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1、岩土工程专业基础工程课程设计任务书熊 智 彪城市建设学院岩土工程系2011年12月一、 设计目的基础工程课程设计是在学习土力学、钢筋混凝土和基础工程的基础上，应用所学的知识独立完成基础工程的设计任务。其目的是培养学生综合应用基础理论和专业知识的能力，同时培养学生独立分析和解决基础工程设计问题的能力。通过课程设计，对桩基础设计内容和过程有较全面的了解和掌握，熟悉桩基础的设计规范、规程、手册和工具书。二、设计题目：某综合楼桩基础设计三、设计资料1、工程概况某综合楼，框架结构，柱下拟采用桩基础。柱尺寸400X400，柱网平面布置见图1。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。上部结构传至柱底的
2、荷载效应见表1、表2，表中弯矩、水平力的作用方向均为横向。对于任意一位学生，荷载效应的取值为表内值加学号的后两位乘以10。如某同学学号后两位是21，则该同学在计算轴交B轴处的柱荷载效应标准组合的取值为：轴向力=1765+2110=1975 kN，相应的计算弯矩和水平荷载以及荷载效应的基本组合值。表1 柱底荷载效应标准组合值纵轴编号轴向力FK（kN）弯矩MK（ kN.m）水平荷载VK（kN）A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴12561765156417216919712313011217132198186018519220312613511416802150181019119720813214
3、1120177520652080205204213139149134204022802460242223221145158148119816531370275231238165162153表2 柱底荷载效应基本组合值纵轴编号轴向力F（kN）弯矩M（ kN.m）水平荷载V（kN）A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴15802630191019820524115014013819403100220020521024315414514020303180249021021122316415515021203210278021521423818116617423503360322025322824419
4、3175188171032903130286251266204188196图1 柱网平面布置2、工程与水文地质条件建筑场地平整，地层及物理力学参数见表3。场地抗震设防烈度为7度，场地内砂土不会发生液化现象。拟建场区地下水位深度位于地表下3.5m，地下水对混凝土结构无腐蚀性。表3 地基岩土物理力学参数土层 编号土的名称厚度（m）孔隙比e液性指数 IL标准贯入锤击数N天然容重（kN/m3）压缩模量s（MPa）地基承载力特征值fak(KPa)j素填土1.518.05.050k淤泥质土3.31.041.0817.03.860l粉砂6.60.811419.07.5180m粉质黏土4.20.790.741
5、8.59.2230n粉砂层18.50.58312016.83003、其他本次设计规范采用建筑桩基技术规范JGJ942008，桩基础设计等级为乙级。四、设计内容和成果1、设计计算书设计计算书包括以下内容：（1）确定桩的选型以及单桩竖向承载力特征值。（2）确定桩的根数、布桩，确定承台平面尺寸。（3）桩基础承载力和变形验算。（4）桩承台剖面尺寸以及抗冲切、抗剪和抗弯计算。（5）桩身结构设计，包括混凝土强度等级、钢筋配置（钢筋型号、规格、数量、长度）、保护层厚度以及其他设计。如设计为预制桩，还应进行吊装验算并满足构造配筋要求。（6）如果需要，应进行局压验算。2、设计图纸设计图纸包括以下内容：（1）桩基
6、础平面布置图（2）承台大样图（3）桩身大样图（4）设计说明（在图纸上无法表达而施工单位必须执行的意图，用说明方式注明。包括混凝土强度等级、钢筋级别、垫层厚度与强度、桩持力层承载力要求、施工时应该注意事项、桩基检测要求等内容）。五、设计要求1、在教师指导下，在规定时间内独立完成上述给定地质条件、上部柱布置及荷载效应的桩基础设计，并提交计算说明书和桩基础施工图。2、设计说明书要求手工书写，步骤清晰完整，计算正确、文理通顺，字迹工整，用A4纸装订成册。3、施工图要求手工绘制，图纸要求布置合理、表达清晰，比例合理，字体端正，线条清晰，符合制图标准，图纸采用A3幅面，施工图比例尺1：50。4、装订顺序：
7、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）。六、考核方式及成绩评定：成绩评定由平时成绩和课题设计成绩两部分组成，其中平时成绩占40%，课程设计成绩占60%，总评后由5档成绩（优、良、中、及格、不及格）给定。平时成绩包括课程设计考勤、学习态度等，由任课教师依据实际情况给定成绩。七、参考资料1. 建筑地基基础设计（GB50007-2002）2. 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）3. 赵明华.土力学地基基础。武汉理工大学出版社，2004年。4. 莫海鸿、杨小平.基础工程.北京.建工出版社。2008岩土工程专业基础工程课
