桩基础课程设计

《桩基础课程设计》课程设计

《桩基础课程设计》

题目：某实验室多层建筑桩基础设计

学生姓名：--------------------

指导教师：--------------------

考核成绩：--------------------

建筑教研室

目录

一、课程设计任务书 (3)

二、课程设计指导书 (5)

（一）课程设计编写原则

（二）课程设计说明书编写指南

1、设计资料的收集 (5)

2、桩型、桩断面尺寸及桩长的择 (7)

3、确定单桩承载力 (7)

4、桩的数量计算及桩的平面布置 (10)

5、桩基础验算 (11)

6、桩身结构设计 (14)

7、承台设计 (15)

三、附录

附录一：课程设计评定标准 (21)

《桩基础课程设计》

设计任务书

题目：某实验室多层建筑桩基础设计

时间及地点：2009年月日-- 月日（1周），教室

指导教师：

一、课程设计基础资料

某实验室多层建筑一框架柱截面为400mm×800mm，承担上部结构传来的荷载设计值：轴力F=2800kN，弯矩M=420kN·m，H=50kN。经勘查地基土层依次为：0.8m厚人工填土；1.5m厚黏土；9.0m厚淤泥质黏土；6m厚粉土。各土层物理力学性质指标如下表所示，地下水位离地表1.5m。试设计该桩基础。

表7-35 各土层物理力学指标

土层号土层名称土层

厚度

（m）

含水

量

(%)

重力密

度

（kN/m

3）

孔隙

比

液限

指数

压缩模量

（Mpa）

内摩

擦角

(0)

凝聚

力

(kPa)

①②③

④⑤

⑥人工填土

黏土

淤泥质黏

土

粉土

淤泥质黏

土

风化砾石

0.8

1.5

9.0

6.0

12.0

5.0

32

49

32.8

43.0

18

19

17.5

18.9

17.6

0.864

1.34

0.80

1.20

0.363

1.613

0.527

1.349

5.2

2.8

11.07

3.1

13

11

18

12

12

16

3

17

二、设计依据和资料（详见实例）

三、设计任务和要求

根据教学大纲要，通过《土力学地基基础》课程的学习和桩基础的课程设计，使学生能基本掌握主要承受竖向力的桩基础的设计步骤和计算方法。

本课程设计拟结合上部结构为钢筋混凝土框架结构的多层、高层办公楼，已知其柱底荷载、框架平面布置、工程地质条件、拟建建筑物的环境及施工条件进行桩基础设计计算，并绘制施工图，包括桩位平面布置图、承台配筋图、桩配筋图及施工说明。

桩基设计依据为《建筑桩基技术规范》（IGJ94-94）与《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。

