桩基础课设设计范例

word 资料 .

基础工程课程设计

计算书

目 录

一、设计资料………………………………………………………………..…….4

二、确定桩的长度和承台埋深………………………………………………..… 5

三、确定单桩的竖向承载力………………………………………………...……5

四、轴线选择………………………………………………………………...……5

五、初步确定桩数及承台尺寸………………………………………………..…5

六、群桩基础中单桩承载力验算 ……………………………………………… 6

七、确定桩的平面布置……………………………………………………….… 6

八、承台结构计算………………………………………………………………. 6

1、桩顶最大竖向力…………………………………………………………. 6

2、承台受弯验算及承台配筋……………………………………………….6

3、承台柱下抗冲切验算…………………………………………………… 7

第 1 页 共10页

4、承台角桩抗冲切验算…………………………………………………… 8

5、承台抗剪验算…………………………………………………………….9

九、单桩配筋设计和计算………………………………………………………10

一、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①轴交B轴处的柱荷载效应标准组合的取值为：轴向力=1765+21×10=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。

第 2 页 共10页

表1 柱底荷载效应标准组合值

轴向力FK（kN） 纵轴编号 A轴 1256 1713 1680 1775 2040 1198 1658 B轴 1765 2198 2150 2065 2280 1653 2113 C轴 轴 ① 15 1860 1810 2080 2460 1370 1830 172 185 191 205 242 275 735 轴 169 192 197 204 223 231 691 轴 197 203 208 213 221 238 698 轴 123 126 132 139 145 165 625 轴 130 135 141 149 158 162 622 轴 112 114 120 134 148 153 613 弯矩MK（ kN.m） ABC水平荷载VK（kN） ABC② ③ ④ ⑤ ⑥ * 注：本人学号为46，故上表最后一行为修改后数据

表2 柱底荷载效应基本组合值

轴向力F（kN） 纵轴编号 A轴 1580 1940 2030 2120 235B轴 2630 3100 3180 3210 336C轴 1910 2200 2490 2780 322A轴 ① 198 205 210 215 25弯矩M（ kN.m） B轴 205 210 211 214 22C轴 241 243 223 238 24水平荷载V（kN） A轴 150 154 1 181 19B轴 140 145 155 166 17C轴 138 140 150 174 18② ③ ④ ⑤ 第 3 页 共10页

0 ⑥ * 1710 0 3290 0 3130 3 286 8 251 4 266 3 204 5 188 8 196 2170 3750 3590 746 711 726 6 8 656

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 土的名编号 称 素填土 淤泥质 土 孔隙比e － 1.04 液性指数 IL － 1.08 标准贯入锤击数N － － 天然容重γ（kN/m） 18.0 17.0 3压缩模量Ｅs 地基承载厚度（m） 力特征值（MPa） fak(KPa) 1.5 3.3 5.0 3.8 50 60 第 4 页 共10页

粉砂 粉质黏 土 粉砂层 6.6 4.2 18.5 0.81 0.79 0.58 － 0.74 － 14 － 31 19.0 18.5 20 7.5 9.2 16.8 180 230 300 3、材料

混凝土强度等级为C25～C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。

二、确定桩的长度和承台埋深

1、 材料信息：

柱混凝土强度等级：C30

桩、承台混凝土强度等级：C30 ft1.43N/mm2 钢筋强度等级：HpB235 fy210N/mm2 钢筋强度等级：HRB335 fy300N/mm2 2、 确定桩的长度及截面尺寸：

根据设计资料，选第四层粉质粘土为持力层，进入持力层2.1m，承台埋深2.5m，桩长11m。截面尺寸选为350mmx350mm。

第 5 页 共10页

三、确定单桩竖向承载力

根据公式

RaqpkAppqsikli

根据设计资料，

Ap=0.35mx0.35m=0.1225㎡,

p=0.35mx4=1.4m,

RaqpkAppqsikli

=𝟗𝟗𝟗×𝟗.𝟗𝟗𝟗𝟗

+𝟗.𝟗×(𝟗𝟗×𝟗.𝟗+𝟗𝟗×𝟗.𝟗+𝟗𝟗×𝟗=𝟗𝟗𝟗.𝟗𝟗𝟗𝟗

四、轴线选择

选择第6组轴线B计算，根据设计资料有：

柱底荷载效应标准组合值：FK=2113KN,MK=691KN.m,V=622KN; 柱底荷载效应基本组合值：FK=3750KN,MK=711KN.m,V=8KN

五、初步确定桩数及承台尺寸

先假设承台尺寸为2mx2m，厚度为1.3m，承台及其上土平均容重为30 kN/m3

则承台及其上土自重标准值为：

Gk=30x2x2x2.5=300 kN,

根据规范，桩数n需满足:

n=1.1×

𝐹𝐹+𝐹𝐹𝐹𝐹=1.1×

2113+300792.61=3.35，

第 6 页 共10页

.𝟗)

