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O 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：①人工填土，平均厚度1m，土质不均，结构松散；②粉质粘土，平均厚度3m，可塑状态，承载力特征值fak=136KN/m2，117.5kN/m3，Es18MPa，

qsik68kPa；③粉质粘土夹粉砂，平均6m厚，地基承载力特征值为fak=180kPa,

119.2kN/m3，Es32MPa，qsik82kPa，qpk1500kPa；④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/m2。 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+3n)kN; 剪力Hk=(50+2n)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Hk=(70+2n)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，墙高为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③粉质粘土夹粉砂或④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 ① 混凝土结构（教材） ② 高层建筑结构设计（教材） ③ 土力学与地基基础（教材）

④ 混凝土结构设计规范（GB50010-2001） ⑤ 建筑结构荷载规范（GB50009-2001） ⑥ 建筑地基基础设计规范（GB50007-2001） ⑦《建筑桩基技术规范》 JGJ 94-2008 附：框架结构平面布置图

18梯见0楼详施结001:1图置布面平构结

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=0.16m2。

2、确定单桩承载力特征值

1）桩长：L=1+3+6-2=8m 取桩长为10.5m 2）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） =1917KN

Q Ra=uk=958KN

2假定桩截面配筋率为0.9%

Ra=cfcAp+0.9fyAs=0.85x14.3x0.42+0.9x210x0.009x0.42=2217KN 故取Ra=909KN

3）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3d G=2.4x2.4x20x2=230.4KN

FGk=1.1x(2332+230.4)/958=2.9 故取3根桩

A、C轴：n=kRa采用边长为2.4m的正三角形承台

B轴： n=FkGkRa=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45mm。 1、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=810.7KNn B轴：QkFkGk=(3132+230.4)/4=840.6KNn满足要求

2）偏心受压

Mx A、C轴：NkFkGkykmaxMxkymax=

nx12y12=810.73*34*1.619882*2

=1089.4KN<1.2Ra=1090.56KN

Mx B轴：NkFkGkykmaxMxkymax=

nx12y12 =840.6+

308102*2*1.6

4*1.6 =920.6KN<1.2Ra=1150KN 满足要求

2、水平力验算 Rh150KN

HlH10222.5KNRh=150KN 满足要求 n43、持力层（软弱下卧层）验算

不存在软弱下卧层，所以不进行验算。 4、身结构验算

前面已经验算，0.9%的配筋提供，足够保证。

根据构造选择桩身钢筋：桩最小配筋率为0.8%，已假定截面配筋率为0.9%。

2

As=ρhb=0.009x400x400=1440mm选配4Φ22=1520mm2

5、桩基沉降验算

由于桩中心距Sa=1.6m，小于1.6d，则有 承台的底面压力：P

FG3132230.4=583.75KPa A5.76承台底面附加应力：P0Pd583.7520*2543.75KPa

桩端处土的自重压力：PCihi17.5*319.2*621*2209.7KPa 取Z=4.8m 则

4'P04*0.027*543.7558.725KN

zPCZ209.72*17.52.8*19.2298.46KN即有

58.7150.1970.2 Z298.46故满足要求

计算深度为4.8m Zm l b zb 4i izi izii1zi1 0 SMPa iSimm 0 0 1 0 1.00 0 0 2 4.8 1 1 1 0.908 2.16 2.162 1.118 18 30 87 30 2 0.6984 3.35 故总沉降为S'8730117mm

可知0.63 且可知Sad4 ld100.425 LcBc1 查表可得：C00.063 C11.596 C211.118 系数 eC0nb1210.0630.1194

C1nb1C21.596*21*11.118最终沉降 S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ft1270KPa，受力钢筋采用

2HRB335级钢筋， fy300。 Nmm承台偏心距： A、C轴：eMHkhFkGk19882*123322*20*2.42*34115mm2

B轴：e

MHkh302102*12 122mm2FkGk31322*20*2.4A、C轴： 受弯设计 单桩净反力

NFkn2332/3777.3KN

桩基承台的弯矩设计值

MNmax33NmaxSac4331.6440KNM *0.64487*106M1811mm2 配筋As0.9fyh00.9*300*900选用直径为16mm的钢筋12根