四、课程设计成果及要求

设计成果包括说明书、桩基础设计计算及施工图内容。具体要求如下：

1）、说明书

说明书内容完整，符合课程设计要求；

书写认真、字迹工整、格式参考国家正式出版的书籍和论文形式编排；

计算部分列出具体公式、参数，必要时可附示意图；

应有目录等相关内容。

2）、图纸

制图正确、图面饱满、绘制清晰、比例适当、尺寸齐全、图幅规定为3号图，内容为桩位平面布置图、承台配筋图、桩配筋图。

五、课程设计时间安排

1、了解任务书及熟悉资料0.5天

2、收集编写相关资料0.5天

3、编写说明书及绘制施工图 3.5天

4、整理报告0.5天

合计 5.0天

六、课程设计考核与成绩评定

1、考核内容

学生在课程设计过程中的表现，例如出勤、纪律表现；

上交材料是否完整并符合设计要求；

图纸绘制是否清晰准确；

说明书是否符合设计要求。

2、成绩评定方法

成绩评定按百分制。其中出勤表现计30分，采用扣分制，每缺席一次扣5分，扣完为止。设计成果计70分，分为三部分：

（1）总体设计验收；

（2）上交材料质量评定；

（3）设计内容是否具有创新性的设计成分；

具体评定标准参见附录一。

《桩基础课程设计》

设计指导书

一、桩基础设计的基本原则

根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，对主要受竖向力的桩基础应进行以下的计算和验算：

（1）桩基础竖向承载力计算：对桩数超过3根的非端承桩宜考虑由桩群、土、承台作用产生的承载力群桩效应。

（2）对桩身及承台承载力进行计算：对于桩侧为可液化土、极限承载力小于50kPa（或不排水抗剪强度小于10kPa）土层中的细长桩尚应进行桩身压屈验算；对于钢筋混凝土预制桩尚应按施工阶段的吊装、运输、堆放和锤击作用进行强度验算。

（3）当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应验算软弱卧层的承载力。

（4）对位于坡地、岸边的桩基础应验算整体稳定性。

（5）按现行《建筑抗震设计规范》规定，对应进行抗震验算的桩基，应验算其抗震承载力。

（6）桩端持力层为软弱土的一、二级建筑桩基础以及桩端持力层为黏性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基础应验算沉降。

二、桩基础设计的基本资料

（1）工程地质勘察资料：包括土层分布及各土层物理力学指标、地下水位、试桩资料或邻近类似桩基工程资料、液化土层资料等。（详见设计任务书）

（2）建筑物情况：拟建场地位于市区内，地势平坦，建筑平面位置见下图。

建筑物

小

河

实验室

建筑物

道路

（3）建筑环境条件和施工条件：建筑场地位于非地震区，不考虑地震影响。

三、桩基础的一般构造要求

（1）混凝土灌注桩

1）桩的长径比应符合以下规定：穿越一般黏性土、砂土的端承桩宜取l/d ≤60；穿越淤泥、自重湿陷性黄土的端承桩宜取l/d≤40。

2）对主要受竖向力作用的桩基础，当桩顶轴向压力符合下式规定时，桩身可按构造要求配筋，即

γ0N≤ΨC Af c

式中γ

0——建筑桩基重要性系数，对一、二、三级桩基础分别取γ

=1.1、1.0、

0.9;对于柱下单桩提高一级考虑，一级桩基取γ

=1.2；

N——桩顶轴向压力设计值；

f

c

——混凝土轴心抗压强度设计值； A——桩身截面面积；

Ψ

C ——桩的施工工艺系数，对于干作业非挤土灌注桩Ψ

C

=0.9；泥浆护壁

和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩Ψ

C

=0.8。

灌注桩桩身构造配筋要求如下：

①二级建筑桩基础，根据桩径大于配置4-8根Φ10-12的桩顶与承台连接钢筋，锚入承台至少30倍主筋直径且伸入桩身长度不小于5倍桩身直径；对于沉管灌注桩，配筋长度不应小于承台下软弱土层层底深度。

3）桩顶轴向力不满足式（7-1）的灌注桩，应按下列规定配筋：

①当桩身直径为300-2000mm，截面配筋率可取0.65%--0.20%（小直径取高值，大直径取低值），对嵌岩端承桩根据计算确定配筋率。

②端承桩宜沿桩身通长配筋；对于单桩竖向承载力较高的摩擦端承桩宜沿深度分段变截面配通长或局部长度钢筋；对承受负摩阻力和位于坡地岸边的基桩应通长配筋。

③对抗压桩，主筋不应小于6Φ10，纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，其净距不应小于60mm，并尽量减少钢筋接头。

④箍筋采用Φ6-8@200-300mm宜采用螺旋式箍筋；受水平力较大的桩基础和抗震桩基础，桩顶3-5倍桩身直径范围内箍筋应适当加密；当钢筋笼长度超过4m 时，应每隔2m左右设一道Φ12-18焊接加劲筋。

4）混凝土强度等级不得低于C15，水下灌注混凝土时不得低于C20，混凝土预制桩尖不得低于C30。

5）主筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm，水下灌注混凝土不得小于50mm。（3）承台

1）承台尺寸：

①承台最小宽度不应小于500mm，承台边缘至边桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，且边缘挑出部分不应小于150mm。对于条形承台边缘挑出部分不应小于75mm。

