFk Gk=(3132+230.4)/4=840.6KN Rn满足要求2）偏心受压A、C 轴：Nk Fk GknykxmaxM xk y maxy；198 82*2=810.73* 囘4*1.6=1089.4KN1.2 Ra=1090.56KNB 轴：NFk Gk M ykXmax M xkmax = N k =- - 2 - - 2n捲y308 102*2 *1.6 =840.6+ -4*1.6=920.6KN87 30 =117mm可知巒=0.63 且可知 Sa. d=4 I d =10 0.4 =25L B1查表可得：Co =0.063Ci =1.596C2 =11.118系数nb -12-1厂 C0b0.0630.1194C1 nb -1 C21.596* 2 -1 *11.118最终沉降S 二eS =0.63* 0.1194*117 =8.8mm ： 200mm所以沉降满足要求。三、承台设计承台高h =1.0m，承台底钢筋混泥土保护层成厚度取50mm，桩插入承台50mm，承台有效高度900mm 。混凝土强度等级为 C30，取f1270KPa，受力钢筋采用HRB335级钢筋，fy =300 N mm2A、C 轴:M Hkhe =承台偏心距:198 82*12产=115mm2 V3 23322*20* 2.42*-4B轴：e = M Hkh=302 卫2*12/22mm2Fk Gk 3132 2* 20*2.42A、C轴：受弯设计 单桩净反力N 二 Fk n =2332/3 = 777.3KN桩基承台的弯矩设计值M - Nmax/厂、Sa - CN max/1.6 -五0J= 440KNM3 Nmax =866KN受剪承载力计算（竽宀（黑）一0.97 h0900由于承台是规则的正方形,故ax二ay =350mm ,则剪跨比 ox Yy =並二吨=350/900=0.389 hoho则承台系数1.751.751 一 0.389 1-1.26由于是正方形承台 则X方向截面和y方向截面上的下式相同hs： ft gb0 =0.97*1.26*1270*2.4*0.9 =3352.7KN 2Nmax =1732KN满足要求。四、基础梁设计基础梁高为500mm基础梁上部平均荷载q =1.35*（20*0.25* 0.5 3.2* 0.25* 8） =12KN /mA、C 轴：跨距取大值l=4.4m基础梁两端所受轴力：11N Fk*1.35*2332*1.35 = 314.82KN1010则配筋为3314.82*103002= 1049.4 mm选用4根直径为20mm的钢筋 2 2A = 1256mm1049.4mm所受弯矩为Mql2 =19.4KNm12M：1 fcbho619.4*101.0* 14.3* 250* 4552= 0.027s =0.5(1,1 -2： s) =0.5(10.946) =0.99619.4*10300* 0.99*455=143mm2加配一根直径为14的钢筋 2 2A = 154mm143mm在基础梁的两端及中间加配一根直径为 14的钢筋基础梁中间基础梁两端B轴：跨距l=4.4m基础梁两端所受轴力：NFk*1.35 1 * 3132*1.35 =422.8KN10 10则配筋为NAsfy422.8* 10321409.4mm 300选用4根直径为22mm的钢筋 2 2代=1519.76mm1409.4mm所受弯矩为Mql2 =19.4KNm1219.4* 106M一22 - 0.027：1 fcbh。1.0*14.3*250*455“ 一、1一2亠bs =0.5(1、,1匚2匚)=0.5(10.946) =0.9919.4* 106M19.4* IU2A143mmfy sh0300* 0.99* 455加配一根直径为14的钢筋A = 154mm143mm在基础梁的两端及中间加配一根直径为 14的钢筋也22基础梁中间基础梁两端轴：取竖向作用力最大值F3132KN跨距l=8m则 基础梁两端所受轴力：11NFk*1.35* 3132*1.35 =422.8KN1010则配筋为3422.8*103002= 1409.4mm选用4根直径为22mm的钢筋 2 2A = 1519.76mm1409.4mm所受弯矩为M =Lql2 =64.125KNm1M：1 fcbho664.125*101.0* 14.3* 250* 4552二 0.0864=11-2 ：；s =0.5(1,1 -2： s) =0.5(10.827) =0.955664.125*10300*0.955*4552=492mm加配2根直径为18的钢筋 2 2A = 509mm492mm在基础梁的两端及中间加配2根直径为18的钢筋$22418基础梁两端基础梁中间