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1、桩 基 础 设 计刖百1、建筑设计资料(1)、设计原始资料(2)、建筑基地平面图2、选择桩型、桩端持力层 、承台埋深(1)、选择桩型(2)、选择桩的几何尺寸以及承台埋深3、确定单桩极限承载力标准值(1 )确定单桩极限承载力标准值4、确定桩数和承台底面尺寸(1)一C柱桩数和承台的确定(2)计算桩顶荷载5、桩身结构设计计算(1 )、桩身结构设计计算(2)、确定复合基桩竖向承载力设计值(3)、九桩承台承载力计算(一 C承台)(4)桩顶作用验算，桩承台验算(一 C承台)6 、 承台设计(1)、柱对承台的冲切(2)、角桩对承台的冲切31(3)、斜截面抗剪验算(4)、受弯计算7 .桩基础沉降验算8 .结论
2、与建议结束语参考文献1、建筑设计资料（1）、设计原始资料拟建三明大酒店工程位于三明市东兴五路以南，其东临电子商城，西侧为居民 住宅，房地产公司。南侧为儿童服装设计公司。拟建建筑物为一框架结构，地面以 上9层，地下2层，总建筑面积27000吊。基坑长约60ml宽约40ml基坑开挖深度 6ml本次设计主要是对酒店的某根柱进行桩基础设计，作用于该柱（600m睇400mm柱底面（基础顶面）处的荷载基本组合设计值有两类：最大轴力组合：轴向力 F=6200kN,柱底弯矩为M=510 kN m,水平荷载V =285 kN;桩身采用C30的混凝土浇筑。最大弯矩组合：轴向力 F=4715kN,柱底弯矩为 M=6
3、70 kN - m,水平荷载 V =385 kN; （M H作用于柱的长边方向且均为从左指向右）。基坑周边无复杂管线，有利于基坑施工。根据钻探揭露，拟建场区地貌单元为阶地，地形较平坦，场地四周均无特殊情况分布。在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层：-1层填土：灰色，稍密，主要由碎石、碎石专、建筑垃圾组成，硬质含量30-60%, 填龄大于5年。层粉质粘土：黄褐色，可塑硬塑，含少量铁镒结核，稍有光泽，无摇震反 应，干强度中等，韧性中等。层粉质粘土：黄褐色，可塑，局部软塑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中 等，韧性中等。层细砂：褐黄，黄色，细砂为主，含少量粘性土，分选性较好，成分多为石英质，含云母
4、，很湿饱和，稍密状态。砂土状强风化花岗岩(丫 52c):浅肉红色，原岩结构基本保留，岩芯呈砂 土状，岩芯手可掰碎，遇水易散、易软化，干钻困难，岩体基本质量等级为V级。该层全场地分布，层厚 5.00-16.50m测得孔内初见水位埋深 2.006.50m,稳定水位埋深2.206.20m。地下水位埋 深按3米计算，场地地下水对混凝土无腐蚀性影响。场地土体情况一览序号类别(名 称)厚度h(m)重度3kN/m)度爷(kN/m3)含水率3(%)液限WL塑限WP渗透系数 k(m3/d)内摩擦角(w)黏聚力ck(kPa)压缩模量Es(MPa)承载力标准值fak(kPa)1填土1.518.528.520.727
5、.917.70.005810-2粉质粘土6.519.02921.328.318.20.0820185.501253粉质粘土319.929.525.028.718.10.0725309.831704细砂520.530.520.8-1.327015.902205砂土 状强 风化 花岗山 石1221.0-332835.0270(2)、建筑基地平面图北环路4QX60jif总平面困2、选择桩型、桩端持力层 、承台埋深(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。又因为灌注桩具 有承载力能力高，施工方便，工期短，造价低，施工时无振动、无地面隆起或侧移， 对周边建筑物危害小，使用范
6、围大，适用于各种地质条件。所以，根据施工场地属 于市区，地基条件以及场地周围环境条件，应该选择灌注桩基础。(2)、选择桩的几何尺寸以及承台埋深因为基坑开挖深度为6米；依据地基土的分布，第层灰色的填土，厚度为 1.5 米，第层是黄褐色粉质粘土，厚度为 6.5米，既不用考虑；第层是黄褐色粉质粘土，厚度为 3米，承载力低，土层太薄，不宜做持力层；第层是黄褐色、黄色细砂土，厚度为 5米，很湿饱和，稍密状态，土层比较薄，桩承载力不够，所以不宜做持力层；第层浅肉红色砂土状强风化花岗岩 （丫 52c）,厚度为12米，桩端承载力也 比较高；所以，综上各方面的情况应该选择第层为持力层。桩端全断面进入持力层1.0
7、m （2d ）,工程桩入土深度为ho故：h =2 3 5 1 =11m选择承台埋深为2.0m ,桩基得有效桩长即为11-2=9.0m 。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层 10时，桩边长取300400，故取 d=350m ,由施工设备要求，桩分为两节，上段长 4.5m ,下段长4.5m （不包括桩 尖长度在内），实际桩长比有效桩长长 0.5m ,这是考虑持力层可能有一定的起伏以 及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。3、确定单桩极限承载力标准值（1）确定单桩极限承载力标准值本设计属于二级建筑桩基，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确 定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：Q