②柱下独立桩基础承台的厚度不应小于300mm

③承台埋深应不小于600mm，且应满足冻胀等要求。

2）承台的混凝土：承台混凝土强度等级不宜小于C15，采用HRB335级钢筋时混凝土强度等级不宜小于C20；承台底面钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于70mm，当设素混凝土垫层时，保护层厚度可适当减小；垫层厚度宜为100mm，强度等级宜为C7.5。

3）承台构造配筋要求：

①承台梁纵向主筋直径不宜小于Φ12，架立筋直径不宜小于Φ6。

②柱下独立桩基承台的受力钢筋应通长配筋。矩形承台板配筋宜按双向均匀布

置，钢筋直径不宜小于Φ10，间距应满足100-200mm；三桩承台按三向板带均匀配置，最里面三根钢筋围成的三角形应位于柱截面范围以内。

4）桩与承台的连接

①桩顶嵌入承台的长度，对大直径桩不宜小于100mm，对中等直径桩不宜小于50mm。

②桩顶主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于30倍主筋直径；对预应力混凝土桩可采用钢筋与桩头钢板焊接连接；钢桩可采用在桩头加焊锅型板或钢筋与承台连接。

四、桩基础的设计与计算

（1）桩型与成桩工艺选择

桩型与成桩工艺选择应根据建筑结构类型、荷载性质与大小、桩的使用功能、穿越土层的性质、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。选择时可参考《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）附录A。

（2）桩基础持力层的选择

一般应选择压缩性低而承载力高的较硬土层作为持力层，同时考虑桩所负荷载特性、桩身强度、沉桩方法等因素，根据桩基承载力、桩位布置、桩基沉降的要求，并结合有关经济指标综合评定确定。

桩端全断面进入持力层的深度，对于黏性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d,碎石类土不宜小于1d，当存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于4d（d为桩径）。

同一结构单元宜避免采用不同类型的桩。同一基础相邻桩的桩底标高差，对于非嵌岩端承桩不宜超过相邻桩的中心距，对于摩擦型桩，在相同土层中不宜超过桩长的1/10。

当持力层较厚且施工条件许可时，桩端全断面进入持力层的深度宜达到桩端阻力的临界深度。砂与碎石类土的临界深度为（3-10）d，随其密度提高而增大；粉土、黏土的临界深度为（2-6）d，随土的空隙比和液性指数的减小而增大。（3）桩截面的选择

桩截面的选择主要根据上部荷载的情况、桩型、楼层数、地基土的性质、现场施工条件及经济指标等初步确定截面尺寸，然后验算其截面的抗压强度。常用的桩截面与楼层数的经验关系可参考表7-24

表7-24 楼层数与桩截面（mm）的经验关系

楼层

数

<10 10-20 20-30 30-40

桩型

预制桩300-400 400-500 450-550 500-550（预应力）

Φ800（钢管桩）灌注桩Φ500-80 Φ800-1000 Φ1000-1200 大于Φ1200

（4）桩基础竖向承载力

1）单桩竖向极限承载力标准值Q uk:应按下列规定确定：一级建筑桩基采用现场静荷载试验，并结合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定；二级建筑桩基根据静力触探、标准贯入、经验公式等估算，并参照地质条件相同的试桩资料综合确定，当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时应由现场静载荷试验

确定；对三级建筑桩基，如无原位测试资料时，可利用承载力经验参数估算。

①根据静载荷试验确定单轴竖向极限承载力标准值Q uk；其方法见《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）附录C。采用该方法确定Q uk时，在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，且不应小于3根，当总桩数不超过50根时，试桩数可为2根。

②根据现场静力触探资料确定混凝土预制桩单桩极限承载力标准值Q uk可按下式计算

Q uk=Q sk+Q pk

其中，Q sk、Q pk分别为单桩总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值，可按单桥探头或双桥探头静力触探资料分别进行计算。

