桩基础课设设计范例

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基础工程课程设计

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)

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。

表1 柱底荷载效应标准组合值

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

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：30C

桩、承台混凝土强度等级：30C 2/43.1mm N f t = 钢筋强度等级：235HpB 2/210mm N f y = 钢筋强度等级：335HRB 2/300mm N f y =

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 。

三、确定单桩竖向承载力

根据公式

i sik p p pk a l q A q R ∑+=μ

根据设计资料，

Ap=0.35mx0.35m=0.1225㎡,

p μ=0.35mx4=1.4m,

i sik p

p pk a l

q

A q R ∑+=μ

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：F K=2113KN,M K=691KN.m,V=622KN;

柱底荷载效应基本组合值：F K=3750KN,M K=711KN.m,V=648KN

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：

G k=30x2x2x2.5=300 kN,

根据规范，桩数n需满足:

，

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

G k=30x1.8x2.8x2.5=378 kN,

单桩平均竖向力：

符合要求。

单桩偏心荷载下最大竖向力：

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。

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2/43.1mm N f t =, 钢筋采用：335HRB 2/300mm N f y =

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=648KN

各桩不计承台及其上土重Gk部分的净反力Ni为：最大竖向力

3、承台受弯计算及承台配筋：

（1）对Ⅰ-Ⅰ截面，垂直于X 轴方向计算截面处弯矩计算：

选用 ，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：

选用 ，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）

p t hp ox c o oy c ox l h f a a a b F ???+++?≤βββ)]()([2y 式中：

X 方向上自柱边到最近桩边的水平距离：

X 方向冲垮比：，

=0.543

X 方向冲切系数：

=1.13 Y 方向上自柱边到最近桩边的水平距离： =0.125 Y 方向冲垮比：

，取2.0=oy λ，

Y 方向冲切系数：1.2)2.02.0(84.0)2(84.0=+=+=oy oy λβ

b c=a c=0.4m,

992.0)800900(800

20009

.011=-?---

=hp β

作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值：

0)]()b ([2h f a a a t hp ox c oy oy c ox ???+++?βββ

=

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）

0111121)]2()2([h f a c a c N t hp x y y x l ?+?++?≤βββ 角桩竖向冲反力设计值：

式中：

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（当

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），

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

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）m a y 15.01=

,取 ,

抗冲切=0111121)]2()2([h f a c a c t hp x y y x ??+++βββ

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）

00h b f F t hs l ββ≤

（1） Ⅰ—Ⅰ截面的抗剪验算：

mm a 65.0x =

受剪的承载力截面高度影响系数hs β的计算：

最大剪力设计值： 抗剪切力=

符合要求

（2）Ⅱ-Ⅱ截面的抗剪验算：

mm ay 15.0=

,取 ,

346.1)0.13.0(75.1)0.1(75.1=+=+=y λβ

受剪的承载力截面高度影响系数hs β的计算：

最大剪力设计值： 抗剪切力=

符合要求

九、单桩配筋设计和计算

桩身采用C30混凝土，2/1.20mm N f c =

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%:

采用 箍筋取200@6φ，局部加密，保护层厚度为30mm.