桩基础设计计算书设计资料:拟建建筑物10层,地下室一层,设地下室层高3.2m,上部结构为框架剪力墙结构,层高3.3m,七度抗震设防,±0.00相当于黄海高程+6.60m,室内外高差0.6m。
地下室水位±0.00。
场地上部土层承载礼教低,不具备天然地基的条件,采用桩基。
根据场地土的工程特征和当地的施工条件,拟采用PHC管桩或钻(冲)孔灌注桩基础方案。
桩、承台、柱的混凝土强度取为C30。
PHC管桩可选择残积土或全风化花岗岩作为持力层;钻孔灌注桩可选择全风化岩或者中风化岩作为持力层。
地下水为地表滞水,对混凝土结构不具备腐蚀性。
建筑标准层平面示意图如下:承台计算类型选择说明:1、角桩作为一个类型;2、中桩的中间两个承台受的力单独较大,应单独计算;边桩和其他中桩作为一个类别计算,共三个类别。
一:建筑桩基方案的选择1、PHC预应力圆桩确定全风化花岗岩作为持力层,桩截面尺寸选择直径400的圆桩,桩长18m,桩顶嵌入承台0.1m,则桩端进入持力层最小值为1.15m,满足嵌入最小深度要求。
根据工程地质剖面图,选择ZK6钻孔下土层分布情况作为单桩强度计算依据。
估计需要四根,桩根据经验表,承台高度为1350mm,承台底至地面的高度为3.95m。
Q uk =Q sk +Q pk =u ∑q sik l i +q pk +A p =0.4п×(12×2.8+60×3.3+90×4.5×2/3+5.7×120+1.85×165)+0.04п×10000=3130kNRa= Quk /2=1565kN确定桩数:先不考虑承台质量,承台弯矩不大,按修改桩数考虑。
n=Fk/R=5262/1565=3.36取桩数为4根。
此时桩造价125×18×4=9000元。
2、灌注桩选择锤击沉管(C25):选择残积土为持力层,桩长19.4m ,桩直径为800mm ,桩径入持力层的最小深度为2.7m,满足最小深度要求选择,选择ZK6钻孔下土层分布情况作为单桩强度计算依据。
同样估计需要四根桩根据经验表,承台高度为1350mm ,承台底至地面的高度为3.95m 。
桩顶嵌入承台深度为0.1m 。
Q uk =Q sk +Q pk =u ∑q sik l i +q pk +A p =0.8п×(10×2.5+50×3.3+75×4.5×2/3+5.7×100+3.3×135)+0.16п×13500=10381.1kNRa= Q uk /2=5190.6kN>桩身强度设计值=2950kN ,Ra 取为2950kN 。
确定桩数:先不考虑承台质量,承台弯矩不大,按修改桩数考虑。
n=Fk/R=5262/2950=1.78 取桩数为2根。
此时桩造价为350×2×19.3=13510元综合评价:预制桩的造价比灌注桩低,由于预制桩是在工厂预制的,施工工期短。
且灌注桩的桩身质量不易控制,轻易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象,可靠度低。
加之需要降排水,造价又相应增加。
综上,采用PHC预制桩,但需要有相应的措施较少挤土效应的不良影响。
二、角边承台及桩计算:根据课本表6-33,桩的中心距离取为4d=4×0.4=1.6m,桩外边至承台边的距离取为200mm,则承台长、宽为1600+200×2+400=2400mm。
1、桩基及群桩承载力计算:Mx =19kN•m,My=-76kN•m,Vx=-76kN,Vy=-14kNGk =rG×d×A=10×1.35×2.42=77.8kN•mNk =(Fk+Gk)/n=(5262+77.8)/4=1335kN<RaNk,max =(Fk+Gk)/n+(Mx+Vyh)xmax/∑xj2+(My+Vxh)/ ∑yj2=1398.4kN<1.2Ra,满足要求。
由于桩距小于6d,群桩整体承载力按整体破坏模式计算。
Pu =Psu+Ppu=2(A+B) ∑qsuili+ABqpu=2(2.4+2.4)×(12×2.8+60×3.3+90×4.5×2/3+5.7×120+1.85×165)+2.42×10000=71912kN>F=6487kN,满足承载力要求。
1、承台计算:①承台受弯承载力计算:1号桩:N1=F/n+My•xi/∑xi2+Mx•yi/∑yi2+Vy•h•yi/∑yi2-Vx•h•xi/∑yi2=1694.5kN2号桩:N2= F/n-My•xi/∑xi2+Mx•yi/∑yi2-Vy•h•yi/∑yi2-Vx•h•xi/∑yi2=1549kN3号桩:N3= F/n+My•xi/∑xi2-Mx•yi/∑yi2+Vy•h•yi/∑yi2+Vx•h•xi/∑yi2=1693kN4号桩:N4= F/n-My•xi/∑xi2-Mx•yi/∑yi2+Vy•h•yi/∑yi2-Vx•h•xi/∑2=1622kNyiMy=∑Nixi=1694×0.5+1693×0.5=1693.5kN•mMy=∑Niyi=1693×0.5+1622×0.5=1657kN•m承台底部双向配筋可相同。
