地基基础设计Word格式.docx
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10）.桩身构造设计……………………………………………………………….…..8
5.估算B.C轴线柱下桩数………………………………………………………....9
1）.桩数估算………………………………………………………………………...9
2）.承台平面尺寸确定……………………………………………………………...9
6.参考文献………………………………………………………………………...10
基础工程课程设计
1.设计题目
本次课程实际题目：
2.设计荷载
题号：
14号设计B轴柱下桩基，A,C,D轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数
（1）柱底荷载效应标准组合值如下。
轴荷载：
Fk=1870kNMk=205kN.MVk=139kN
Fk=2160kNMk=204kN.MVk=149kN
Fk=2080kNMk=213kN.MVk=134kN
Fk=2000kNMk=263kN.MVk=141kN
（3）柱底荷载效应基本组合值如下。
F=2320kNM=215kN.MV=181kN
F=3310kNM=214kN.MV=166kN
F=2780kNM=238kN.MV=174kN
Fk=2803kNMk=222kN.MVk=174kN
3.设计资料
1）.地形
拟建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。
2）.工程地质条件
自上而下土层依次如下：
1号土层：
素填土，厚度1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak=95kPa。
2号土层：
淤泥质土，厚度3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa。
3号土层：
粉砂，厚度6.6m，稍密，承载力特征值fak=110kPa。
4号土层：
粉质粘土，厚度4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa。
5号土层：
粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值fak=280kPa。
3）.岩土设计技术参数
表1地基岩土物理力学参数
土层编号
土的名称
孔隙比
e
含水量
W（%）
液性指数
Il
标准灌入锤击数
N（次）
压缩模量
Es
①
素填土
-
5.0
②
淤泥质土
1.04
62.4
1.08
3.8
③
粉砂
0.81
27.6
14
7.5
④
粉质粘土
0.79
31.2
0.74
9.2
⑤
粉砂层
0.58
31
16.8
表2桩的极限侧阻力标准值qsk
桩的侧阻力qsk
桩的端阻力qpk
1
22
2
28
3
45
4
60
900
6
75
2400
4）.水文地质条件
1．拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。
2．地下水位深度：
位于地表下2.5m。
5）.场地条件
建筑物所处场地抗震设防烈度７度，场地内无液化砂土，粉土。
6）.上部结构资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土结构，长30m，宽9.6m。
室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。
柱截面尺寸均为400×
400，横向承重，柱网布置如图1所示。
４．预制桩基设计
建筑物基础设计方案采用混凝土预制桩，具体设计方案如下：
室外地坪标高为-0.45m,自然地面标高同室外地坪标高。
该建筑桩基属丙级建筑基桩，拟采用截面为直径400mm的混凝土预制圆桩，以
号土层粉质粘土为持力层，桩尖深入1.6m，设计桩长14.4m，初步设计承台高0.8m，承台底面埋置深度-1.60m，桩顶伸入承台50mm。
1）.单桩承载力计算
根据以上设计，桩顶标高为-1.6m，桩底标高为-16m，桩长14.4m。
单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：
Quk=Qsk+Qpk=up∑qsikli+Apqpk
由于
Qsk=3.14×
0.4×
（3.2×
28+6.6×
45+4.2×
60+0.4×
75）=839.76kN
Qpk=3.14×
0.2×
900=113.04kN
则Quk=839.76+113.04=952.8kN
2）.桩基竖向承载力特征值
承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑成太土效应取ηc=0，则有
R=Ra=
=952.8/2=476.4kN
根据上部荷载初步估计粧数为n=1.1*
=2376/476.4=4.99
取设计桩数为6根。
3）.桩基竖向承载力验算
根据《建筑桩基技术规范》，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应标准组合值。
由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土，因此不进行地震效应的承载力验算。
根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台，取承台变长为2.0m×
2.0m，矩形布桩，桩中心距取3.0d，则s=3×
400=1200mm，取s=1200mm，桩心距承台边缘为400mm。
承台及其上土壤的总重为Gk=3.2×
2.0×
1.6×
20=204.8kN
计算时取荷载的标准组合，则
Qk=
=（2160+204.8）/6=394.13﹤R（=476.4）
Qkmax=Qk+
=394.13+（204+149×
1.6）×
0.6/（6×
0.6×
0.6）=394.13+122.89=517.02
Qkmin=Qk-
=394.13-122.89=258.44
因此
Qkmax=517.02＜1.2R（=1.2*476.4=571.68）
Qkmin=258.44＞0
满足设计要求,故初步设计是合理的。
⏹4）.承台设计
根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸3.2×
2.0m，预估承台厚0.6m，承台选用等级为C40的混凝土，混凝土的抗拉强度为ƒt=1.71N/mm2，抗压强度为ƒc=19.1N/mm2；
承台钢筋选用HRB335级钢筋，ƒy=300N/mm2.