根据单桥头静力触探资料，Q sk与Q pk按下式计算

Q sk=u∑q sik l i

Q pk=αp p sk A P

式中：u-桩身周长

q sik-用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力标准值；

l

-桩穿越第i层土的厚度；

i

αp-桩端阻力修正系数，按表7-25查取；

p sk-桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值（平均值）；

A P-桩端面积。

值

表7-25 桩端阻力修正系数α

p

桩入土深度H<15 15≤h≤30 30

注：桩入土深度15≤h≤30时，α值按h值线性内插；h为基底至桩端全断面的距离。

q sik值应结合土工试验资料，依据土的类别、埋藏深度、排列次序，按图7-28折线取值，当桩端穿越粉土、粉砂、细砂及中砂层底面时，折线D估算的q sik 值需乘以表7-26中系数εs值。

图7-28 q

sik-p

s

曲线

注：图中，直线A（线段gh）适用于地表下6m范围内的土层；折线B（线段0abc）适用于粉土及砂土土层以上（或无粉土及砂土层地区）的黏性土；折线C（线段0def）适用于粉土及砂土土层以下的黏性土；折线D（线段0ef）适用于粉土﹑粉砂﹑细砂及中砂。

p sk可按下式计算：

当p sk1≤p sk2时

p sk=1/2（p sk1+βp sk2）

当p sk1＞p sk2时

p sk=p sk2

式中 p sk1-桩端全截面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；

p sk2-桩端全截面以下4倍桩径范围内的比贯入阻力标准值，如桩端持力

层为密实的砂土层，其比贯入阻力平均值P

s

超过20MPa时，则需乘以表7-27中

系数C予以折减后，再计算p

sk2及p

sk1

值。

β-折减系数，按p sk2/p sk1值从表7-28中选用。

表7-26系数ε

s

值

P a /P

S1

≤5 7.5 ≥10

βS 1.00 0.50 0.33

注：1、P S为桩端穿越的中密一密实砂土、粉土的比贯入阻力平均值；p sk1为砂土、粉土的下卧软土层的比贯入阻力平均值。

2、采用的单桥探头，圆锥底面积为1500mm2，底部带70mm高滑套，锥角60°。

表7-27系数C

P a （MP

a

) 20-30 35 >40

系数C 5/6 2/3 1/2

表7-28折减系数β

P a /P

S1

≤5 7.5 12.5 ≥15

β 1 5/6 2/3 1/2 注：表7-27、表7-28可内插取值。

③根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定Q

uk

，其经验公式为：

Q uk=Q sk+Q pk=u∑q ski l i+q pk A P

式中 q

ski,q

pk——

桩侧第i层土的极限阻力标准值、极限端阻力标准值，一般按地

区经验取值，当无当地经验时可按《建筑桩基技术规范》取值；

u-桩身周长

l

i

-桩穿越第i层土的厚度；

A

P

-桩端截面积。

2）桩基竖向承载力设计值：

按公式计算：

①按单桩极限承载力确定单桩承载力特征值

先建立土层的物理力学状态指标与桩极限侧摩阻力、极限桩端力的经验关系为

Q uk=Q sk+Q pk=u p∑q sik l i+q pk A P

式中：Q uk———单桩竖向极限承载力标准值；

q sik———桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；

q pk————极限端阻力标准值；

A P———桩底端横截面面积；

u p———桩身周边长度；

l

i

———第i层岩土的厚度。

