目录1 设计资料 (1)1.1 上部结构资料 (1)1.2 场地工程地质条件 (1)2 选择桩型、桩端持力层、承台埋深 (2)2.1 桩型 (2)2.2 桩长 (2)3 确定单桩极限承载力标准值 (3)3.1 计算单桩竖向承载力 (3)4 桩数和平面布置的确定 (4)4.1 荷载组合 (4)4.2 初步估算桩数 (4)4.2 初选承台尺寸 (4)5 桩顶作用验算 (5)6 软弱下卧层验算 (6)7 桩基础沉降验算 (7)7.1计算沉降量 (7)7.2 确定沉降经验系数 (9)8 桩身结构设计计算 (10)8.1单点起吊 (10)8.2桩身强度验算 (11)9 承台设计 (12)9.1柱对承台的冲切（冲切锥内无桩体） (12)9.2 角桩对承台的冲切 (12)9.3 斜截面抗剪验算 (13)9.3 斜截面抗剪验算 (13)10 参考文献 (15)柱下独立承台钢筋混凝土预制桩基础设计1 设计资料1.1 上部结构资料某教学实验楼，上部结构为十层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为C30。

上部结构传至柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载如下：竖向力：4500kN，弯矩：50 kN m，水平力：30kN拟采用预制桩基础，预制桩截面直径为500mm。

1.2 场地工程地质条件拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦,建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响；不考虑承台效应。

场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。

建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见下表：地基各土层物理、力学指标表2 选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1 桩型根据任务书的说明，拟采用混凝土预制桩基础，桩截面形式采用圆形，半径为R=500mm。

2.2桩长依据地基土的分布：第二层为厚8.3M的粉质粘土，地基承载力为110kpa。

第三层为12M厚的黏土，地基承载力为100kpa。

第四层为厚5.3M的粉土，地基承载力为160kpa。

宜选择第第四层为桩基础持力层，桩端全断面进入持力层2m。

桩长确定有以下考虑因素：①尖全截面进入持力层的厚度不小于2R,此处取2000mm>2R=1000mm②桩顶伸入承台长度不小于50mm，取60mm;③尖的锥尖长度（1.3~1.5）R,取1.4R=1.4×500=700mm④设计承台埋深为1.5m⑤桩的计算长度：8300+12000+2000=22300mm⑥桩身总长度:22300+60+700=23060mm，近似取为23m3 确定单桩极限承载力标准值3.1 计算单桩竖向承载力● 根据地基基础规范经验公式∑+=+=P pk i sik p pk sk uk A q l q u Q Q Q桩侧土的极限侧阻力标准值（KPa ）查《建筑桩基技术规范》JGJ 94- 2008 5.3.5 内插法如下表● 由地基基础规范经验公式：∑+=+=P pk i sik p pk sk uk A q l q u Q Q Q2468.45kN14.325.02593.3)26312618.347(14.35.02=⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=则单桩竖向承载力特征值：NK Q R uk 1234.23k 2/468.452/a ===4 桩数和平面布置的确定4.1 荷载组合荷载组合：0,50a,4500===K K K V kN M KP F4.2 初步估算桩数由于柱子是偏心受压，故考虑一定的系数，规范中建议取1.1~1.2，现在取1.1的系数，即：()根01.41.11234.2345001.1n a =⨯=⨯≥R F 初步曲取n ＝4根4.3 初选承台尺寸承台的最小宽度不应小于500㎜。

为满足桩顶嵌固及抗冲切的需要，边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150㎜，所以桩的外边缘至承台边缘的距离取200mm 桩距: 1.5m 0.53.03R 1.5m =⨯=>=S，满足构造要求。

承台长边 2.4m ）0.221.50.25（2a =++⨯= 承台短边 2.4m ）0.221.50.25（2b =++⨯=为满足承台的基本刚度、桩与承台的连接等构造需要，柱下独立桩基础承台的最小厚度为300㎜，其最小埋深为500㎜。

暂取承台埋深为1.5m ，承台高度h 为1m ，桩顶伸入承台50mm ，钢筋保护层取70mm,则承台有效高度为：930mm 0.93m 0.07-1.0h 0===承台底面尺寸为 ：m m 4.22.4b a ⨯=⨯。

确定桩数：4.21234.23201.52.42.445001.1n =⨯⨯⨯+⨯=+=a k k R G F ξ,所以取4根桩。

5 桩顶作用验算（1） 荷载取组合：30kN ,50a,4500===H kN M KP F K K .承台高度设为1.2m 等厚，荷载作用于承台底面。

（2） 基桩平均竖向力：kN n G F N k k k 1168.241.5204.22.44500=⨯⨯⨯+=+=（3）桩顶受力计算作用在承台底形心处的弯矩m kN M⋅=∑30桩顶受力计算如下：kNH M n G F N k k k 1181.1841.5 1.5）0.933005（1168.2)h (22i max0k max =⨯⨯⨯++=⨯+++=χχ（4）验算KN R kN N a k 1234.231168.20=<=，kN kN R kN N a k 1481.081234.232.11181.180max =⨯=<=γ,故满足要求。