承台内力计算：
承台的内力计算采用荷载效应组合设计值，则基桩净反力设计值为
Qmax=
+
=3310/6+（214+166×
0.6/6×
0.6=684.89Qmin=
=3310/6-133.22=418.45kN
N=
=3310/6=551.67kN
⏹5）.承台厚度及受冲切承载力验算
为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，初步设计厚度0.8m，承台底保护层厚度80mm，则h0=800-80=720mm。
分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。
（1）.柱的向下冲切验算
承台受桩冲切的承载力应满足下式：
Fl≤2{β0x（bc+aoy）+βoy（ac+aox）}βhpƒth0
式中：
aox=0.24λox=aox/h0=0.33β0x=0.84/（0.2+λox）=1.58aoy=0.84
λoy=aoy/h0=1.0β0y=0.84/（0.2+λoy）=0.70bc=ac=0.4mβhp=1.0
2{β0x（bc+aoy）+βoy（bc+aox）}βhpƒth0
=2×
{1.58×
（0.4+0.84）+0.7×
（0.4+0.24）}×
1×
1710×
0.72
=5927.49kN＞Fl（=3310kN）
故厚度为0.6m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
（2）.角桩的冲切验算
承台受角桩的承载力应满足下式：
N/≤{β1x（c2+
）+β1y（c1+
）}βhpƒth0
由于Nl=Nmax=551.67kN，从角桩内边缘至承台边缘距离为
c1=c2=0.6ma1x=0.24ma1y=0.84mλ1x=
=0.24/0.72=0.33λ1y=
=1.0β1x=
=0.56/（0.33+0.2）=1.06β1y=
=0.47
抗冲切力={β1x（c2+
）}βhpƒth0=1747.81kN＞N,ma（=551.67kN）
故厚度为0.8m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。
6）.承台受剪承载力验算
承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，剪切力V必须不大于抗剪切力，即满足:
V≤βhsβƒtbh0,对于I-I截面：
A1x=0.24mλx=
=0.24/0.72=0.33β=1.75/λ+1=1.31
βhs=（800/h0）1/4=1.03b=2.0mV=2×
551.67=1103.34kN
抗剪切力=1.03×
1.31×
0.72=3322.52kN>
1103.34N
故满足抗剪切要求。
对于II-II截面：
a1y=0.84mλy=0.84/0.52=1.0β=1.75/λ+1=0.86
βhs=（800/h0）1/4=1.03b=3.2mV=3×
551.67=1655.01kN
1.710×
3.2×
0.72=4058.04kN>
1655.01kN
⏹7）.承台受弯承载力计算
承台计算截面弯矩如下:
对于I-I截面，取基桩净反力最大值N/max=551.67进行计算，则
xi=600-200=400mm=0.4mMy=∑Nixi=2×
551.67×
0.4=441.34kN.mAsl=
=441.3×
106/（0.9×
300×
720）=2270mm2
因此，承台x轴方向选用三级钢筋6@200，钢筋数为n=2000/200+1=11
取，11
6@200实际钢筋As=3102mm2，满足要求。
对于II-II截面，取基桩净反力平均值N=551.67进行计算，此时
xi=1200-200=1000mm=1m
则Mx=∑Niyi=3×
1=1655.01kN.m
As=
=1655.01×
720）=8513.42mm2
因此，承台y轴方向选用三级直径
25@110，钢筋根数为n=2000/110+1=19，
取19根三级直径
25@110，实际钢筋As=8524mm2，满足要求。
⏹8）.承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.8m，与承台平齐，根据构造要求，梁宽250mm，梁高400mm，梁内主筋上下共四根一级钢筋直径12通长配筋，箍筋采用一级钢筋直径为8间距为200.承台底做100mm厚C10混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。
