柱下独立承台桩基础设计

基础工程课程设计

————某住宅楼桩基础设计

一：设计资料 1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为四层，物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水混合水位深为2.0m,地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。

建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载：

V = 3200kN, M=400kN m，H = 50kN； 柱的截面尺寸为：400×400mm； 承台底面埋深：D ＝ 2.0m。

2、根据地质资料，以黄土粉质粘土为桩尖持力层，

钢筋混凝土预制桩断面尺寸为300×300，桩长为10.0m

3、桩身资料： 混凝土为C30，轴心抗压强度设计值值为

f

f

c＝ 15MPa，弯曲强度设计

f

计值为

m＝16.5MPa，主筋采用：4Φ16，强度设计值：fy＝310MPa

＝15MPa，弯曲抗压强度设

c

4、承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为

f

＝1.5MPa。

m

、附：1）：土层主要物理力学指标； 2）：桩静载荷试验曲线。

附表一：

附表二：

桩静载荷试验曲线

二：设计要求：

1、单桩竖向承载力标准值和设计值的计算； 2、确定桩数和桩的平面布置图； 3、群桩中基桩的受力验算 4、承台结构设计及验算；

5、桩及承台的施工图设计：包括桩的平面布置图，桩身配筋图，

承台配筋和必要的施工说明；

6、需要提交的报告：计算说明书和桩基础施工图。

三：桩基础设计 （一）：必要资料准备

1、建筑物的类型机规模：住宅楼 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：V = 3200kN、M = 400kN m、H = 50kN 2、桩型确定：1）、由题意选桩为钢筋混凝土预制桩； 2）、构造尺寸：桩长L＝10.0m，截面尺寸：300×300mm 3）、桩身：混凝土强度 C30、 4φ16

f

＝15MPa、

c

f

m

＝16.5MPa

f

y

＝310MPa

4）、承台材料：混凝土强度C30、

f

＝15MPa、

c

f

m

＝16.5MPa

f

t＝1.5MPa

（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按0.25折减，配筋 φ16）

R (

f

c

Ap

fA )

y

S

1.0 (15 0.25 3002 310 803.8)

