柱下建筑桩基设计.docx

1、柱下建筑桩基设计柱下建筑桩基设计计算书一、设计资料 2二、确定桩基持力层位置 2三、确定桩型、尺寸和构造 3四、确定单桩承载力 31、单桩竖向极限承载力标准值 Quk 32、单桩竖向极限承载力特征值 Ra 33、基桩竖向极限承载力特征值 R 3五、确定桩数和布置 41、确定桩数 n 42、进行平面布置如图（ 1）所示 4六、基桩竖向承载力验算 5七、桩基水平承载力验算 5八、拟定承台尺寸及埋深 61、承台埋深 62、承台尺寸 63、确定承台厚度 6九、桩基软弱下卧层验算 7十、桩基沉降验算 81、确定桩基等效沉降系数 e 82、计算 s 8十一、承台抗冲切验算 91、柱对承台（向下）冲切 10

2、2、上台阶对承台（向下）冲切 113、角桩承台（向上）冲切 11十二、承台抗剪承载力验算 111、对变阶 A1 - A1 截面 122、对于柱边 A2 - A2 截面 13十三、承台抗弯承载力验算 131、 y 轴方向配筋 132、 x 轴方向配筋 133、验算最小配筋率 13十四、参考文献 141柱下建筑桩基设计计算书柱下建筑桩基设计计算书一、设计资料某建筑物设计地面标高为28 m ，地下水位为 24m ，柱截面尺寸见表2，拟采用桩基础型式。该柱在设计地面处承受上部结构传来的荷载设计值列于表1。自设计地面向下的地质 条件为表 1 所示表 1土层参数天然地极限侧阻力 极限端阻力土层土层底标高土

3、层厚度重度压缩模量基承载土层名称标准值标准值编号（m）（ m）（ kN/m3 ）（MPa）力（ kPa）（ kPa）（ kPa）黏土24.613.3919.36.315050淤泥质土22.911.717.02.575251黏土20.712.218.76.1150552粉质黏土19.311.419.89.216055粉土18.610.720.032170501黏土16.911.719.17.216050粉质黏土15.511.420.311.6180551黏土13.611.919.17.216050粉质黏土8.914.720.311.6180553黏土7.811.119.310200508001粉

4、质黏土5.911.920.010.821060700中砂0.91520.0372307013004砾石-0.891.820.0472808018001黏土-2.591.719.44.910035400粉质黏土-5.492.920.315.22406010001黏土-6.49119.410.922055900中砂-10.694.220.042260701500基岩上部结构传至桩基础的荷载标准值见表2表 2上部结构传至桩基础的荷载标准值轴力 (kN)剪力 (kN )弯矩 (kN m)柱截面 (mm)8200220580600mm 600mm注：荷载效应基本组合为荷载标准组合的1.35 倍。二、确定

5、桩基持力层位置应选择压缩性低、承载力高的较硬土层作为持力层；持力层应有一定的厚度，既能保证桩端进入持力层的深度要求， 又能使桩端以下有一定厚度的剩余持力层； 桩端全断面进入持力层的深度要求为：对于粘性土、粉土不宜小于 2d（ d 为桩径），砂土不宜小于 1.5d。碎石类土不宜小于 1d。根据实际工程地质条件，本设计选取中砂层作为持力层。桩端进入持力层深度为1.91m。2柱下建筑桩基设计计算书三、确定桩型、尺寸和构造根据表 1 地质条件和所选择的持力层可知，本桩基为摩擦型桩基。本设计中设计地面标高的轴力 F k8200KN , 剪力 H k =220KN , 弯矩 M k =580 KN .m

6、，应荷载较大，故选择预应力混凝土管桩桩径为 500mm ，柱截面尺寸为600mm600mm 。采用 C40混凝土 (抗压强度fc=21.1N/2 ， 抗 拉 强 度 ft=1. 8N/2）。承台采用C25 混凝土(抗压强度mmmmf c =11.9N/mm2 抗拉强度 f t =1.27N/ mm2 ）。因桩端进入持力层的深度为1.91m1.5d1.50.50.75m ，故桩端全断面进入持力层的深度满足要求。本设计中场地设计地面标高为28m ，假设桩底标高为4m ，桩顶标高为 26m ，即桩净桩长为 22m 。此外根据预制桩与承台的构造要求：桩嵌入承台内的长度 （大直径桩（ d800mm ）不