②单桩承载力特征值R a可按下式求得

R a=Q uk/k

式中： k——值一般可取2.0。

（5）确定桩数、桩的平面布置

1）桩的数量计算

对于承受竖向中心荷载的桩基，可按下式计算桩数n：

n≥(F k+G k)/R a

式中：F k——相应于荷载效应标准组合时，作用于桩基承台顶面的竖向力；

G k——桩基承台自重及承台上土自重标准值；

R a——单桩竖向承载力的特征值；

n——桩基中的桩数。

对于承受竖向偏心荷载的桩基，各桩受力不均匀，先按下式估算桩数，待桩布置完以后，再根据实际荷载（复合荷载）确定受力最大的桩，并验算其竖向承载力，最后确定桩数。

n≥u(F k+G k)/R a

式中——桩基偏心增大系数，通常取1.1-1.2。

2）桩的平面布置

①桩的中心距

通常桩的中心距宜取（3-4）d（桩径），且不小于有关要求。中心距过小，桩施工时互相影响大；中心距过大，桩承台尺寸太大，不经济。

②桩的平面布置

根据桩基的受力情况，桩可采用多种形式的平面布置。如等间距布置、不等间距布置，以及正方形、矩形网格、三角形、梅花形等布置形式。布置时，应尽量使上部荷载的中心与桩群的中心重合或接近，以使桩基中的各桩受力比较均匀。对于桩基，通常布置梅花形或行列式；对于条形基础，通常布置成一字形，小型工程一排桩，大中型工程两排桩；对于烟囱、水塔基础，通常布置成圆环形。桩离桩承台边缘的净距应不小于d/2。

（6）桩基础中各桩受力验算

1）单桩受力验算

①轴心竖向力作用下

Q k=(F k+G k)/n≤R a

式中F k——相应于荷载效应标准值组合时,作用于桩基承台顶面的竖向力;

G k——桩基承台自重及承台上土自重标准值;

n——桩基中的桩数;

Q k——相应于荷载效应标准值组合轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力;

R a——单桩竖向承载力的特征值。

②偏心竖向力作用下

桩基偏心受压时，各桩桩顶轴压力为

式中：Q ik——相应于荷载效应标准值组合偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力;

M xk 、M yk ——相应于荷载效应标准值组合时作用于承台底面通过桩群群心的x 、y 轴的力矩;

x i 、y i ——桩i 至桩群形心得x 、y 轴线的距离。 在 Q ik 中的最大值Q ikmax ，应满足下式

Q ikmax ≤1.2R a

若不能满足上式要求，则需重新确定桩的数量n ，并进行验算，直至满足要求为止。

一般情况下，Q ik 中的最小值Q ikmin 若为拉力，则有

Q ikmin ≤T a

式中T a ——单桩抗拔承载力特征值。

③桩基承受水平荷载时，桩基中各桩桩顶水平位移相等，故各桩桩顶所受水平荷载可按各桩弯曲刚度进行分配。当桩材料与断面面积相同时，应满足以下式要求

H ik =H k /n ≤R ha

式中： H k ——相应于荷载效应标准值组合时,作用于承台底面的水平力; H ik ——相应于荷载效应标准值组合时，作用于任一单桩的水平力； R ha ——单桩水平承载力的特征值。

2）群桩承载力与变形验算（略）。 （7）软弱下卧层验算

当壮端持力层厚度有限，其下具有软弱下卧层时，应验算软弱层的承载力，要求冲剪锥体底面压应力设计值不超过下卧层的承载力设计值（图7-30）：

f

z

z

z

Z ≤

+γ

σ （7-26）

对于桩距s a ≤6d 群桩基础（图7-30a ）

)

tan 2)(tan 2()(2)(00000θθγσ?+?+?+-+=

∑t B t A l q B A G F i

sik z （7-27） 图7-30 软弱下卧层承载力计算

对于桩距s a >6d 、且硬持力层厚度t<(s a -D e )2

cot θ

?的群桩基础（图7-30b ），以及单桩基础

2

0)

tan 2()