8、uk : Qsk Qpk : qsikli qpk ApQsk 单桩极限摩阻力标准值（kN）Qpk 单桩极限端阻力标准值（kN）u桩的横断面周长（mmAp桩的横断面底面积（m2）桩周各层土的厚度（R）桩周第i层土的单位极限摩阻力标准值（kPa）qpk 桩底土的单位极限端阻力标准值（k。经查建筑桩基技术规范得:层序经验参数法序数土状qsik(kpa)qpk(kpa)粉质粘土60细砂35砂土状强风化花岗岩2007500按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：QQk qk = g qsiJ qpkAp= 3.14 0.35 60 3 35 5 200 1 0.352 3.14 -4 7500
9、= 609.945 721.219=1254.234kN估算的单桩竖向承载力设计值（%=、=1.65）Qsk . Qpkp1254.2341.65= 760.142kNR单桩竖向极限承载力设计值，kNQsk 单桩总极限侧阻力力标准值，kNQpk 单桩总极限端阻力力标准值，kNs桩侧阻力分项抗力系数桩端阻力分项抗力系数p所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用R = 760.142kN ,初步确定桩数。4、确定桩数和承台底面尺寸下面以一C的荷载计算。柱底荷载设计值如下：最大轴力组合：最大轴力6200kN , 弯矩510 kNm ,剪力285kN最大弯矩组合：轴力4715 kN , 最大弯
10、矩670kNm, 剪力385kN(1)一C柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载：F=6200kN , M=510kNm, Q=285kN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1.11.2 ,现在取1.2的系数， 即：n之一1.2 = 6200父1.2 = 7.25(根)1.35R1.35 760.142取n = 9根，正方形布桩，查书161页表4-9有：桩距S之4d=4X 0.35m = 1.4m 可取S=1.4m 承台底面尺寸为 3.5m X3.5m;假设承台高为1.3m ,桩顶伸入承台 60mm ,钢筋保护层取80mm ,则承台有效高度为h0=1.3-0.08=1
11、.22m如下图所示：装的布置图3503500,桩基平面图35035“3500,(2)计算桩顶荷载oomno o m ro取承台及其上土的平均为重度为 g = 20KN m3_2桩顶平均竖向力:QkFK GK 6200/1.35 10 2 3.52= 537.510KN 3,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复合基桩的竖向承载力 设计值(3)、九桩承台承载力计算(一C承台)承台净面积：
12、 A = 3.52 - 9M 3.14父 0.352 * 4 = 11.385m2。承台底地基土极限阻力标准值：qck = 2fka = 2 170=340KPaQckqck Ac 二 34011 .385=430 .1kNQsk u u qk li = 609 .945 kNQ Dk = Aq = 721 .219 kNpk p p分项系数 s = p = 1.65, c =1.70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:2.953SAe3.53.5=0.886= = 0.886d、nbv9 0.35屋=0.389 l 9群桩效应系数查表得： s0.8,1 .67承台底土阻力
13、群桩效应系数：aCA ce3； c Ac侧阻群桩效应系数 端阻群桩效应系数 承台土阻力阻群桩效应系数ci 承台内区土阻力群桩效应系数ce 承台外区土阻力群桩效应系数c承台土阻力分项抗力系数Q k桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗力标准值（kN）,ckqck承台底1承台宽度的深度范围内（l E5m）,地基土极限抗力标2准值，可按地基规范中相应的地基土承载力标准值乘以2取值，（kN）;Ac承台底地基土净面积（m2）。Aci 承台内区的净面积A承台外区的净面积fk承载力特征值，kPae222承台外区净面积 Ac =3.5 -(3.5-0.35) = 2.3275m承台内区净面积Ac=Ac-At