⏹9）.桩身结构设计
预制桩的桩身混凝土强度等级选用C40，钢筋选用HRB335级。
根据《建筑桩基技术规范》，桩顶轴向压力应符合下列规定：
Nmax≤φψcƒcaps
Nmax=
=（3310+204.8）/6+（214+166×
0.2/6×
0.04=573+399.67=972.67KN
计算桩基轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数φ=1；
对于预制桩，基桩施工工艺系数ψc=0.85；
C40级混凝土，ƒc=19.1N/mm2，则
ΦψcƒcA=1×
0.85×
19.1×
106×
0.42
=2597.6kN＞Nmax（=972.67kN）
故桩身轴向承载力满足要求。
10）.桩身构造设计
了桩身按构造要求配筋，选用8根直径为14的HRB335级钢筋通长配筋；
箍筋选用直径为6的HPB300级钢筋，间距200mm，距桩顶2m范围内间距50mm，距桩顶2-4m范围内间距100mm。
采用打入法沉桩，桩顶设置三层直径为6，间距为50mm的钢筋网，桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50mm，桩身主筋混凝土保护层厚30mm。
11）.吊装验算
由于桩的长度不大，桩身吊装时采用二点起吊，起吊点距桩两端距离为
a=0.207L=0.207×
14.4=2.981m
则吊起时桩身最大弯矩为
Ml=0.0214kql2=0.0214×
1.2×
（0.42×
25）×
14.42=21.30kN.m
桩身配筋验算；
混凝土采用C40级，钢筋采用HRB335级，则ƒc=19.1N/mm2，ƒy=300N/mm2，由于b=400mm，h0=400-40=360mm，每边配3根直径为14的三级钢筋,As=461N/mm2，则
X=fyAS/α1ƒcb=（300×
461）/（1.0×
400）=18.10mm
Mu=α1ƒcbx（h0-
）
=1.0×
400×
18.10×
（360-18.10/2）
=48.53×
106N.mm
=48.53kN.m
所以Mu＞Ml
故桩身配筋满足吊装要求。
5.估算A.C.D轴线柱下粧数
1）.桩数估算
轴柱下荷载标准组合值为Fk=1870kNMk=205kNVk=139kN
根据
轴下荷载初步估算
轴柱下根数，
n=
=1870/476.4=4.08取n=5
则
轴下设计桩数为5根。
轴柱下荷载标准组合值为Fk=2080kNMk=213kNVk=134kN
=2080/476.4=4.5取n=5
则轴
下设计桩数为5根。
轴柱下荷载标准组合值为Fk=2000kNMk=263kNVk=141kN
=2000/476.4=4.3取n=5
6.参考文献
（1）《基础工程学》（第二版）陈国兴，樊良本等，中国水利水电出版社，2013.
（2）《建筑地基基础规范技术规范》GB50007-2002.
（3）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）.
（4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）.
（5）《预应力混凝土管桩基础技术规程》DGJ/TJ109-2010.
（6）《预应力混凝土管桩》国家建筑标准设计图集10G409.
（7）《钢筋混凝土承台设计规程》CECS88:
97
设计说明：
1.图中单位未作说明均以mm计。
2.根据工程地质报告，该工程采用预制桩基，
号土粉质粘土作为持力层，采用400mm×
400mm钢筋混凝土预制圆桩，设计桩长11m，桩尖进入持力层不低于1.2m，单桩竖向极限承载力标准值Quk=689.04kN，基桩承载力特征值R=344.52kN。
3.材料、混凝土：
C40级钢筋，承台及预制桩纵向钢筋为HRB335级，预制桩箍筋为HPB300级。
4.保护层：
承台80mm，预制桩30mm。
5.承台下做100mm厚C10混凝土垫层，出承台边100mm。
桩顶嵌入承台50mm
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