7、宜小于 100mm ，中直径桩（ 250mmd 800mm ）以及小直径桩（ d250mm ）不宜小于 50mm ），故选择预制桩进入承台内的深度为50mm ，这样桩总长为 22.05mm 。四、确定单桩承载力1、 单桩竖向极限承载力标准值 QukQukQskQpku pqsik l iqpk ApQsk0.5(1.39501.7252.2551.455 0.7 50 1.7 50 1.4 551.9504.7551.1501.9601.9170)1827.15 KNQpk13000.52 / 4255.25kNQuk 1827.15 255.25 2082.4kN2、 单桩竖向极限承载力特征

8、值 Ra根据， R aQ uk 取安全系数 K=2 ，可得 Ra =1041.2 kN 。K3、 基桩竖向极限承载力特征值 R（1）由于基桩的承载力是在单桩承载力的基础上考虑群桩效应和承台效应得到的，而群桩效应在现规范中一般不予考虑， 因此，确定基桩的承载力的关键就在于是否再考虑承台效应；（2）根据考虑承台效应的一般原则可知：因本工程为柱下独立摩擦型桩基，因此，如果桩数不少于 4 根，则应考虑承台效应；（3）根据 R RaA n Ac f ak Ac 及 Acnps可知：为确定 R，必须事先知道桩基的桩数 n或者桩的平面布置，但这又与R有关。为此，桩数n 大致可按下述方法预估：（A）首先不考虑

9、承台效应，即认为RR a ；（ B）因按中心受压桩基计算桩数nF k G k时 G k3， d 为承RGAd ( G 20KN / m台埋深， A 为承台底面积 ) 时 A 也与桩数 n 或者桩的平面布置，因此，可先仅考虑F k ，将得3柱下建筑桩基设计计算书到的桩数扩大5 10 用 于 考 虑 G k 。 对 本 设 计 ， 因 F k =8200kN ， 故F k82007.88 ， n2 =(1.05 1.1)n1=8.27 8.66 ，故可取 n2 9 。n11041.2R（C）因本工程为偏心受压桩基( 作用在承台底面处的弯矩M k =580+2202=1020KN.m ），因此，还应

10、根据偏心情况将中心受压时的桩数扩大(1020)。即。但是因为考虑承台效应时R 增加、桩数 n 减小，故 n 可取 9n = ( 1 . 1 n1 . 2 ) = 9 . 9 1 0 . 82根。（D）进行平面布置：基桩间距 s 取 4d 。此外， 因规范规定 “承台边缘至边桩中心的距离不宜小于桩的直径a或边长，且边缘挑出部分不应小于 150mm ”，故桩基平面布置如下图 1 示。（E）确定考虑承台效应的基桩承载力特征值R当 n=9 时： A55252而Apsd 23.140.520.196m2m44AcAn A ps259 0.196 =2.58m2 ；取桩中心间距 Sa=4d ，承台宽度 B

11、c=5m ，桩n9长 l=22.05m， Bc/l=0.2270.4，故查表8.16 有c=0.14 。 承 台 下1 承台宽度为2Bc/2=5/2=2.5m5m，该深度内 土层地 基承载力特征值为1.39150+1.1175f ak=2.5=117KPa 。此时有RRacfak Ac =1041.2+0.141172.58=1083.46KN五、确定桩数和布置1、确定桩数 n前面已初步确定了桩数n （ 9 或 10 根）并进行了布置。现再考虑承台及其上方填土自重Gk及弯矩 M作用条件下的桩数。 当 n=9时：k205521000中心受压时KNGG AdnF k G k8200100010%2

12、0%），R8.49 ，考虑弯矩作用时再增大（1083.46即 (1.11.2)n=9.3310.19 可取 n10故理论上应取 n10 ，但为了减小造价并方便布桩，暂取n9 计算，若验算不满足要求再取n 102、 进行平面布置如图（ 1）所示4柱下建筑桩基设计计算书六、基桩竖向承载力验算GkG Ad205521000KNF k8200 KN轴心受压： N kF kG k8200 10001083.46KN 满足要求n91022 KN偏 心受压时：M yk= M kH k.d580220 2 1020KN .m xmax 2.0m223 222m4xiNk maxFkGkM y kxmaxnxi

13、2=1022+(1020 2)/24=1107KN1.2R=1.2 1083.46=1300KN 满足要求七、桩基水平承载力验算5柱下建筑桩基设计计算书单桩水平力 H ikH k=220/9=24.44KN C40混凝土弹性模量是3.25 10 4 MPa ，钢筋弹性n2.05模量取 2.0105MPa ，则E =104 =6.153.2510W0d d 22( E1)gd02 =W00.50.5 22(6.151) 1%0.422 =0.013 m33232W 0D 0W 0D 0 1.3 107420 = 2.7394I 0 =2210 mm2桩的水平变形系数 5mb0EI式中： m 桩侧

