桩基础设计1 设计资料1.1 工程名称：上海＊＊重型机械厂机加工车间1.2 工程概况：单层工业厂房，单跨，跨度24米，柱距6迷（图１）图（1）起重量75Q t =吊车二台；单层排架结构，预制柱截面600⨯1200mm 。

作用于基础顶面荷载为：第一组 N max =3900KN 第二组 N=3300KN M=185KN.m M max =250KN.m Q=60KN Q=72KN 外墙1砖，N 1=460KN 。

预制基础梁，高450mm 。

1.3 地质资料：底下水在天然地面下2.0m 处。

室内外地面差0.20m 。

室外设计地面标高与天然地面一致。

桩身采用30C 混凝土，钢筋采用HRB335级钢筋，承台采用20C 混凝土，钢筋采用HPB235，垫层采用10C 素混凝土，100mm 厚。

采用钢筋混凝土预制桩，桩的截面尺寸选用400mm ⨯400mm ，桩基有效长度18.7m ，桩顶嵌入承台0.1米，实际桩长18.8米，桩分为持力层，桩端全截面进入持力层1.0m ，承台埋深1.8米。

承台梁截面尺寸为240mm ⨯450mm 。

见图（2）图（2）桩基及土层分布示意图3 桩基设计3.1 按经验公式确定单桩承载力 单桩竖向极限承载力标准值 UK SK PK pQ Q Q u =+=sik ipk p ql q A +=∑240.5(45 1.257.433 5.733 5.1552 1.047)12000.5⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=1907.1KN 竖向承载力设计值 //SK S PK P R Q Q γγ=+1.65S P γγ==则 SK R=Q /1.65/1.65PK Q +=1158KN 3.2 确定桩的数量，排列及承台面积尺寸 3.2.1初步确定桩数按最大轴力组合的荷载 max 39004604360N KN =+= max 185193.2378.2.M KN m =+= 60Q KN = .F n R μ≥=max .N Rμ=43601.11158⨯=4.3(根)取n=5 桩距3a S d ≥。