（5）单桩水平承载力计算N H 1125k 44500F ， 7.5kN 430n H i ik =====1211501 11257.5F iik<<==H∴单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。

6 桩基软弱下卧层承载力验算① 软弱下卧层经深度z 修正后的地基承载力特征值公式:()()30.5az ak b d m f f b d ηγηγ=+-+-该软弱下卧层为淤泥质土，查地基基础设计规范GB5007-2002,表5.2.40;1b d ηη==则1.515.50.617.37.77.312 6.2 5.38.37.68/27.1m kN mγ⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==（ ） ② 桩群外围桩边包络线内矩形长,宽分别为: 1m B ，1m A 00==,硬持力层厚度 3.3m 2-5.3t ==, 持力层与软弱下卧层s E 之比为,9.21.211E E 5s 4s == 查桩基规范JCJ94-2008表5.4.1,内插法求得 29.2=θ。

对于桩距不超过6d 的群桩基础,桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力31的软弱下卧层时,可按照下列公式验算软弱下卧层的承载力:）2ttan （）2ttan （l q ）（23-）（00i sik 00k k z θθσ+++++=∑B A B A G F172.8kN 1.52.42.420d G K =⨯⨯⨯==A γ-235.06kpa）0.5593.322（）0.5593.322（）26312618.747）（2.42.4（23-）172.84500（z =⨯⨯++⨯⨯+⨯+⨯+⨯++=σ 取0z σ=,软弱下卧层顶面土的自重应力为:15.5 1.517.30.67.37.712 6.2 5.38.327.127.1c m z σγ⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==⨯201.9kPa =所以:201.9264.3z c az kPa f kPa σσ+=<= ,满足要求。

7 桩基础沉降验算7.1计算沉降量采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。

由于桩基础的桩中心距小于6d ，所以可以采用修正后的分层总和法计算最终沉降量。

竖向荷载标准值kN F 4500= 基底处压力kPa A G F p k k 25.8114.24.2205.14.24.24500=⨯⨯⨯⨯+=+=基底自重压力kPa d 23.255.15.51=⨯=γ基底处的附加应力kPa d P P 78823.25811.250=-=-=γ 桩端平面下的土的自重应力z σ和附加应力）4（0z z P ασσ=计算如下: ①. 在0m z =时:kpah ii c 180.842）10-18.3（12）10-16.2（7.7）10-17.3（17.30.615.51.5=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑γσ②. 在1m z =时: kpa h i i c 189.143.81180.84=⨯+==∑γσ ③. 在2m z =时: kpa h ii c 197.443.81189.14=⨯+==∑γσ ④. 在 3.3m z =时: kpa h ii c 23.0823.81.344.971=⨯+==∑γσ⑤. 在4m z =时: kpa h i i c 06.1329.67.023.082=⨯+==∑γσ ⑥. 在5m z =时: kpa h i i c 96.1929.6106.213=⨯+==∑γσ ⑦. 在6m z =时: kpa h i i c 226.869.6196.192=⨯+==∑γσ ⑧. 在7m z =时: kpa h ii c 76.3329.6186.262=⨯+==∑γσ将计算资料整理于下表:表3 z c σσ,的计算结果在m 7=Z 处, kpa 752.462.0kpa 5606.43c z =≤=σσ ,满足要求。

将计算资料整理于表4表4计算沉降量7.2 确定沉降经验系数等效沉降系数：210e )1(1C n C n C b b +--+=ψ其中：2n b = ,35005001==d s a ，465.023==d l . 内插法得到：0392.00=C ,6884.11=C ,5892.112=C . 计算桩基沉降经验系数：07531.05892.11)12(6884.112067.0)1(1210e =+-⨯-+=+--+=C n C n C b b ψ表6压缩模量当量值计算432.0=ψ（查桩基规范5.5.11），计算桩基沉降：mm mm E z z p S S ni si i i i i e e 20040.16504.1122507531.0432.0....110'<=⨯⨯=-==∑=---ααψψψψ满足规范要求。

8桩身结构设计计算8.1单点起吊两端桩长各23m,采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。

吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293L(L=6m)处，起吊时桩身最大正负弯矩2max 0429.0KqL M =，其中K=1.3; 即为每延米桩的自重（1.2为恒载分项系数）。