(4θπγσ?+-=

∑t D l q u N e i sik z

式中： z σ——作用于软卧层顶面处的附加应力；

z γ——软卧层顶面以上各土层的加权平均重度； Z ——地面至软卧层顶面的深度；

z f ——软卧层经深度修正的地基承载力设计值； F ——作用于桩基础承台顶面的竖向力设计值； G ——桩基础承台和承台上土自重设计值； N ——桩顶轴向压力设计值；

t ——桩端平面至软卧层顶面的深度；

0,0B A ——桩群外缘矩形面积的长、短边长； ski q ——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值； i l ——第i 层土的厚度； 0γ——桩基础重要性系数；

e D ——桩端等代直径，对于圆形桩端，D e = D ；方桩，D e =1.13b(b 为桩

的边长)；按表7-32确定θ时，B 0= D e ；

θ——桩端硬持力层压力扩散角，按表7-33取值。

表7-32 桩的最小中心距

土类与成桩工艺 排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦

型桩基

其他情况

非挤土和部分挤土灌注桩 3.0d 2.5d 挤土灌注桩 穿越非饱和土 3.5d 3.0d

穿越饱和软土 4.0d 3.5d

挤土预制桩 3.5d 3.0d

打入式敞口管桩和H 型钢桩 3.5d 3.0d

表7-33桩端硬持力层压力扩散角θ

E

E S S 2

1

t=0.5B 0

T ≥0.50B 0

1 3 5 10

4

6

10

20

12

23

25

30

注：1. E s 1、E s 2为硬持力层、软下卧层的压缩模量；

2．当t=0.25B 0时，θ降低取值。 （8）群桩的沉降计算

当桩中心距

s a

≤6d 时，可采用等效作用分层总和法（计算模式见图7-31）

计算桩基础内任务意点的最终沉降量S ：

∑∑

==---=m

j n

i si

j

i i ij ij j e E z z p s 1

1

)1()1(0ααψψ （7-29）

式中: ψ——桩基础沉降计

算经验系数，当无当地经验 时，对于非软土地区桩端有 良好持力层时取ψ=1；对于 软土地区且桩端无良好持力 层时，则当桩长l ≤25m ，取 ψ=（5.9l-20）/(7l-100); e ψ ——桩基础等级沉 降系数，根据《建筑桩基技术 规范》确定；

m ——角点法计算点对 应的矩形荷载分块数；

si E ——桩端平面以下第 i 层土的压缩模量；

j i ij z z )1(,-——桩端平面第j 块 荷载至第i 层土、第i-1层土 底面的距离（m ）；

j i ij )1(,-αα——桩端平面第j 块荷 载计算点至第i 层土、第i-1层 土底面深度范围内平均附加应力 系数，按《建筑桩基技术规范》附录G 采用。

桩端平面下压缩层厚度z n 可按应力比法确定，即z n 处附加应力Бz 与土的自重应力Бcz 应符合下式要求：

c σσ2.02≤ （7-30） ∑='=m

j j j p 102ασ （7-31）

式中： j α'——附加应力系数，根据角点法划分的矩形长宽比及深宽比查《建

筑桩基技术规范》

（9）桩身结构强度验算

1）混凝土预制桩：混凝土预制桩的桩身结构强度除需满足使用荷载下桩的承载力外，还需要验算桩在施工过程中起吊、运输、吊立时可能产生的最大内力，对一级建筑桩基、桩身有抗裂要求和处于腐蚀性土中的打入桩还需验算捶击打入时的捶击拉、压应力。

①预制桩起吊、运输、吊立时的桩身内力：桩在起吊、运输和置于打桩机的吊立过程中，桩身所受的荷载仅为自重，可将桩视为受弯构件。桩在起吊时一般采用2个吊点，桩在吊立时只有一个吊点，因桩内主筋通常都是沿桩长均匀布置的，所以吊点位置应按桩身正负弯矩相等的原则确定（图7-32）

图7-32 预制桩的吊点位置和弯矩图 （a ）两点起吊时；（b ）单点吊立时 两点起吊 M 1=M 2=0.0214Kql 2 单点吊立 M 1=M 2=0.0429Kql 2 式中 q ——桩单位长度的重量； L ——桩长；

K ——考虑吊运过程中桩可能受到冲撞和振动而取的动力系数，一般取

K=1.3。桩在运输或堆放时的支点应放在起吊吊点处。

②打入桩的捶击位、压应力： 锤击正压力可按下式计算

???