桩位平面布置见图（3），承台底面尺寸4.0m ⨯4.0m.1500150********500150********+0.000--0.200YX图（3） 五桩基础 4 桩顶作用效应验算 五桩承台设承台厚度为1m ，荷载作用于承台顶面处，本工程安全等级为二级，建筑物重要系数1.0γ=，承台平均埋深d=1(2.0 1.8) 1.92+=m4.1 按最大轴力控制的受力验算作用在承台底型心处的竖向力 ：436020 4.0 4.0 1.9 1.25089.6F G KN +=+⨯⨯⨯⨯= 作用在承台底型心处的弯矩： 378.2601438.2.M KN m =+⨯=∑桩顶受力 max max min2.iM y F G Nn y +=±∑∑ 25089.6438.2 1.554 1.5⨯=±⨯ =1017.9273.03±KN max 1090.95N KN =， min 944.89N KN = 1017.92F GN K n+== max 1.01090.95 1.21389.6N R KNγ=⨯<=min 0N γ>1.01017.921158N R γ=⨯<=KN 满足要求 4.2 按最大弯矩控制的受力验算作用在承台底型心处的弯矩max M 组合： 3760F KN = max 443.2.M KN m = 72Q KN =443.2721515.2M =+⨯=∑KN桩顶受力max maxmin 22.3760729.6515.2 1.554 1.5iM y F G N n y ++⨯=±=±⨯∑∑KN max 879.9285.87983.79N KN =+= min 897.9285.87812.05N =-=KN 812.05F GN KN n+== max 1.0983.791983.79 1.21389.6N R KN γ=⨯=<= 1.0897.92897.921158N R KN γ=⨯=<=min 0N γ> 满足要求5 桩基水平承载力验算5..1 桩基桩顶水平荷载设计值当最大轴力控制时： 60125i Q H KN n === 当最大轴力控制时： 7214.45i Q H KN n ===5.2 桩的水平变形系数415 4.5 5.3110mb mm EI α--===⨯ 查<<建筑桩基技术规范>>其中6621224.510 4.510.10Nm N mm mm -⨯==⨯，对于钢筋混凝土桩 0.85c EI E I =，c E 为混凝土弹性模量423.010.c E N mm =⨯， 3394500500 5.21101212bh I mm ⨯===⨯435.311018.7109.934h α-=⨯⨯⨯=>取h α=4.0，查得0.94x ν=，取10a mm χ=34349(4.7010)0.85 3.010 5.2110100.94h a x EI R αχν-⨯⨯⨯⨯⨯⨯==⨯=211.61KN5.3 群桩效应综合系数 0.866 3.10a S d === 122,2n n ==20.0150.4512()0.7170.150.10 1.9n a i S d n n η+==++ /262312 4.51010500010000.1332222211.6110a c c l h m B h n n R χη-⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯r η-桩顶约束效应系数 2.07r η=/c B -承台受X 侧力向土一边的计算宽度，/1 4.01 5.0c c B B m =+=+=c h -承台高度(1)m0,0ck c c ck c q p q A η=== 0b η∴=0.717 2.070.133 1.617h i r l b ηηηηη=++=⨯+= 1.07272i H KN γ=⨯=1.617211.61342.17h h R KN η=⨯= 342.17i h h H R KN γη<= 满足要求 6 桩基沉降验算6.1实体基础的计算简图（4） 6.2桩穿过土层的内摩擦角加权平均值/(8.65 1.8)13 5.710 5.1512 1.0116.85 5.7 5.151φ-⨯+⨯+⨯+⨯=+++=11.7扩散角/2.93,tan 0.0514φαα===边框的外围之间的尺寸 3.5 3.5m m ⨯等待实体基础底边长 3.5218.70.051 5.407a =+⨯⨯=m 等待实体基础底面宽 3.5218.70.051 5.407b =+⨯⨯=m 6.3 实体自重标准值 0.25.407 5.407(2010)(18.7 1.8)6022.542K G KN =⨯⨯-⨯++= 设计值 1.2 1.26022.547117.05K G G KN ==⨯=max 43606022.541.3320.785.407 5.407K N G P KPa A ++===⨯桩尖平面处土的自重力0.2(1.25)18.70.7517.90.57.9 6.15(17.910) 5.7(17.110) 5.15(18.710)2cz σ=+⨯+⨯+⨯+⨯-+⨯-+⨯- 1(17.710)184.18KPa +⨯-= 计算基地附加应力320.72184.18136.54cz p p KPa σ=-=-= 6.4 确定沉降计算深度n Z(2.50.4ln ) 5.407(2.50.4ln 5.407)9.87n Z b b =-=⨯-=m 取10n Z =m 6.5 沉降计算求α 使用《土力学与地基基础》，因为它是角点下平均附加应力系数，而所计算的则为基础中点下的沉降量，因此查表时应用“角点法”即将基础分为4快相同的小面积，查表是按bL =b2L 2，Z L 查，查得的平均附加应力系数应乘以4。

n Z 校核根据规范规定，先用表4.6《土力学与地基基础》定下0.8Z m ∆=，计算出 5.82n S m ∆=除以260.04i S mm ∆=∑，得0.022〈0.025，表明：10n Z m =符合要求。