14、 = 3.52 -93.140.3524-2.32759.057n2m2查表得：c = 0.14,： = 0i AceAe 09.057 八 2.3275 C= cc= 0.14 0 =0.1114AcAc11.38511.385那么，C复合桩基竖向承载力设计值 R:QskQpkQk =0.80s ,- p ，./c ,spC609.945721.2191.67 0.11141.651.65430.11053.876kN1.70那么，C复合桩基竖向承载力设计值 R:取R = 760.142KN(4)桩顶作用验算，桩承台验算(一 C承台)荷载取 C 柱的 Nmax 组合：F=6200 kN ,
15、M= 510kN ，m , Q=285 kN承台高度设为1.3m等厚，荷载作用于承台顶面，桩顶伸入承台60mm ,钢筋保护层取80mm，则承台有效高度为 h0=1.3-0.08=1.22m ，承台的平均埋深d = 2m；但因为基坑开挖深度为6米，地下水位埋深按3米计算，所以承台埋置于地下水位 以下。本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数九。=1.0.则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1.2.2Fk Gk =4592.593 3.52 10 1.2 = 4886.593kN作用在承台底形心处的弯矩,、M =510285 1.3 = 880.5kN桩顶受力计算如下:=6
16、47.776kNFk Gk M ymax _ 4886.593 880.5 1.46 1.42n x (y2)FkGk % M y max4886593 880.5 1.4Qmin =2=h 3 337.505kNn (y )96M1.4八 Fk Gk 4886.593Q = k = 542.955kN R= 760.142KN 符合要求n 9Qmax = 647.776 kN ： 1.2R = 1.2 760.142 = 912.1704 kNQmin 0Q = 542 .955 kN 0 N = 556.556kN R = 760.142kN满足要求6、承台设计承台混凝土强度等级采用 C2
17、0,承台是正方形，双向配筋相同。桩承台设计（C柱）由于桩的受力可知，桩顶最大反力 Nmax = 678.483kN ,平均反力N = 556.556kN ,桩顶G3 52 10 1 2净反力:Njmax = Nmax - G = 678.483 - 35-2-0-1.2 = 678.483 - 32.667 = 645.816kN jn9GN jmin =N - = 523.889 kN n(1)、柱对承台的冲切承台厚度H=1.3m,计算截面处的有效高度ho =1300-80 = 1220mm,承台底保护层 厚度取80mm.当 0 %时，取 c(0 = % ,九满足 0.2 1.00.2h。=
18、 244. mm a。* = 1400 - 350/2 -600/2 = 925mm h。= 1220mm故取 出x = 925 mm0.2h0 = 244.mm a0y = 1400-350/2 - 400/2 = 1025mm h0 = 1220mm故取 的y = 1025 mm=1200mm av = 1025mm ax yx=925mm:即h0 /ay 1 满足要求j即：冲垮比Koxa。*h01220925=0.758aoy 1025oy=0.840生 1220冲切系数：0x0840.2 0.758 0.2ox0.84八0 0.8770840.8400.8 0 8y 020.8 4 0
19、 0.2oy截面高度影响系数：当hw800mm时，取Bh=1.0;当h2000mm时，取Bh = 0.9,其间按线性内插法取用；Php受冲切承载力截面高度影响系数：%=1-二;0，(1300-800)=0.9682000 800混凝土的抗拉强度设计值：ft = 1100kPa冲切力设计值：Fl = F- Q =6200 -1父 760.142= 5439.858kN2：0x bc ay /y bc ax Lpfth。=2 0877 0.4 1.0250.808 0.6 0.925 1 0.968 1100 1.22=6448.329KN Fl = 5439.858KN满足要求(2)、角桩对承台
20、的冲切由图9.1.1 ,即角桩冲垮比,1xox =普=0.758;h。a11 = 0.840 h0a0x = 925mm; a1y = a0y = 1025mm;储= c2 = 525mm角桩的冲切系数、x0.560.2 0.758 0.21x0.56 = 0.5850.560.56 =0.5380.840 0.2: 1x, 1y角桩的冲切系数;角桩冲跨比，其值满足0.2 1.0 ,1x =a1ayGG 从角桩内边缘至承台外边缘的距离(m),此处应取桩的有效宽度；c1,C2 a1X,a1y从承台底角桩内边缘引一 450冲切线与承台顶面相交点，至角桩内边缘的水平距离；当柱或承台边阶处位于该450