?

????+????????+=

C c p c

H

H c

c H

C p e p E E A A E E A A H

E γγγγγασ112 （7-34）

式中 α——锤型系数，自有落锤，α=1，柴油锤，α=

e ——捶击效率系数，自有落锤，e=0.6,柴油锤，e=0.8； H A ,C A ,A ——锤、桩垫、桩的实际段面积； H E ,C E ,E ——锤、桩垫、桩的纵向弹性模量； H γ,C γ,P γ——锤、桩垫、桩的重度；

H ——锤的落距。

捶击拉应力包括桩身轴向最大拉应力和最大捶击压力相应的某一横截面的环向拉应力（圆形或环形截面）或侧向拉应力（方形或矩形截面）。当无实测资料时，可按《建筑桩基技术规范》的建议取值。（表7-34）

表7-34 混凝土预制桩捶击拉应力建议值

应力类别 建议值（ＫＰａ） 出现部位

桩轴向拉应力 （0.25-0.33）σp １．桩刚穿越软土层 ２．距桩尖（0.5-0.7）l

处

l-桩入土深度；

σp-捶击压应力值

桩截面环向拉应力或侧

向拉应力(0.22-0.25) σp 最大捶击压应力相应的

截面

要求捶击压应力应小于桩身材料的轴心抗压强度设计值，捶击轴向最大拉应力值应小于桩身材料的抗拉强度设计值。

在设计中，各类预制方桩的配筋和构造详图可根据桩的长度直接从标准图集JSJT-89《全国通用建筑标准设计结构试用图集预制钢筋混凝土桩》中选用。2）灌注桩：对于灌注桩主要进行使用荷载下的桩身结构承载力的验算。

（10）承台设计

承台设计应包括确定承台的形状、尺寸、高度及配筋等，必须进行局部受压、受剪或边长受弯承载力的验算，并应符合构造要求。

1)构造要求

桩承台的宽度不应小于500mm。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外缘至承台边缘的距离不小于150mm。对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。

承台的配筋，对于矩形承台，其钢筋应按双向均匀布置，见图7-33(a)，钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm；对于三桩承台，钢筋应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内，见图7-33(b），承台梁的主筋除满足计算要求外，尚应符合最小配筋率的要求，主筋直径不宜小于12mm，架立筋不宜小于10mm，箍筋直径不宜小于6mm。见图7-33(C）

图7-33承台配筋示意

（a）矩形承台配筋；（b）三桩承台配筋；（c）承台梁

承台混凝土强度等级不应低于C20，纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm，当有混凝土垫层时，不应小于40mm。

2)承台板正截面受弯承载力验算

一般柱下单独桩基承台板作为受弯构件，在桩的反力作用下，其正截面和钢筋配置可按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）的有关规定计算。

多桩（例如6根以上）矩形承台的弯矩计算截面取在桩边和承台厚度突变处（杯口外侧或台阶边缘），如图7-34所示，两个方向的正截面弯矩表达式分别为：

Ｍ

ｘ＝ΣＮ

i

y

i

（7-35）

Ｍ

y ＝ΣＮ

i

x

i

（7-36）

式中Ｍ

ｘ、Ｍ

y

——分别为垂直y轴和x轴方向计算截面处的弯矩设计值；

x i 、y i ——垂直y 轴和x 轴方向自桩轴线相应计算截面的距离； Ｎi ——扣除承台和其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时的第

i 桩竖向力设计值。

图7-34承台弯矩计算示意图

3)承台板的冲切验算

承台板的冲切有两种情况，分别缘起于柱底竖向力和桩顶竖向力。 （1） 柱对承台的冲切，可按下列公式计算冲切承载力，见图7-35。

[]

