桩基础课程设计题目：某机械厂粗加工车间桩基设计指导教师： ******* 班级： ******* 姓名： ******* 学号： ******* 组别： *******建筑工程学院2014年 6 月 2 日某机械加工车间桩基设计一、设计资料1、某机械粗加工车间上部结构（柱子300×400mm2)传至基础顶面的最大荷载为：轴力F k=2500KN，弯矩M k=300KN.m，剪力H k=30KN。
2、工程地质勘察报告中指出：地基土的工程地质条件。
（1）地形、地貌：该场地原建有平房两幢（现已拆除），场地地形平坦，相对高度不足1m。
位于黄河泛滥平原，冲洪积形式，表层覆盖有少量植被和杂填土。
地层岩性：根据钻探编录，室试验和标准贯入试验将场地所揭露的地层分为六层。
其岩性自上而下为：表土、软而可塑粉质粘土、软塑粘土、流塑淤泥质粘土、软塑粉土、同一硬度粉质粘土，现分述如下：A、表土：以橘黄色粉土为主，局部为杂填土，含植物根、砖渣等，分布场地表面，厚度约0.3m（因为有高低之分，所以以剖面为准），据目测有机含量不高。
可塑、湿、中－压缩性B、软可塑粉质粘土：褐黄色，褐灰色，含少量的铁质浸染和结核，含植物根，腐殖根，厚度约为2m，全区均有分布。
软－流塑、湿－饱和、高－中压缩性C、软塑粘土：褐色，含少量的生物碎屑及铁质结核，厚度约为2.5m，分布于全区。
软－流塑、饱和、高－中压缩性D、流塑淤泥质粘土：呈黑灰色，含多量的有机质，有臭味夹有薄层粉砂或细砂，偶见贝壳，为三角洲冲积物。
厚度约为5m。
软塑、饱和E、软塑粉土：褐黄色，灰黄色，含砂质团块，自上而下颜色逐渐变深，有淡臭味，含少量的生物碎屑，云母片，该层厚约4.2m,区均有分布。
（大于5d 可做持力层但需考虑。
）软－流塑、饱和、中等压缩性F、同一硬度粉质粘土：呈棕红色，有紫红色和白色斑点，层厚很深。
硬塑、稍湿（2）水文地质条件：据外业施工期间，测得地下水埋深约为0.5m其类型属于潜水，地下水流向自东北向西南。
由于现在是枯水季节，到丰水期时，地下水位还会上涨约0.2m，场地局部会渗出地表。
据邻近资料判断，该水不具侵蚀性。
3、地基土的工程地质性质评价场地地层分布比较稳定，从水平方向上变化不大，垂直方向上变化有规律，因为地下水位较高，使地基（2）（3）（4）（5）层均为饱和状，呈软－流塑状态，地基强度较低，变形值高。
4、结论与建议(1) 根据建筑物的情况，从经济、实用上考虑可采用柱下十字交叉梁基础或桩基础，但应特别注意承载力不足补偿和减少沉降值问题，建议建筑设计部门根据建筑物实际情况定酌。
第一层表土因其不均匀且厚度较小，本次勘察未加评价。
(2) 因场地地基土的变形值高，主要持力层呈软－流塑状，建议建筑物的上部结构在设计时应考虑与基础的共同工作，避免造成建筑物的不均匀沉降。
(3) 地下水埋深0.5m左右，丰水期还会上升。
但其对基础无侵蚀性。
(4) 由于场地地基土粘粒含量较高，一般在60%以上，因此，不考虑其地震液化性。
(5) 根据市地震小区划分规定，该建筑物地震烈度按6度设防。
5、土层名称及厚度如下图所示，地下水位为-0.50m。
附表：土的物理力学性质指标表二、设计过程1、确定桩形、截面根据结构类型和层数，荷载情况、地质条件和施工能力等，选择预制桩，其截面尺寸为400⨯400mm2。
2、选择桩长选择桩长即选择合适的持力层。
选择承台埋深1.5m。
桩长＝桩顶进入承台+中间段+桩端进入持力层厚+桩尖。
桩顶应嵌入承台一定长度，对中等直径桩宜大于等于50mm，以保证群桩与承台之间连接的整体性。
暂取桩顶进入承台的长度为50mm。
选择地基土的土层为同一硬度粉质粘土，因为桩端进入持力层深度（1-3倍桩径时，粘性土、粉土大于等于2d；持力层较厚时，粉土、粘性土为2~6d）。
取桩端进入持力层厚度： 3.375d=3.375⨯400mm=1.35m中间段： h1= 14.50-1.50=13.00m桩尖：（1.3-1.5）b=（0.52~0.6）m ,取0.6m初估算： 桩长L=0.05+13.00+1.35+0.6=15.00m`3、初步设定承台的地面标高，承台底面面积，选择桩和承台的混凝土强度等级承台高度 1.0m ，钢筋保护层厚度35mm 。
由于地下水位离地表0.5m ，为了使地下水位对承台没有影响，且根据《地基基础规》要求≥600mm,故选择承台埋深1.5m,即底面标高为-1.50m 。
承台有效高度为h 0=1.0-0.035=0.965m ，承台底面定为3.2m ⨯3.2m 。
为便于施工，桩和承台的混凝土强度等级均取C30。
4、确定单桩承载力KNl q u A q R isia p p pa 70.658 1.35)3704.319.35.1012.52.5019.21.10(200.440.414502a =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯+⨯=+=∑5、确定桩数根。