可取8根桩，承台平面尺寸为1.8mx2.8m。如下图所示：

六、群桩基础中单桩承载力验算

按照设计的承台尺寸，计算

Gk=30x1.8x2.8x2.5=378 kN, 单桩平均竖向力：

𝐹𝐹=

𝐹𝐹+𝐹𝐹2113+378==311.4𝐹𝐹<𝐹𝐹=792.61𝐹𝐹 𝐹8符合要求。

单桩偏心荷载下最大竖向力：

𝐹𝐹.𝐹𝐹𝐹=

𝐹𝐹+𝐹𝐹𝐹𝐹×𝐹𝐹(691+622×2.5)×1.0+=311.4+=685.7𝐹𝐹

∑𝐹2𝐹6×1.0×1.0𝐹在偏心竖向力作用下，必须有：

Qk,max=685.7Kn<1.2Ra=1.2x792.61=951.1KN,

符合要求。

第 7 页 共10页

七、确定桩的平面布置

几何参数：

承台边缘至桩中心距 C=400mm D=400mm 桩列间距 A=1000mm 桩行间距 B=500mm 承台高度H=1300mm 桩顶深入承台100 mm,

承台下设100mm,强度为C25的混凝土垫层，钢筋保护层取50mm , 承台有效高度h0=1150mm

承台采用混凝土强度等级为C30，抗拉强度ft1.43N/mm2, 钢筋采用：HRB335 fy300N/mm2

第 8 页 共10页

八、承台结构计算

1、在承台结构计算中，相应于荷载效应基本组合设计值为：

FK=3750KN,MK=711KN.m,V=8KN

各桩不计承台及其上土重Gk部分的净反力Ni为：

𝟗𝟗=

𝟗𝟗𝟗=

𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗=𝟗𝟗𝟗.𝟗𝟗𝟗𝟗

最大竖向力

𝟗𝟗𝟗𝟗=

𝟗𝟗𝟗𝐹𝐹·𝐹𝐹𝐹𝐹∑𝐹2𝐹(711+8×2.5)×1.0+=468.75+

6×1.0×1.0=857.25𝐹𝐹

3、 承台受弯计算及承台配筋：

第 9 页 共10页

（1）对Ⅰ-Ⅰ截面，垂直于X轴方向计算截面处弯矩计算：

𝐹𝐹=∑𝐹𝐹𝐹𝐹=2𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹=2×857.25×0.8=1371.6𝐹𝐹·𝐹

𝐹𝐹1371.6×106𝐹𝐹===4415.5𝐹𝐹2

0.9𝐹𝐹ℎ00.9×300×1150 选用25ϕ9 𝐹𝐹=4418𝐹𝐹2 ，平行于x轴布置；

（2）对于Ⅱ-Ⅱ截面，垂直于Y轴方向计算截面处弯矩计算：

𝐹𝐹=∑𝐹𝐹𝐹𝐹=2×468.75×0.3=281.25𝐹𝐹·𝐹 𝐹𝐹281.25×106𝐹𝐹===950.8𝐹𝐹2

0.9𝐹𝐹ℎ00.9×300×1150

选用25ϕ2 𝐹𝐹=982𝐹𝐹2 ，平行于y轴布置；承台柱下抗冲切验算： 计算公式：《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94——2008） Fl2[ox(bcaoy)oy(acaox)]hpfthp 式中：

X方向上自柱边到最近桩边的水平距离： 𝐹𝐹𝐹=0.625

，𝐹0𝐹=X方向冲垮比：

𝐹𝐹𝐹ℎ0=

0.625=0.543 1.150.84X方向冲切系数： 𝐹0𝐹=(𝐹0.84

0𝐹=0.543+0.2=1.13 +0.2)