0)()(2h f h b F t hp ox c oy oy c ox l βαβαβ+++≤ (7-37）

∑-=i l N F F （7-38）

)2.0/(84.0+=O X O X λβ

)2.0/(84.0+=oy oy λβ

式中 L F ——扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体相应于荷载

效应基本组合和冲切力设计值，冲切破坏锥体应采用自桩边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线构成的锥体，锥体与承台底面的夹

角不小于450

；

0h ——冲切破坏锥体的有效高度；

hp β——受冲切承载力截面设计影响系数，其值按本规范第规定取值； ox β，oy β——冲切系数；

ox λ，oy λ——冲垮比，λ

ox

=αox /h 0、λ

oy

=αoy /h 0、αoy 、α

ox

为柱边或

变阶处至桩边的水平距离；当αox （αoy ）?0.2h 0时，αox （αoy ）=0.2h 0；当αox （αoy ）?h 0时，αox （αoy ）=h 0。

F ——柱跟部轴力设计值；

∑i N ——冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和。 对中低压缩性土上的承台，当承台与地基之间没有脱空现象时可根据地区经验适当减小柱下桩基础独立承台受冲切计算的承台厚度。

（2） 角桩对承台的冲切，多桩矩形承台受角桩冲切的承载力应按下列公式计

算。（图7-36）

图7-35 柱对承台冲切计算示意 图7-36 矩形承台角桩冲切计算示意

0111121)2()2(h f c c N t hp x y y x l βαβαβ??

?

???+++≤ （7-39）

???

?

??+=2.056

.011x x λβ

???

?

??+=2.056.011y y

λβ 式中 N 1——扣除承台和其上填土自重后的角桩桩顶相当于荷载效应

基本组合时的竖向力设计值；

β1x ，β1y ——角桩冲切系数；

λ1x 、λ1y ——角桩冲垮比，其值满足0.2-1.0, λ1x =α1x /h 0、λ

1y =α

1y

/h

；

c

1、c

2

——从角桩内边缘至承台外边缘的距离；

α

1x 、α

1y

——从承台底角桩内边缘引450冲切线与承台顶面或承台变阶处相交点至角桩内边缘的水平距离；

h

——承台外边缘的有效高度。

4)承台板的斜截面受剪承载力验算

一般情况下，独立桩基承台板作为受弯构件，验算斜截面受剪承载力必须考虑互相正交的两个截面；当桩基同时承受弯矩时，则应取与弯矩作用面相交的斜截面作为验算面，通常以过柱（墙）边和桩边的斜截面作为剪切破坏面，如图7-37所示。斜截面受剪承载力按下列公式验算：

Ｖ≤β

hs βf

t

ｂ

h

β=1.75/(λ+0.1)

βhs=(800/h0)1/4

式中 V——扣除承台及其上填土自重后相对于荷载效应基本组合时的斜截面的最大剪力设计值；

ｂ

——承台计算截面处的计算宽度。阶梯形承台变阶处的计算宽度、锥形承台的计算宽度应按本规范的附录确定；

h

——计算宽度处的承台有效高度；

β——剪切系数；

β

hs ——受剪切承载力截面高度影响系数，板的有效高度h

?800mm时，

h

取800mm；h

?2000mm时，h

取2000mm；

λ——计算截面的剪跨比，λ

x =α

x

/h

、λ

y

=α

y

/h

。α

x

，α

y

为柱边或

承台变阶处至x,y方向计算一排桩的水平距离，当λ?0.3

时，取λ=0.3；当λ?3时，取λ=3。

5)局部承压验算

当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。

6)承台之间的连接

（1）单桩承台、宜在两个互相垂直的方向上设置联系梁；

（2）两桩承台、宜在短方向设置联系梁；

（3）有抗震要求的柱下独立承台，宜在两个主轴方向设置联系梁；

（4）联系梁顶面宜与承台位于同一标高。联系梁的宽度不应小于250mm，梁的高度可取承台中心距的1/10-1/15；

（5）联系梁的主筋应按计算要求确定。联系梁内上下纵向钢筋直径不应小于12mm且不应少于2根，并应按受拉要求锚入承台。