设计题目本次课程设计题目：预制桩基设计一、设计荷载(1)柱底荷载效应标准组合值如下：○A轴荷载：F k=1632kN M k=195 kN•m V k=86kN○B轴荷载：F k=1980kN M k=164 kN•m V k=93kN○C轴荷载：F k=1342kN M k=187 kN•m V k=96kN（2）柱底荷载效应基本组合值如下：○A轴荷载：F=2203.2 kN M=263.3kN•m V=116.1kN ○B轴荷载：F=2673 kN M=221.4kN•m V=125.5kN ○C轴荷载：F=1811.7 kN M=252.5kN•m V=129.6kN 设计B轴柱下桩基，A,C轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数。

二、设计资料、地层条件及其参数某住宅楼，六层钢筋混凝土框架结构体系，建筑场地位于城郊建筑室内地面标高为±0.00，室外地面标高为- 0.15m地下水位位于地表以下3.3m，柱底标高-0.7m。

地基基础设计等级：乙级工程地质条件：该建筑物地处二级阶地，土层分布、物理力学性质指标见下表设计规范：建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）；混凝土结构设计规范（GB 50010--2002）；建筑桩基技术规范（JGJ 94--2008）。

三、预制桩基设计建筑物基础设计方案采用混凝土预制桩，具体设计方案如下：室外地坪标高为- 0.15m,自然地面标高同室外地坪标高。

该建筑桩基属乙级建筑基桩，拟采用截面为400mm*400mm的混凝土预制方桩，以6号土层草黄色粉质黏土为持力层，桩尖深入1.2m，设计桩长11.0m，初步设计承台高0.8m，承台底面埋置深度-1.50m，桩顶伸入承台50mm。

1、单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高为-1.5m，装底标高为-12.6m，桩长11m。

（1）单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：Q uk= Q sk+ Q pk = u p∑q sik l i+ A p q pk由于Q sk=4×0.4×（78×1.25+32×2+32×3.5+50×4.0+78×0.25）=789kNQ pk =0.4×0.4×2800=448kN则Q uk =789+448=1237kN （2）基桩竖向承载力特征值本工程不考虑承台土效应，取ηc =0，则有 R= R a =K Q uk =21237=618.5kN 根据上部荷载初步估计粧数为 n=a k R F =5.6181980=3.20 则设计桩数为4根。

2、桩基竖向承载力验算根据建筑桩基技术规范（JGJ 94--2008），当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应的标准组合值。

本工程不进行地震效应的承载力验算。

根据桩数及承台构造要求初步设计为矩形承台，取承台边长为2.4m ×2.4m ，矩形布桩，桩中心距取4d ，则s=4×400=1600mm ，取s=1600mm ，桩心距承台边缘为400mm 。

承台及其上填土的总重为G k =2.4×2.4×1.5×20=172.8kN 计算时取荷载的标准组合，则 N k =n G F k k +=48.1721980+=538.2kN ﹤R （=618.5kN ） N kmax =N k +∑2yMy max =538.2+0.8×08×40.8×1640.8×93）（+=538.2+74.5=612.7kNN kmin = N k -∑2y My max=538.2-74.5=463.7kN 因此N kmax =612.7kN ＜1.2R(=1.2×618.5=742.2kN) N kmin =463.7kN ＞0满足设计要求,故初步设计是合理的。

3、承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.4×2.4m ，预估承台厚0.8m ，承台混凝土选用C25，ƒt =1.27N/mm 2，ƒc =11.9N/mm 2；承台钢筋选用HRB335级钢筋，ƒy =300N/mm 2.（1） 承台内力计算承台内力计算采用荷载效应组合设计值，则基桩净反力设计值为N max =n F +∑2i i y y y M =+426730.8×0.8×40.8×221.40.8×6.125）（+=668.3+100.6=768.9kN N min =n F -∑2i iy y y M =668.3-100.6=567.7kNN =nF =42673=668.3kN （2）承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，初步设计厚度0.8m ，承台底保护层厚度50mm ，则h 0=800-60=740mm 。

分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。

○1柱对承台冲切 承台受桩冲切的承载力应满足下式：F l ≤2 [β0x （b c +a oy ）+βoy （b c +a ox ）]βhp ƒt h 0 由于F l = F-∑i N =2673-0=2673kN ，则冲垮比为λox =0ox h a =74.04.0=0.54 λoy=0oy h a =74.04.0=0.54冲切系数为 Βox=2.0x 084.0+λ=2.054.084.0+=1.135Βoy=2.0y 084.0+λ=2.054.084.0+=1.1352[β0x （b c +a oy ）+βoy （b c +a ox ）]βhp ƒt h 0=2×[1.135×（0.4+0.4）+1.135×（0.4+0.4）]×1×1270×0.74 =3413.4kN ＞F l （=2673kN ）故厚度为0.8m 的承台能够满足柱对承台的冲切要求。

