基础工程课程设计任务书设计题目：合肥市一高层写字楼基础设计班级岩土方向2010级学生田祥学生 201008141016指导教师王瑞芳武汉科技大学城市建设学院二O1 3年六月一.设计题目:合肥市一高层写字楼基础设计 二.建设地点：合肥市 三.设计原始资料： 1.地质、水文资料:根据工程地质勘测报告，拟建场地地势较为平坦，该场地地表以下土层分布情况如下：①人工填土，平均厚度1m ，土质不均，结构松散；②粉质粘土，平均厚度3m ，可塑状态，承载力特征值f ak =136KN/m 2，31/5.17m kN =γ，MPa E s 18=，kPa q sik 68=；③粉质粘土夹粉砂，平均6m 厚，地基承载力特征值为f ak =180kPa,31/2.19m kN =γ，MPa E s 32=，kPa q sik 82=，kPa q pk 1500=；④中风化砂岩，层厚大于7m ，f ak =234kPa, 31/21m kN =γ，MPa E s 45=，kPa q sik 124=，kPa q pk 2600=，不考虑地下水对建筑物基础的影响。

2.气象资料:全年主导风向为偏南风，夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为北偏西风；常年降雨量为1250mm 左右，基本风压为0.35kN/m 2。

3.底层室内主要地坪标高为士0.000，相当于绝对标高23m 。

四.上部结构资料(1)上部结构为15层的框架结构，地基基础设计等级为乙级；(2)传至底层A,C 轴线的柱下端的荷载为：已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：A 、C 轴的框架柱：轴力k F =(2300+2n)kN ，弯矩k M =(150+3n)kN; 剪力k H =(50+2n)kN 。

（其中，k k N M ,沿柱截面长边方向作用；n 为学生学号最后两位数）；B 轴的框架柱：轴力k F =(3100+2n)kN ，弯矩k M =(260+3n)kN; 剪力k H =(70+2n)kN 。

（其中，k k N M ,沿柱截面长边方向作用；n 为学生学号最后两位数）；框架柱截面尺寸均为mm mm 600400⨯。

（3）承台底面埋深：d=2.0m ；底层填充墙厚度为250mm, 容重3/8m kN =γ，墙高为3.2m;（4）所有柱剪力作用在承台顶面；剪力对基底产生弯矩方向与上部结构传来弯矩的方向一致；所有柱传给基础的弯矩方向一致。

（5）根据地质资料及荷载的大小，以③粉质粘土夹粉砂或④中风化砂岩为桩尖 持力层。

（6）补充条件：KN R HQ 150五、设计内容及要求 A.灌注桩（一）桩基础验算1. 桩顶荷载计算（参《建筑桩基技术规范》 JGJ 94-2008）2. 单桩承载力验算3. 桩端持力层承载力验算（二）桩身结构设计（参《建筑桩基技术规范》 JGJ 94-2008） 1. 桩身材料强度计算及选取2. 桩身配筋率的选取及钢筋的直径及根数的确定、箍筋的确定。

B.承台设计（参《建筑桩基技术规范》 JGJ 94-2008） 1. 承台抗弯设计（出承台配筋成果图） 2. 承台抗冲切设计 3. 承台抗剪设计C.计算步骤（1）确定单桩竖向承载力特征值；（2）确定桩数，桩的平面布置，承台平面尺寸，单桩承载力验算； （3）持力层（软弱下卧层）承载力验算； （4）桩身结构设计及验算； （5）承台结构设计及验算；（6）桩及承台施工图设计：包括桩平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图、节点详图、 钢筋图和必要的施工说明；六、需提交的报告： 1.计算说明书2.桩基础施工图,承台及基础梁布置在一张图上，桩定位图布置在另一张图上；还有大样图，含：基础梁、承台配筋、桩身配筋图建议图纸采用A3幅面，表达要清楚；计算说明书一律用A4幅面；装订顺序：封面（包含信息：《基础工程》课程设计，专业班级，学号，姓名，日期），设计任务书，计算说明书，施工图（图纸折叠成A4大小）。

七.设计参考资料 ① 混凝土结构（教材） ② 高层建筑结构设计（教材） ③ 土力学与地基基础（教材）④混凝土结构设计规范（GB50010-2001）⑤建筑结构荷载规范（GB50009-2001）⑥建筑地基基础设计规范（GB50007-2001）⑦《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008附：框架结构平面布置图1:100结构平面布置图桩基础课程设计计算书一、 确定桩型、桩长和截面尺寸1、初步确定选用，灌注桩方桩C30，桩径400mmx400mm,选择风化砂岩为持力层，桩端进入持力层不小于1m 。

承台埋入h=2m ，桩周长p u =1.6m,截面积p A =0.162m 。

2、确定单桩承载力特征值1）桩长：L=1+3+6-2=8m 取桩长为10.5m 2）确定单桩竖向极限承载力标准值uk Q =pk Q p A +p u i ski l q ∑=2600x0.4x0.4+1.6（2x68+6x82+124x2.5） =1917KNa R =2uk Q=958KN假定桩截面配筋率为0.9%a R =c c f ϕp A +0.9s y A f =0.85x14.3x 24.0+0.9x210x0.009x 24.0=2217KN 故取a R =909KN3）确定桩数和承台底面尺寸初选承台底面为2.4mx2.4m ，桩中心距为3d G=2.4x2.4x20x2=230.4KNA 、C 轴：n=()a k kR G F +μ=1.1x(2332+230.4)/958=2.9 故取3根桩采用边长为2.4m 的正三角形承台B 轴： n=()a k k R G F +μ=1.1x （3132+230.4)/958=3.85 故取4根桩采用边长为2.4m 的正四边形承台二、桩基承载力验算承台及桩身混凝土强度等级均采用C30，桩身保护层厚度取45mm 。