根，暂取593.470.658)8.2042500(2.1)(2.18.204.012.3.23105.12.32.320a k =+⨯=+≥=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=-=R G F n KNAh Ad G k w w G K γγ6、桩的平面布置初选承台尺寸桩距：取桩距s=（3-4）⨯d=（1.2-1.6）m,取s=1.2m 承台边长：a=1.2+1.2+0.4+0.4=3.2m 则桩的布置图如下图所示：7、单桩承载力验算 轴心受压时：KNR KN n G F Q a k k k 70.65896.54058.2042500=<=+=+=偏心受压时：22max min 2.142.1).0130300(96.540⨯⨯⨯+±=±=∑ii xk k y y M Q Q ⎩⎨⎧=<=<=KN R KN KNR KN 70.65821.47244.7902.171.609a a水平荷载下：0 1.50.5 1.50.40.5 1.1b b m =+=⨯+=4/0.10m MN m =80.1)12/4.04.0105.3285.01.1100.10534350=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==（EI mb α m m h 0.4721580.1>=⨯=α取m 0.4=h α，441.2=x γKNv EI R oa x H 4.2701.0940.0)12/4.04.0105.3285.080.175.075.03433a=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==（χαKN R KN n H H Ha K iK 4.276530=<===远小于单桩水平承载能力特征值,因此无需验算群桩效应的基桩水平承载力。
8、软弱下卧层验算由于轴心受压时持力层不存在软弱下卧层，故不需要进行软弱下卧层的验算。
9、桩基沉降验算由于本设计属于丙级建筑物，当所选持力层合适时，可不进行桩基沉降验算。
10、桩基负摩阻力验算KN R KN N a k 7.6581005/500=≤==故桩的负摩阻力满足要求。
11、桩身结构验算桩的截面尺寸为400mm ×400mm ，桩长15m ，箍筋为HPB235，钢筋保护层厚度为40mm ，混凝土C30，桩采用双点起吊，所以起吊点位置a=0.207L=0.207×15=3.105m 。
根据构造选择桩身钢筋，并满足如下要求：1．桩身强度应符合下式要求：KNQKNfAKNQQccPk78.701194585.0103.144.04.0784.70184.51935.135.13=>=⨯⨯⨯⨯==⨯==ψ ,满足要求。
2．预制桩尚应满足吊桩强度要求：桩的水平起吊：桩的吊立：桩的起吊方式选择：水平起吊。
桩的主筋验算控制弯矩为起吊时的情况，动力系数为K=1.3mkNKqlMMBA⋅=⨯⨯⨯⨯===04.2515254.03.10214.00214.0222桩身有效截面高度:025.03604001.190.11004.252621=⨯⨯⨯⨯==bhfMcsαα518.0025.0211=<=--=bsξαξ216.1713003604003.140.1025.0mmfbhfAycs=⨯⨯⨯⨯==αξ%11.04004006.171=⨯==AAsρ又由于需要满足最小配筋ccpfAQψ≤20.0429C CDM M Kql==20.0214A BM M Kql==mmh36040400=-=%8.0min =ρ20min min 1152360400%8.0mm bh A s =⨯⨯==ρ故采用2628,202mm A s =φ则整个截面的主筋采用21256,204mm A s =φ。
箍筋：中间区段200@6φ， 桩顶和桩尖区加密50@6φ，其余桩身100@6φ桩的水平起吊: m l 105.315207.0207.0=⨯= 桩的吊立：m l 953.415293.0293.0=⨯=桩身强度验算（因为是混凝土预制桩，c ψ取0.85)KNR KN A f A f R a g y P c c 70.65844.2089)12563009.03604003.1485.00.1'9.0=>=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=+=（）（ψϕ满足桩身强度要求。
桩的箍筋计算49.0400360<==b h w KN l M V 20.615271.004.25271.0max =⨯==KN V KN bh f c c 20.680.5143604003.140.125.025.00=>=⨯⨯⨯⨯=βKNV KN bh f t 20.614.14436040043.17.07.00=>=⨯⨯⨯=则按照构造要求配筋25.78,150@10mm A s =φ%16.0%10021043.124.0min =⨯⨯=ρ min ,1%26.0%1001504005.782sv sv sv bs nA ρρ>=⨯⨯⨯==，满足要求。
12、承台设计承台尺寸4.0m ⨯4.0m ；承台埋深1.5m ；承台高1.0m ；柱顶伸入承台0.05m 。
钢筋保护层厚度0.35m 。
承台有效高度: m h 915.0035.005.00.10=--=，混凝土强度等级为C30，混凝土轴心抗拉强度21.43/t f N mm =,轴心抗压强度214.3/c f N mm =。
钢筋选用HRB335级，2/300mm N f y =，如下图所示。
（1）承台受冲切承载力验算柱边冲切：y x a a 00,分别为x,y 方向柱边离最近桩边的水平距离，当00002.02.0)(h h a a y x 时，取<；当0000)(h h a a y x 时，取>。