承台钢筋采用HRB335。
As=My/0.9h0fy=1693×106/(0.9×1150×300)=5452mm2选用Φ22@150,实配钢筋面积As=6081.6mm2。
ρ=As/bho=6081.6/(2400×1150)=0.22%>0.15%,满足最小配筋率要求。
边桩内侧至承台边缘的距离为0.8×0.4+0.2=0.52m<35dg=35×0.022=0.77m,应将纵向钢筋向上弯折,弯折段长度为10dg=0.22m,水平段长度为25dg=0.55m。
②承台冲切承载力验算:λox =λoy =a ox /h o =300/1150=0.261>0.25 βo x =βoy =0.84/(λox +0.2)=1.822 βh p =1.0-0.1×550/1200=0.954 h c =b c =0.6根据课本公式6-155,有:2[βo x (b c +a oy )+ βo y (h c +a ox )] βh p f t h o =2×2×1.822×(0.6+0.3)×0.954×1430×1.15=10290>F l =F-∑Q i =6487-0=6487kN ,满足要求。
③ 承台受剪计算:承台柱的两边长相等,只需要验算一边受剪面。
b x o =b y o =[1-0.5h 20(1-b y 2/b y 1)/h 0]b y 1=[1-0.5×0.85(1-0.6/2.4)/1.15]×2.4=1.73βh s =(800/h 0)1/4=0.913a x =300,h 0=1150, λ=a x /h 0=0.261,α=1.75/(λ+1)=1.388βh s αf t b 0h 0=0.913×1.388×1430×2.4×1.73=7524.1kN>V=1602+1659=3279kN ,满足要求。
④ 沉降验算:桩中心距小于6倍桩径,sa=1.6m ,sa/d=1.6/0.4=4 L c =2.4m ,B c =2.4m ,A=5.76m 2,荷载取准永久值组合。
承台底面应力:P=F/A+r G d=3680/5.76+10×1.35=652.4kPa承台底面附加应力:P 0=P-r d =652.4-6.9×1.35=643.1kPa 自中心把承台分为四个部分,b=B c /2=1.2m ,a=L c /2=1.2m ,a/b=1.0 桩端平面处土的自重应力:σc 1=∑r i h i =2.05×6.9+2.9×9+3.9×8.5+6×8.6+3.05×10=155.5kPa桩端平面下7m 处土的自重应力为:σc =155.5+(24.9-21.85)×10+(26.7-24.9)×11+(29.2-28.85)×13=210.35kPaz/b=5.83,l/b=1.0,查得a=0.018,σz =4ap 0=4×0.018×643.1=46.3≈0.2p0计算深度可取为7m ,计算深度内土层分为3层,每层深度分别为:3.05m ,1.8m ,2.15mz i =0,3.05,4.85,7(i=0,1,2,3) z i /b=0,2.54,4.04,5.83 a i =0.25,0.06,0.027,0.014s ’=4p 0∑[(z i a i -z i -1a i -1)/E s i ]=4×643.1×[3.05×0.06/30+(4.85×0.027-3.05×0.06)/50+(0.014×7-4.85×0.027)/70]=11.8mms a /d=√A/(√n •d )=3,l/d=18/0.4=45,L c /B c =1,查得回归系数C 0,C 1,C 2分别为:0.058,1.679,11.414,短边布置桩数为2。
桩基等效沉降系数为:фe =C 0+(n b -1)/(C 1(n b -1)+C 2)=0.134s=ф•фe •s ’=0.7×0.134×11.8=1.11mm ,满足规范要求。
可知,由于桩底下为深厚的花岗岩,沉降很小,可不验算桩基的沉降。
三、边处承台及桩计算:确定全风化花岗岩作为持力层,桩截面尺寸选择直径400的圆桩,桩长18m ,桩顶嵌入承台0.1m ,则桩端进入持力层最小值为1.15m,满足嵌入最小深度要求。
根据工程地质剖面图,选择ZK4钻孔下土层分布情况作为单桩强度计算依据。
估计需要五根桩,根据经验表,承台高度为1400mm ,承台底至地面的高度为4.0m 。
Quk =Q sk +Q pk =u ∑q sik l i +q pk +A p =0.4п×(12×1.7+60×3.3+90×4.5×2/3+5.7×120+1.90×165)+0.04п×10000=3120.8kNRa= Q uk /2=1560.4kN <桩身强度设计值,Ra 取为1560.4kN确定桩数:先不考虑承台质量,承台弯矩不大,按修改桩数考虑。