14、水平抗力系数的比例系数b0 桩身的计算宽度（ m ）其中：圆形桩：当直径d1mb00.9 ( 1d. 50. 5)当直径 d1mb00.9d(1 )52010610 1211253/ mm故7.54131.86 1010EI0.853.25104 2.731097.541013N.mm2Rha0.753EI= Rha 0.753EI0.7549.543 7.5410130a0a2.44110 1490KNxx所以 H ikhRha （h 为群桩效应综合系数）八、拟定承台尺寸及埋深1、承台埋深承台地面标高在 26.00m处，故承台埋深d28262m 600mm 满足要求2、 承台尺寸承台的底面尺

15、寸可通过对桩的平面布置确定(如见图 1)，而立面尺寸确定时应通盘考虑多项因素：主要有根据基础埋深最小原则，承台顶面距离地面的距离不小于500 mm；承台厚度不小于300 400mm，埋深不应小于600 mm；钢筋保护层厚度，有混凝土垫层时不应小于 50 mm，无混凝土垫层时不应小于70 mm；桩嵌入承台深度不应小于100 mm（大直径桩）或 50mm（中等直径桩和小直径桩）3、 确定承台厚度本设计中， 首先确定承台内钢筋保护层厚度为70mm ，嵌入承台深度50 mm。此外沿 x 或 y方向角桩顶内边缘至柱边的水平距离a0 x 为桩顶中心至柱边的水平距离x 方向柱边长的一 半圆 桩 等 效 为

16、方 桩 时 x方向桩边长的一半。本设计中6柱下建筑桩基设计计算书a0 x0.60.80.5（2.0 0.3）221.2m故 承 台 深 度 必 须 大 于 等 于 1.5 m ， 现 取 1.5m ， 则 承 台 距 地 面 高 度d28 26 1.20.8m500mm。由于承台厚度 1.5 m 较大，为降低造价，可将承台分阶，本设计中将承台分为2 阶。如下图（ 2）所示图（ 2）九、桩基软弱下卧层验算规范 规定：桩距sad1 的36且桩端以下受力范围内存在承载力低于桩端持力层承载力非端承型桩要进行软弱下卧层的验算。本设计中sa =4d 6d，持力层为厚度 5 m ，天然承载力为 230 KP

17、a 的中砂层以及厚度为1.8 m ，天然承载力为280 KPa 的砾石层 4，其下有厚 1.7 m ，天然承载力为100 KPa 的粘土、 厚 2.9m ，天然承载力为240 KPa 的粉质粘土、厚 1 m ，天然承载力为220 KPa 的粘土、厚4.2 m ，天然承载力为2600 KPa 的中砂。7柱下建筑桩基设计计算书经分析可知无需进行桩基软弱下卧层验算。十、桩基沉降验算因桩基底面为矩形桩，因此桩基中点沉降量可以按照下式计算Se SSS iSi p0zi izi 1 i 1Esi1、 确定桩基等效沉降系数 e因Sa/d=4， l / d =22.05/0.5=44.1 ，Lc/Bc=5/5

18、=1 ，利用指导书附录当l / d =40 时 C0=0.044；当 l / d =50 时 C0=0.036 ，由此可知，当 C0=0.036+(0.044-0.036)(50-44.1)/(50-40)=0.041当l / d =40 时 C1=1.555；当 l / d =50 时 C1=1.636 ，由此可知，当 C1=1.555+(1.636-1.555)(44.1-40)/(50-40)=1.588当l / d =40 时 C2=8.261，当 l / d =50 时 C2=9.648 ，由此可知，当 C2=8.261+(9.648-8.261)(44.1-40)/(50-40)=

19、8.830由于本桩基是均匀布置，短边桩数 nb =3 ，故 e为3及线性内插，有l / d =44.1 时l / d =44.1 时l / d =44.1 时eC0nb10.041310.208C1( nb1) C21.588(31) 8.8302、 计算 s由于作用在基桩上的荷载效应是准永久组合下的，本设计取荷载标准组合的1.35 倍； p0近似取承台底面下的平均附加压力。p0 p d( FkGk ) 19.32.0(8200205 52)19.32.0A55采用角点法。注意到L c=B c=5m，0.5L c/ 0.5B c=2.5/2.5=1 ，计算过程见下表：沉降量计算zz / b土层(b=izi izii - zi 1i 1(m)Bc/2=2.5)000.2540中砂520.17463.4923.49244砾石6.82.720.14613.9740.48241粘土8.53.40.12564.2500.2764粉质粘土11.44.560.10074.5920.34241粘土12.44.960.09414.6670.0754中砂16.66.640