○2角桩冲切验算 承台受角桩的承载力应满足下式： N l ≤{β1x （c 2+2a 1y ）+β1y （c 1+2a 1x）}βhp ƒt h 0 由于N l =N max =768.9kN ，从角桩内边缘至承台边缘距离为c 1=c 2=0.6ma 1x =0.4m a 1y =0.4m λ1x =01x h a =74.04.0=0.54 λ1y =0y 1h a =74.04.0=0.54 β1x =2.056.0x 1+λ=2.074.056.0+=0.575β1x =2.056.0y 1+λ=2.00.156.0+=0.575[β1x （c 2+2a 1y ）+β1y （c 1+2a 1x）]βhp ƒt h 0=1259.2kN ＞N max （=768.9kN ）故厚度为0.8m 的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。

○3承台受剪承载力验算 承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于I-I 截面λoy=0y h a =74.04.0=0.54（介于0.25-3之间） 剪切系数为α=11.75+λ=154.01.75+=1.136 受剪切承载力高度影响系数计算：由于h 0<800mm,故取βha =1 I-I 截面剪力为V=2N max =2×768.9=1537.8kN 则βhs αƒt b 0h 0=1×1.136×1.27×1000×2.4×0.74=2562.3kN ＞V=1537.8kN 故满足抗剪切要求。

○4承台受弯承载力计算 承台计算截面弯矩如下：对于I-I 截面，取基桩净反力最大值N max =768.9kN 进行计算，则 y i =800-200=600mm=0.6mM x =∑N i y i =2×768.9×0.6=922.7 kN •mA sl =0y x h f 9.0M =7403009.0107.9226⨯⨯⨯=4618mm 2选用15Φ20@160,平行y 轴布置，实际钢筋A s =4713mm 2，满足要求。

对于II-II 截面，取基桩净反力平均值N =668.3kN 进行计算，则 x i =800-200=600mm=0.6mM y =∑N i x i =2×668.3×0.6=802 kN •mA s2=0y yh f 9.0M =7403009.0108026⨯⨯⨯=4014 mm 2选用16Φ18@150,平行x 轴布置，实际钢筋A s =4072mm 2，满足要求。

○5承台构造设计 混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm ，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.7m ，与承台平齐，根据构造要求，梁宽250mm ，梁高400mm ，梁内主筋上下共4φ12通长配筋，箍筋采用φ8@200.承台底做100mm 厚C10混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm 。

四、 桩身结构设计预制桩的桩身混凝土强度等级选用C30，钢筋选用HRB335级。

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第5.8.2条的规定，桩顶轴向压力应符合下列规定： N max ≤ϕψc ƒc A psN max =n G F ++∑2i iy y y M =48.1722.12673⨯++8.08.048.08.06.1254.221⨯⨯⨯⨯+）（=720.1+100.6 =820.7kN计算桩基轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数φ=1；对于预制桩，基桩施工工艺系数ψc =0.85；C30级混凝土，ƒc =14.3N/mm 2，则Φψc ƒc A=1×0.85×14.3×103×0.42 =1944.8kN ＞N max （=820.7kN ） 故桩身轴向承载力满足要求。

五、 桩身构造设计桩身按构造要求配筋，选用8Φ14的HRB335级钢筋通长配筋；箍筋选用φ6的HPB235级钢筋，间距200mm ，距桩顶2m 范围内间距50mm，距桩顶2-4m范围内间距100mm。

采用打入法沉桩，桩顶设置三层φ6@50的钢筋网，层距为50mm，桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50mm，桩身主筋混凝土保护层厚30mm。

六、吊装验算由于桩的长度不大，桩身吊装时采用二点起吊，吊点位置如图所示。

起吊点距桩两端距离为a=0.207L=0.207×11=2.28m则吊起时桩身最大弯矩为M l=0.0214kql2=0.0214×1.3×（0.42×25）×112=13.46kN·m桩身配筋验算；混凝土采用C30级，钢筋采用HRB335级，则ƒc=14.3N/mm2，ƒy=300 N/mm2，由于b=400mm，h 0=400-40=360mm ，每边配3Φ 14，A s =461 mm 2，则 x=bf A f c 1s y ∂=4003.140.1461300⨯⨯⨯=24.18mmM u =α1ƒc bx(h 0-2x )=1.0×14.3×400×24.18×(360-218.24) =48.12×106N.mm =48.12kN.m 所以M u ＞M l故桩身配筋满足吊装要求。