21、线以内时，取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。h0 = 1200mm ay = 1025mm ax = 925mm:即 h0/ay1 满足要求 |-1x(c2 a2y)1y(c1O2x)-phftho=5251.0250.53820.5250.925)X2 人0.968 1100 1.22=1478.602KN %ax = 678.483KN满足要求iax（3）、斜截面抗剪验算截面有效高度ho=1.22m,截面的计算宽度bo =3.52父0.08 = 3.34m,混凝土的抗压强度ft = ll00kPa，该计算截面的最大剪力设计值：截面高度影响系数：飞=800/ho 1/4 = 8
22、00/1220 /1/4 = 0.9对I - I斜截面对于柱下正方形独立承台，只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗 剪承载力即可。桩基规范规定，剪切破裂面为通过柱边和桩边连接线形成的 斜截面，抗剪验算应满足：nVx 三 VxnVy 三 Vy式中：Vx垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和（kN ）;Vy垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩 顶净反力设计值总和（kN）；Vox 垂直于x方向的斜截面抗剪承载力设计值（kN）V0y垂直于y方向的斜截面抗剪承载力设计值（kN）n -延轴方向一边的桩数V0x=PhsPfJbyh0,V0y=Phs
23、PfEh0,ax 八一ax = 925mm;剪跨比九 x = 0 .758 ;he当九E0.3时，取九= 0.3;当人至3.0时，取0.9221 751 75所以：入X = 0.758 ; 剪切系数B =777 =0.955X 1.0 0.758 1.0 XV = 3N imax = 3 645 .816 = 1937 .448 kN j I maxhs fcbyh。= 0.9 0.955 1100 3.34 1.22 = 3852.520 kN V=3Njmax=3父 645.816 = 1937.448kN 满 足要求对 II -II 斜截面： ay = 1025 mm ;ay剪跨比、二%
24、；0.840 剪切系数 1 = 1.75 = 175 = 0.951 x 1.0 0.840 1.0 xV = 3N = 3 556 .556 = 1669 .668 kNhs fcbxho = 0.9 0.951 1100 3.34 1.22 = 3836.383kN V = 3N=3 父 556.556 = 1669.668kN 满足要求(4)、受弯计算:承台I-I截面处最大弯矩My=3NjmaxX=3 645.816 (1.4 -0.3)=1937.448 (1.4 - 0.3) = 2131.193kN.m级钢筋 fy =300N/mm2, ft = 1100 kPa .M y 213
25、1.193 1062As6469.924mm0.9 fyh。0.9 300 1220fc 混凝土的轴心抗压强度设计值;AS全部纵向钢筋的截面面积;fy纵向钢筋的抗压强度设计值;因为:A6469.924八 = 0.1588%： min = 0.15%b0h03340 1220所以:2A s = 6469.924mm承台II-II 截面处最大弯矩 Mx =3N =1669.668父(1.4-0.2) = 2003.602kN.m级钢筋纵向钢筋的抗压强度设计值：fy =300N/mm2 ,混凝土的 抗拉强度设计值：ft =1100kPa.As =0.9fyh。2003.602 1062二 6082.
26、580mm0.9 300 1220-AS6082.58因为=0.1493% : : min = 0.15%b0h03340 1220bh0 构件截面面积;所以，选用33 16 间距为 S = 100 mm,As = 6631 .68 mm 2 a 6469 .924 mms（双向布置）如下图所示：X截面桩基剖面图600Y截面桩基剖面图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S = 1.4m 6d = 6父0.35 = 2.1m ,所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。桩基的最终沉降量表达式为：m n z ： - z 、:S，二：e S=1二匚
27、e Pj.至j iEsi式中：S 桩基的最终沉降量（mm）;S按分层总和法计算经验系数（mm）；S-按分层总和法计算经验系数，当无地区经验时，可参考：非软土地区和软土地区桩端有良好持力层时，中=1；软土地区，且桩端无良好持力层时，当 lW25m,中=1.7;当 l25m,中=591二20 ； 71 -100Sl 桩长（m）； e一桩基等效系数 e一桩基等效系数。定义为：群桩基础按明德林解计算沉降量按布氏解计算沉降量Sb之比，可按下式简化计算:nb -1nBc) nb = !C1 (nb -1)C2L式中:C0 , C1 , C2一反映群桩不同距径比/长径比L,及承台的长宽比2 C等因素的系数，