第 10 页 共10页

Y方向上自柱边到最近桩边的水平距离：𝐹𝐹𝐹=0.125

Y方向冲垮比：𝐹0𝐹=

𝐹𝐹𝐹ℎ0=

0.1251.15=0.108，取oy0.2，

Y方向冲切系数：oy0.84(oy2)0.84(0.20.2)2.1

bc=ac=0.4m,

hp110.9(900800)0.992

2000800作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值：

𝐹𝐹=F−𝐹𝐹=3750−857.25=22.75𝐹𝐹

2[ox(bcaoy)oy(acaox)]hpfth0

=2×[1.13(0.4+0.125)+2.1(0.4+0.625)]×0.992×1430×1.15=58.5kN>𝐹𝐹=22.75kN

符合要求。

4、承台角桩抗冲切验算：

计算公式：《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94——2008）

Nl[1x(c2a1y2)1y(c1a1x2)]hpfth0 角桩竖向冲反力设计值：

𝐹1=𝐹𝐹𝐹𝐹=468.75𝐹𝐹

式中：

𝐹1=𝐹2=0.525

（当Y方向上从承台角桩内边缘引45冲切线于承台顶面相交点至角桩边缘的水平距离

柱或承台变阶处位于该45线以内时，则取由柱边变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线），𝐹1𝐹=0.65m

0.65=0.565

ℎ01.150.56𝐹1𝐹==0.732

(𝐹1𝐹+0.2)𝐹1𝐹=

=

X方向上从承台角桩内边缘引45冲切线于承台顶面相交点至角桩边缘的水平距离（当

𝐹1𝐹第 11 页 共10页

柱或承台变阶处位于该45线以内时，则取由柱边变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线）a1y0.15m

𝐹𝐹1𝐹=

1𝐹0.15ℎ0=

1.15=0.13<0.2,取𝐹1𝐹=0.2,

𝐹0.561𝐹=(𝐹1𝐹+0.2)

=1.4

抗冲切=[1x(c2a1y2)1y(c1a1x2)]hpfth0

=[0.732×(0.525+0.075)+1.4×(0.525+0.325)]×0.992×1430×1.15=2658kN> 符合要求。 5、承台抗剪验算：

计算公式：《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94——2008）

Flhsftb0h0

（1） Ⅰ—Ⅰ截面的抗剪验算：

ax0.65mm

𝐹𝐹𝐹1𝐹=

ℎ=

0.651.15=0.565,𝐹=1.75(𝐹+1.0)=1.750.565+1.0=1.12

0b=1.8m

受剪的承载力截面高度影响系数hs的计算：

𝐹8001800144ℎ𝐹=(ℎ)=(1150)=0.913

最大剪力设计值：𝐹𝐹=2𝐹𝐹𝐹𝐹=2×468.75=937.5𝐹𝐹

抗剪切力=𝐹ℎ𝐹β𝐹𝐹𝐹0ℎ0=0.913×1.12×1430×1.8×1.15=3027𝐹𝐹>𝐹符合要求

（2）Ⅱ-Ⅱ截面的抗剪验算：

ay0.15mm

𝐹0.151𝐹=

𝐹1𝐹ℎ0=1.15=0.13<0.3,取𝐹1𝐹=0.3,

第 12 页 共10页

1=468.75kN

=937.5𝐹𝐹 𝐹 𝐹

1.75(y1.0)1.75(0.31.0)1.346

a=2.8m

受剪的承载力截面高度影响系数hs的计算：

𝐹80011)4ℎ=(8001150)4ℎ𝐹=(=0.913

最大剪力设计值：𝐹𝐹=2𝐹𝐹=2×857.25=1714.5𝐹𝐹

抗剪切力=𝐹ℎ𝐹β𝐹𝐹𝐹0ℎ0=0.913×1.346×1430×2.8×1.15=5658𝐹𝐹1714.5𝐹𝐹

符合要求

九、单桩配筋设计和计算

桩身采用C30混凝土，fc20.1N/mm2

𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹=0.35×0.35×0.7×20.1×103=1723.6𝐹𝐹>𝐹𝐹=792.61𝐹𝐹按构造配筋，

根据《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94——2008），取最小配筋率0.80%:

𝐹𝐹0.35×0.35=0.8% 𝐹𝐹=980𝐹𝐹2 采用 4ϕ18 𝐹𝐹=1017𝐹𝐹2

箍筋取φ6@200，局部加密，保护层厚度为30mm. 第 13 页 共10页

>𝐹𝐹=

第 14 页 共10页