8、程设计指导书熊 智 彪城市建设学院岩土工程系2011年12月一、必要的资料准备桩基设计前必须具备的资料主要有：1. 建筑物资料：包括建筑物的形式、荷载及其性质、建筑物的安全等级、抗震设防烈度等；2. 岩土工程勘察报告：包括详细勘测的地质条件、承载力、室内实验、原位试验结果等。3. 当地施工机具和技术条件：如排放泥浆和弃土的条件以及水、电、施工材料供应等；4. 环境条件：包括相邻建筑物的安全等级、基础形式和埋置深度，周围建筑物对于噪声的要求等；5. 检测条件及当地桩基施工经验。二、选定桩型、桩长和截面尺寸1. 桩的类型在对以上收集资料进行分析研究的基础上，针对土层分布情况，考虑施工条件、设备和技
9、术等因素，决定采用预制桩还是灌注桩，确定其是端承桩还是摩擦桩，挤土桩还是非挤土桩。2. 确定桩长由持力层的深度和合在大小确定桩长、桩截面尺寸，同时进行初步设计与验算。桩身进入持力层的深度应考虑地质条件、荷载和施工工艺，一般为1到3倍桩径；对于嵌岩灌注桩，桩周嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不宜小于0.5m。当持力层下存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于4d。（详见JGJ94-2008有关条文）3. 确定桩的截面尺寸常见桩基截面尺寸为：1.现场预制方桩，桩身混凝土强度和截面尺寸自定；2.高强PHC管桩，桩身混凝土强度C80，截面尺寸300mm、400 mm或500 mm；3.沉管灌注
10、桩，桩身混凝土强度C30，截面尺寸350 mm；4.钻孔灌注桩，桩身混凝土强度C30，截面尺寸1000 mm；5.其它桩型，桩身混凝土强度C25-C40。三、确定单桩竖向及水平承载力特征值，确定桩数并进行桩的布置1.单桩竖向承载力特征值根据提供的土层参数查规范有关表格，确定桩的极限侧阻力和端阻力标准值，按经验公式：，再将单桩竖向极限承载力除以安全系数2，作为单桩竖向承载力特征值。 2.单桩水平承载力特征值对于混凝土预制桩、钢桩、桩身全截面配筋率大于0.65%的灌注桩，根据静载试验结果取试桩在地面处水平位移为10mm（或6mm）所对应的荷载为单桩水平承载为特征值。 对于桩身配筋率小于0.65%的
11、灌注桩，取单桩水平静载试验的临界荷载为单桩水平承载力特征值。 对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，其单桩水平承载力特征值估算式为： 对于预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩，其单桩水平承载力特征值为： 3. 确定桩数及平面布置独立柱： 墙下： 这里荷载为标准组合，n为初估桩数，取整数。偏心受压时，对于偏心距固定的桩基，如果桩的布置使得群桩横截面的重心与荷载合力作用点重合，则仍可按上式估定桩数，否则，桩的根数应按上式确定的增加1020。通常桩的中心距宜取（34）；扩底灌注桩的中心距不小于扩底直径的1.5倍；当扩底直径大于2时，桩端扩底净距不小于1，扩底直径不大于3。桩距要求、布置形
12、式等详见建筑桩基技术规范。4 桩身结构设计桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。桩轴心受压时 这里的是扣除承台和其上土自重后，采用荷载效应基本组合值。打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8；静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6；灌注桩最小配筋率不宜小于0.20.65。配筋长度：1）受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。2）桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土或液化土层。3）坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。4）桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。5 桩基承载力验算桩顶荷载1. 单桩承载力验算对于抗震设防区必须进行抗震验算的桩基，可按下列公式验算单桩的竖向承载力：2. 群桩沉降计算对摩擦桩应进行桩基沉降计算，取正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，采用实体深基础法，用扩散法和扣除摩阻力两种方法分别计算。3. 桩基软弱下卧层承载力验算 如果在持力层下有软弱下卧层，还应计算下卧层的承载力。6 承台设计设计承台埋深、尺寸，除满足构造要求外，还应计算抗弯、抗剪、抗冲切。1. 受弯计算2. 受冲切计算柱对承台冲切承载力角桩对承台的冲切3. 剪切计算4. 局压计算7 绘施工图、施工说明绘制所设计桩及承台施工图，包括桩平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图和必要的施工说明。