28、可查基础工程的附录IV表。Lc, Bc, n分别为矩形承台的长、宽及桩数。nb 矩形布桩时的短边布桩数， 当布桩不规则时可按nb =,匡，近似,Lc当nb计算值小于1时，取nb = 1m 角点法计算点对应的矩形荷载分块数P0j 角点法计算点对应的第j块矩形底面长期效应组合的附加力，kNn桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数Esi 等效作用底面以下第I层土的压缩模量（MPa）；采用地基土自重压力至自重压力加附加应力作用时的压缩模量桩端平面第j块何 在计算点至第i层土，第i-1层土底面的距离(maj a.1 j 桩端平面第j块荷载计算点至第I层土，第i.1层土底面深度 j j范围内平均附加应力系数
29、，可按规范附录 G采用矩形基础中心点沉降S =,二 $ = 4z：i -z： TiEsi式中：四，a根据矩形长宽比刍及深度比二=红，红=%bb BcbBc查附录G地基沉降计算深度Zn,按应力比法确定，且4处的附加应力3与土的自重应力5应该符合下式要求：3 =0.2%计算各层土的自重应力：二 si = ihisi第i层土底的自重应力，kRZ 第i层土的重度，在地下水位以下用浮重度 。hi 第i层土的厚度，m由于：Lc =3.5=1- =-9- =25,72=3=4Bc3,5d 0.35d 0.35查表得：用内插法算得 Co =0.061Ci=1.603C2 =11.505nb = nBc =3
30、-e =c nk-11 =0.061 3s1 = 0.197:Lcc1(nb -1) c21.603 (3 -1) 11.505竖向荷载标准值：Fk = 4715/1.35 = 3492.593kN基底自重应力：Gk = (d +l )= R2M 19+3M19.9 + 5M20.5 + 1M21)/11 10x(2+9)=111,2kPa 基F, G, 底处应力：Pk二FTG1A3492.593 3.52 111.23.5 3.5=396.310kPa实体深基础基地处原有 的土中自重应力% = d l =2 19 3 19.9 5 20.5 1 21 /11-1012 9 = 111.2kP
31、a基底处的附加应力：P0 = R -；入=396.310 -111.2 = 285.110kPa桩端平面下的土的自重应力 ,和附加应力。z (3=40)计算如下：一下不是特殊值用内插法计算：a(下面中的l =b =3.5/2 =1.25m分别是小矩形的长与宽).当在桩基下Z=0时的自重应力：二d 八=19-10 2 19.9-10 3 (20.5-10) 5 (21.0-10) 1 = 111.2kPa在桩基下z=0时的附加应力：%=1，% = 0，0f =0.25 0rz1 =4ap =4x0.25M285.110=285.110kPa.当在桩基下z = 2m日寸:二c2 cihi =111
32、.2 2 (21.0-10) =133.2kPa/b =1, zb = 21.25 =16a =0.112, oz2 =4ap0 =4父0.112M285.110 = 127.729kPa.当在桩基下z =4m时cc3ihi =111.2 4 (21-10) =155.2kPa殆 i% = %25=3.2, 口 =0.040, % =4sp0 =4父0.040M285.110=45.618kPa.当在桩基下z =5m时.二4 二、 ih =111.2 5 (21 -10) =166.2kPa%i % = %25=4。0f =0.027, %=4p0 = 4x0.027x 285.110 = 3
33、0.792kPa.当在桩基下z=6m时二5 - 甫二111.2 6 (21 -10) =177.2kPa%=1,% = %25 = 4.0, 口 =0.019,仃z = 4ap0 = 4父0.019M 285.110 = 21.668kPa各层土的自重应力与附加应力成果表位置深度zi(m)zi /bl /bks仃z = 4kspn(叫)自重应力5（kPa ）10010.2500285.110111.2221.610.112127.729133.2343.210.04045.618155.245410.02730.792166.2564.810.01921.668177.24号位置砂土状强风化岩底的自重应力的0.2倍与附加应力相当0.2八=0.2 166.2 =33.24kPa二 z =30.792kPa即U二 c430 .792166 .2= 0.185:二 0.2故沉降计算截止到4号砂土状强风化岩查规范得，当2, 3, 4,位置上的:% =0.1939,% =0.1310, J =0.0967n z .- zs 41 1 ep0zi-1 i-1iEsi=4 1 0.197285 .1102 0.1939 + 4 黑 0.131 2 - 0.1939 + 5 乂 0.0976 4 黑 0.131 J335.035.035.0)3 3.13m m小于规范允许值，所以满足要求。