As2411.6mm21811mm2

冲切验算 由图可见

C1600 C2572 a11400 a12368

11a11400a3680.44 12120.41 h0900h09000.560.560.875

110.20.64底部桩： 11 11(2C1a11)hptan顶部桩： 1212fth0905.4KNNmax

0.560.560.92

120.20.61 12(2C2a12)hptan 满足要求

B轴：受弯计算

22fth0855.6KNNmax

NFkn3132/4783KN

NimaxNiymaxFk3132/4783KN nFk(MyHy)yi866KN 2nyiMxNixmaxyi2*783*0.55861.3KNm MyNiymaxxi2*866*0.55952.7KNm

配筋：由于Mx与My相差不大，可按大值My配筋 又知 h00.9m 则

952.7*106M3921mm2 As0.9fyh00.9*300*900选用直径为16mm的钢筋24根

As4826.4mm23921mm2

冲切验算

柱边冲切

冲切力：FlFN=3132KN 受冲切承台高度影响系数

1000800hp1.0*0.10.98

2000800aoxbox3500.2h0180 故取aoxboxh0900 冲跨比 oxoyh01 h0冲切系数 oxoy0.840.7 10.22ox(bcaox)oy(hcaoy)hpfth0

=2*（0.7（0.5+1.5）+0.7（0.5+1.5））*0.98*1270*0.9=6272.7KN 角柱冲切

C1C2600mm a1xa0x900mm a1ya0y900mm

冲跨比 1x0x1 1yoy1 冲切系数 1x1y0.560.467 10.2柱下净反力Nmax866KN

a1ya1x(C)(C)hpfth0 1y11x222=（0.467*（0.6+0.9/2）+0.467*（0.6+0.9/2）)0.98*1270*0.9 =1098.5KN>Nmax866KN 受剪承载力计算

18001800hs()4()40.97

h0900由于承台是规则的正方形，故axay350mm，则

a0xa0y350/900=0.389 剪跨比 0x0yh0h0则承台系数 1.751.751.26

10.3891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fth0b0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/m A、C轴：

跨距取大值l=4.4m 基础梁两端所受轴力：

11Fk*1.35*2332*1.35314.82KN 1010则配筋为 NN314.82*103As1049.4mm2

fy300选用4根直径为20mm的钢筋

As'1256mm21049.4mm2 所受弯矩为 1Mql219.4KNm

12M19.4*106s0.027

1fcbh021.0*14.3*250*4552112sb

s0.5(112s)0.5(10.946)0.99

19.4*106As143mm2fysh0300*0.99*455M

加配一根直径为14的钢筋

As'154mm2143mm2

在基础梁的两端及中间加配一根直径为14的钢筋

基础梁两端 基础梁中间

B轴：

跨距l=4.4m

基础梁两端所受轴力：

11Fk*1.35*3132*1.35422.8KN 1010则配筋为 NN422.8*103As1409.4mm2

fy300选用4根直径为22mm的钢筋

As'1519.76mm21409.4mm2 所受弯矩为 1Mql219.4KNm

12M19.4*106s0.027 221fcbh01.0*14.3*250*455112sb

s0.5(112s)0.5(10.946)0.99

19.4*106As143mm2fysh0300*0.99*455M

加配一根直径为14的钢筋

As'154mm2143mm2

在基础梁的两端及中间加配一根直径为14的钢筋

基础梁两端轴：

基础梁中间

取竖向作用力最大值Fk3132KN 跨距l=8m

则

基础梁两端所受轴力：

11Fk*1.35*3132*1.35422.8KN 1010则配筋为 NN422.8*103As1409.4mm2

fy300选用4根直径为22mm的钢筋

As'1519.76mm21409.4mm2 所受弯矩为 1Mql264.125KNm

12M64.125*106s0.0864 221fcbh01.0*14.3*250*455112sb

s0.5(112s)0.5(10.827)0.955

64.125*106As492mm2fysh0300*0.955*455M

加配2根直径为18的钢筋

As'509mm2492mm2

在基础梁的两端及中间加配2根直径为18的钢筋

基础梁两端

基础梁中间