1、桩基竖向承载力验算 1）轴心受压时A 、C 轴：()n G F Q k k k +==（2332+230.4)/3=810.7KN<a RB 轴：()nG F Q k k k +==(3132+230.4)/4=840.6KN<a R满足要求2）偏心受压A 、C 轴：∑∑±±+=21max 21max y y M x xM n G F N xk yk k k k ==()6.1*43*32*821987.810++=1089.4KN<1.2a R =1090.56KNB 轴：∑∑±±+=21max 21max y y M x xM n G F N xk yk k k k ==840.6+()6.1*46.1*2*102308+=920.6KN<1.2a R =1150KN 满足要求2、水平力验算 =αh R 150KNαh l R KN n HH <===5.224102=150KN 满足要求 3、持力层（软弱下卧层）验算不存在软弱下卧层，所以不进行验算。

4、身结构验算前面已经验算，0.9%的配筋提供，足够保证。

根据构造选择桩身钢筋：桩最小配筋率为0.8%，已假定截面配筋率为0.9%。

A s =ρhb=0.009x400x400=1440mm 2选配4Φ22=1520mm 25、桩基沉降验算由于桩中心距a S =1.6m ，小于1.6d ，则有 承台的底面压力：A G F P +==KPa 75.58376.54.2303132=+ 承台底面附加应力：KPa d P P 75.5432*2075.5830=-=-=γ桩端处土的自重压力：KPa h P i i C 7.2092*216*2.193*5.17=++==∑γ 取Z=4.8m 则KN P 725.5875.543*027.0*440'===ασKN Z P C z 46.2982.19*8.25.17*27.209=++=+=γσ即有2.0197.046.298715.58<==Z σσ 故满足要求Zmb lb z i α4 i i z α 11---i i i i z z αα ()MPa S i∑()mm S i ∆ 01 0 1.00 0 0故总沉降为mm S 1173087'=+=可知63.0=ϕ 且可知4=d S a 254.010==d l 1=c c B L 查表可得：063.00=C 596.11=C 118.112=C 系数 ()()1194.0118.11*12*596.112063.011210=--+=+--+=C n C n C b b e ϕ最终沉降 mm mm S S e 2008.8117*1194.0*63.0'<===ϕϕ 所以沉降满足要求。

三、承台设计承台高m h 0.1=，承台底钢筋混泥土保护层成厚度取50mm ，桩插入承台50mm ，承台有效高度900mm 。

混凝土强度等级为C30，取a t KP f 1270=，受力钢筋采用HRB335级钢筋， 2300mmN f y =。

承台偏心距： A 、C 轴：2211543*4.2*20*223321*82198mm G F hH M e kk k =++=++=B 轴：221224.2*20*231321*102302mm G F h H M e k k k =++=++=A 、C 轴： 受弯设计 单桩净反力KN n F N k 3.7773/2332===桩基承台的弯矩设计值KNM N c S N M a 4406.0*436.13433max max=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=配筋==09.0h f MA y s 261811900*300*9.010*487mm = 选用直径为16mm 的钢筋12根=s A 2411.62mm >18112mm冲切验算 由图可见=1C 600 =2C 572 =11a 400 =12a 36844.090040001111===h a λ 41.090036801212===h a λ 底部桩： 875.064.056.02.056.01111==+=λβmax 01111114.9052tan )2(N KN h f a C t hp >=+θββ顶部桩： 92.061.056.02.056.01212==+=λβmax 02122126.8552tan )2(N KN h f a C t hp >=+θββ满足要求B 轴：受弯计算KN n F N k 7834/3132===KN nF N ki 7834/3132max ===KN y y Hy M n F N ii y k iy 866)(2max=+±=∑ KNm y N M i ix x 3.86155.0*783*2max ===∑ KNm x N M i iy y 7.95255.0*866*2max ===∑配筋：由于x M 与y M 相差不大，可按大值y M 配筋又知 =0h 0.9m 则 ==09.0h f M A y s 263921900*300*9.010*7.952mm = 选用直径为16mm 的钢筋24根=s A 4826.42mm >39212mm冲切验算柱边冲切冲切力：∑-=N F F l =3132KN受冲切承台高度影响系数98.01.0*800200080010000.1=---=hp ρ1802.03500=>==h b a ox ox 故取9000===h b a ox ox冲跨比 100===h h oy ox λλ 冲切系数 7.02.0184.0=+==oy ox ββ []0)()(2h f a h a b t hp oy c oy ox c ox βββ+++=2*（0.7（0.5+1.5）+0.7（0.5+1.5））*0.98*1270*0.9=6272.7KN > 角柱冲切=1C =2C 600mm =x a 1=x a 0900mm =y a 1=y a 0900mm 冲跨比 101==x x λλ 11==oy y λλ冲切系数 467.02.0156.011=+==y x ββ 柱下净反力KN N 866max =0111121)2()2(h f a C a C t hp x y y x βββ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++ =（0.467*（0.6+0.9/2）+0.467*（0.6+0.9/2）)0.98*1270*0.9 =1098.5KN>KN N 866max =受剪承载力计算97.0)900800()800(41410===h hs β 由于承台是规则的正方形，故=x a =y a 350mm ，则剪跨比 ==y x 00λλ00h a x ==00h a y 350/900=0.389 则承台系数 26.11389.075.1175.1=+=+=λα 由于是正方形承台,则X 方向截面和y 方向截面上的下式相同 KN N KN b h f t hs 173227.33529.0*4.2*1270*26.1*97.0max 00=>==αβ 满足要求。