586.7kN

2）、根据地基基础规范公式计算： 1°、桩尖土端承载力计算： 粉质粘土，

I

L

＝0.60，入土深度为12.0m

100 800 ( 800) 880kPa qpa

5

2°、桩侧土摩擦力： 粉质粘土层1：

I

L

1.0 ，

L

q

sa

17~2kPa4 取18kPa

sa

粉质粘土层2：

I

0.60 ，

q

24~3kPa1 取28kPa

Ra q

pa

A ql

p

p

siai

880 0.32 4 0.3 (18 9 28 1) 307.2kPa

3）、根据静载荷试验数据计算：

根据静载荷单桩承载力试验Q s曲线，按明显拐点法得单桩极限承载力

Q

u

550kN

单桩承载力标准值：

Rk

Q

2

u

550

275kN 2

根据以上各种条件下的计算结果，取单桩竖向承载力标准值

R

a

275kN

单桩竖向承载力设计值

R 1.2Rk 1.2 275 330kN

2

4）、确桩数和桩的布置：

1°、初步假定承台的尺寸为 2 3m 上部结构传来垂直荷载： V 3200kN 承台和土自重： G 2 (2 3) 20 240kN n 1.1

F G3200 240

1.1 11.5 取 n 12根 R330

m 桩距 ：S 3~4 d 3~4 0.3 0.9~1.2m 取 S 1.0

2°、承台平面尺寸及柱排列如下图：

桩平面布置图1：100

桩立面图

（四）：单桩受力验算： 1、单桩所受平均力：

N

F G320 0

n2. 6 3. 612

220

297.kPa9 R

2、单桩所受最大及最小力：

F G

Nmin n

max

x

maxi

297.9

400 50 1.5 1.5

6 0.5 1.5

2

2

3、 单桩水平承载力计算：

Hi

H1503200 4.2kPa ， Vi 266.7 n1212H4.211 即 Vi与Hi合力 与Vi的夹角小于5 V266.763.512

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：

21 9m ， 20 1m

12

取

21

5.25 ， tan 0.919 44

1

2

边桩外围之间的尺寸为：2.3 3.3m

实体基础底面宽：2.3 2 10 0.0919 4.14m

实体基础底面长：3.3 2 10 0.0919 5.14m 2）、桩尖土承载力设计值：

1° 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）

18. 8 2

18. 9 10 9 19.101 6 1

0.kN6

12

m3

2° 实体基础底面粉质粘土修正后的承载力特征值为： 根据书上表2－5 取

b

0.3 ， 1.6

d

f

a

f

G

ak

b 3

b

d

12 0.5

m

220 0.3 0.9 4.14 3 1.6 10 12 0.5 407.3kPa

3°取

20kN

m3

， 10kN

m

m3 ，

基础自重为：

G 4.14 5.1 4 24°实体基础底面压力计算： ○1当仅有轴力作用时：

9792 0 1 0kN2 01

p

a

F G3200 2979

290.4kPa A4.14 5.14

f

a

407.3kPa

○2考虑轴力和弯矩时计算：

Pmax

F GM320 02979

AW4.1 45.14 400 501.5

6

4. 145.14

424.3kPa 1.2

f

a

1.2 407.3 488.8kPa

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。 1、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）、单桩净反力的最大值：

Q

max

345. 4 2. 63. 6 20 12 314.2

2）、平均单桩净反力： Q F

n 32012 266.kN 7

2、承台冲切验算： 1）、柱边冲切： 冲切力：

F

L

F Ni 3200 1.35 0 4320kN

受冲切承载力截面高度影响系数

hp

的计算：

hp

1

1 0.9

900 800 0.992

2000 800

冲夸比 与系数 的计算：

0x

h

0x0

0.525

0.525 0.1 1000

0x

0.840.84

1.16 0.20.525 0.20x

0y

ah

0y0

0.225

0.225 0.2 1000

0y

0.840.84

1.98 0.20.225 0.20y

f2 baha0yc0x 0y 0xc hpth0

2 1.16 0.4 0.225 1.98 0.6 0.525 0.992 1500 1.0

8786kN Fl 4320kN 满足要求

3、角桩向上冲切：

c c

1

2

0.45m,a1x a0x, 1x 0x,a1y a0y, 1y 0y.

1x

0.560.56

0.772 0.20.525 0.21x

1y

0.560.56

1.32

1y 0.20.225 0.2

a1y2 c1 a1x2 c2 1y 1x hpfth0

0.772 0.45 0.2252 0.45 0.5252 0.992 1500 1

2045kN Nmax 345.4kN 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：

V≤

hs

f

800 800 41.75

， ， 0.946 hs tb0h01000 1.0 h0

14

1

Ⅰ－Ⅰ截面处承台抗剪验算： 边上一排桩净反力最大值 剪力

Q

max

314.2kN，按3根桩进行计算。

V

3Q

max

3 314. 294kN2. 6

承台抗剪时的截面尺寸近似的定为：平均宽度 b 1.93m,

h

1.0m

1.751.75 1.147

1.00.525 1.0

V

c

hsfbh

t

0.946 1.147 1500 1.93 1.0 3141kN V 可以

Ⅱ－Ⅱ截面处承台抗剪验算： 边排桩单桩净反力平均值 剪切力

Q

i

266.7kN ，按4根桩计算。

V

4Q 4 266.7 106k6.N 8

承台抗剪时的截面尺寸：平均宽度b 2.63m ，h0 1.0m 斜截面上受压区混凝土的抗剪强度为：

c

1.751.75 1.147

1.00.525 1.0

hs

V

fbh

t

0.946 1.147 1500 2.63 1.0 4280kN V 可以

5、承台弯矩计算及配筋计算： 1）、承台弯矩计算： 多桩承台的弯矩可在长，宽两个方向分别按单向受弯计算：

Ⅰ－Ⅰ截面，按3根桩计算：

M

I

3 314. 2 0.9 75 0. 3kN636.m 3

Ⅱ－Ⅱ截面，按4根桩计算：

M

II

4 266. 7 0. 675 0.3kN 4m0 0

2）、承台配筋计算：取

长向配筋：

h

。 1.0mK, 1.4

I

A 0.9h

s

y

636.3 106

2281mm2 0.9 1000 310

选配 16@200 短向配筋：

2 201.1 13 2614mmAs

II

A 0.9

hs

y

400 106

1434mm2 0.9 1000 310

选配 14@20 0 承台配筋图：

9A 153.

s

1 8

2mm7020 构造要求

（七）、桩的强度验算

桩的截面尺寸为 300 300mm，桩长为10.0m，配筋为4 16，为通长配筋， 钢筋保护层厚度选40mm。

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：

2

2.0

0.25 ， 取动力系数为 2.0m，则 8.0

ql2122 1 0.32 24 82 1 0.252 1.5 22.8kN m Mmax

88 22.8 106

s

bh

2 300 2652

150

0.072 0

cm

由钢筋混凝土结构设计规范得

s

0.94 9

A 22.8 106

s

260 310

298mm2s

h

y

0.949 选用 2 18，

A2

s

2 254.5 509mm

桩的配筋构造见图纸。（图纸另附）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6ho1.html