1111()989.63632.48105.922.5989.63632.48105.92()()[]2.5 2.5 2.5i i i i i iiii i iiA P z z ES MPa Az z P ES ES αααα-----++====-++∑∑∑∑查表4.5《土力学与地基基础》得 1.1ψ=s ，基础最终沉降量 1.1260.04286.04s i S S mm ψ=∆=⨯=∑满足沉降要求0.3166iiP ES ES =桩端平面以下受力层范围内不存在软弱下卧层，因此无需验算 8 桩身结构设计计算长分别为10m, 8.8m,采用单点吊立的强度计算进行桩身配筋设计，吊点位置在距桩顶，桩平面0.293L 处起吊时桩身最大正M max =0.0429kqL 2其中K=1.3,q=0.52⨯25⨯1.2=7.5KN/m 2,采用混凝土强度C30钢筋选用HRB335级, 8.1下段桩L=10mM max =0.0429⨯1.3⨯7.5⨯102=41.83KN.m 面有效高度 50040460h mm =-=622141.83100.02761.014.3500460s c M f bh αα⨯===⨯⨯⨯ 110.0270.518b ξξ===<= 21 1.014.30.0276500460296.05300c s y f A bh mm f αξ⨯==⨯⨯⨯= 选用218φ钢筋,因此整个截面主筋418φ2(1018)s A mm =其配筋率min 10180.44%0.4%500500ρρ==>=⨯.桩身强度验算() 1.0(1.014.35004603001018)3594.41158c c y S f A f A KN R KN ϕψ+=⨯⨯⨯+⨯=>= 8.2 对上段桩(L=8.8米)进行配筋验算M max =0.0429⨯1.3⨯0.52⨯25⨯1.2⨯8.8. 2=32.39KN.m6221032.39100.0211.014.3500460s c M f bh αα⨯===⨯⨯⨯110.021ξ===210.14.30.021*********.23300s A mm ⨯=⨯⨯⨯=选用118φ整个截面选用218φ2(508.5)s A mm =配筋率min 508.50.22%0.4%500460ρρ==<=⨯不满足构造,所以选用418φ钢筋min 10180.44%0.4%500500ρρ==>=⨯桩身强度验算() 1.0(1.014.35004603001018)3594.41158c c y S f A f A KN R KN ϕψ+=⨯⨯⨯+⨯=>= 其他构造钢筋见施工图. 9 承台的设计计算承台混凝土强度等级采用C20 五桩承台桩顶最大反力max 1090.95N KN =，平均反力1017.92N KN = 桩顶的净反力1017.92872n GN KN n =-= max max 945.03n GN N KN n=-=9.1 柱对承台的冲切 见图(5)4000950750I I600,1200c c b mm h mm == 950,650x y a mm a mm ==承台厚度为1m ，计算截面处的有效高度.1.5 1.5396000.72311044360c l n f A KN β=⨯⨯⨯=>100010035865h mm =--= 冲切比 0.950.9820.865x x a h λ=== 0.650.750.865y y a hλ===冲切系数 0.720.720.6090.20.9820.2x x αλ===++0.720.720.7580.20.750.2y y αλ===++冲切设计值 44608923568l t F F Q KN =-=-=∑2[()()]2[0.609(0.60.65)0.65(0.609 1.2)]11000.865Xc y y c x t b a h a f h αα+++=+++⨯⨯03686.3 1.034883488L KN E KNγ=>=⨯=9.2 角桩对承台的冲切1112,,750x x x x a a c c mm λλ====110.480.480.5060.20.9820.2x x αλ===++110.480.480.5050.20.750.2y y αλ===++01120100.650.506[()()][0.506(0.75)0.65(0.75)]11000.8652222y xx y t a c a c f h αα+++=+++⨯⨯0max 1137.89 1.0872872KN N KN γ=>=⨯=9.3 承台受剪切承载力计算（斜截面抗剪计算）计算截面I -I 截面有效高度865h mm =,截面的计算宽度3200b mm =，混凝土轴心抗压强度29.6/9600c f N mm KPa ==，该计算截面上的最大剪力设计值max 22945.031890.06n V N KN ==⨯= ，剪跨比与以上冲跨比相同故对I -I 斜截面 0.982(0.2 1.0x x λλ==介于之间） 故剪切系数 0.120.120.0940.30.9820.3βλ===++0.0949600 4.00.8653122.301890.06c f b h KN V KN βγ=⨯⨯⨯=>= 满足要求II -II 斜截面λ按０.2计，其受剪切承载力更大故无须验算9.4 承台受弯承载力计算2945.03 1.32457.08.y i i M N x KN m ==⨯⨯=∑622457.081010520.570.90.9300865yS y M A mm f h ⨯===⨯⨯选用2822φ，210640S A mm =沿平行X 轴方向均匀布置`28720.91569.6.x i i M N y KN m ==⨯⨯=∑621569.6106720.620.90.9300865x S y M A mm f h ⨯===⨯⨯选用钢2022φ筋，27600S A mm =沿平行于Y 轴方向布置 9.5 承台局部受压计算20.6 1.20.72z A m =⨯=，混凝土局部受压净2.0.72l n z A A m ==面积，计算面积 230.6(1.220.6)1.82.4 4.32b A m=⨯⨯+⨯=⨯=混凝土局部受压时强度提高系数2.45β=== .1.5 1.5 2.4596000.72254014360c l n f A KN KN β=⨯⨯⨯=> 满足要求。