基础工程课程设计题目灌注桩基础设计学部城建学部专业土木工程班级学号学生姓名指导教师日期2014-12-05第一章桩基础地质条件概述1.1地形拟建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾1.2工程地质条件第一层土：素填土，层厚1.5m，稍湿，松散，承载力特征值f=95kPa 第二层土：淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特征值f ak=65kPa第三层土：粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值f ak=110kPa第四层土：粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特征值f ak=165kPa 第五层土：粉砂层，钻孔未穿孔，中密-密实，承载力特征值f ak=280kPa 1.3岩土设计参数表1-1 地基岩土物理参数表1-2 桩的极限侧阻力标准值q sk和极限端阻力标准值q pk单位：kPa1.4水文地质条件拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性地下水位深度：位于地表下3.5m1.5场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地内无可液化砂土、粉土1.6上部结构资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长30m，宽9.6m。

室外地坪标高同自然地面，室内外差450mm。

柱截面尺寸为400mm×400mm，横向承重，柱网布置如图1-1图1-1网布置图1.7上部结构荷载上部荷载（柱底荷载效应标准组合值和柱底荷载效应基本组合值）如表1-3、1-4表1-3 柱底荷载效应标准组合值题号F K（kN）M K(kN×m) V K（kN）A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴9231026902970275231238165162153表1-4 柱底荷载效应基本组合值题号F（kN）M（N*m）V（kN）A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴9291037903430286251266204188196 1.8材料混凝土材料强度等级为C25-C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。

第二章 灌注桩设计1）灌注桩基设计设计方案初步选择持力层，确定桩型和尺寸室外地坪标高为-0.45m ，自然地坪标高同室外地坪标高。

不再进行沉降计算，拟采用直径为500mm 的混凝土沉管灌注桩。

选用第五层土粉砂层为持力层，由《建筑桩基设计规范》可知，桩尖深入持力层的长度不宜小于1.5（1.5d =0.675m ），这里取0.75m ，设计桩长15.0m ，承台高0.95m ，承台底面埋置深度-1.5m ，桩顶伸入承台50mm ，桩顶标高-1.55m ，桩底标高为-16.55m ，桩长为15.0m 。

2）单桩承载力计算查《建筑桩基设计规范》得表2-1:表2-1 土侧（端）阻标准值及其深度（1）单桩竖向极限承载力标准值计算单桩竖向极限承载力标准值计算：∑+=+=pkp i sik p pk sk uk q A l q u Q Q Q （3-1）()3.140.500.1522 3.328 6.645 4.2600.75751100.5kNsk Q =⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯= （3-2）kN 6.17690050.014.3412=⨯⨯⨯=pk Q （3-3） 1100.5176.61277.1kN uk sk pk Q Q Q =+=+=（2）基桩竖向荷载承载力设计值计算承台底部地基土较为松软的填土，压缩性大，因此不需考虑承台土效应，即0=c η，则1277.1638.6kN 2uk a Q R R K ==== （3-4） 根据上部荷载初步估计桩数为：2310 3.62638.6k a F n R === （3-5） 初步设计桩数为4根。

桩基验算根据《建筑桩基设计规范》，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取效应的标准组合值由于装机所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。

根据初步设计桩数采用正方形承台，由《建筑桩基设计规范》桩间距为设计为3d ，桩中心距承台边缘为d ，则承台初步设计为2500mm ×2500mm ，如图2-1图2-1 承台平面布置2.50 2.50 1.520187.5kN k G =⨯⨯⨯= （3-6） 计算时取荷载标准组合，则2310187.5624.38638.64k k k F G Q kN Ra n ++===<= 故而如此设计是合理的承台最终验算计算时取荷载标准组合，则max max 2(2751650.75)0.75)624.38624.38132.9240.750.75757.30 1.2R 766.32kN Y k k M N N y kN +⨯⨯=+=+=+⨯⨯=<=∑ （3-8） maxmin (2231580.75)0.75N 624.38624.38-113.83240.750.75491.460y k k M N y kN +⨯⨯=-=-=⨯⨯=>∑ （3-9） 满足设计要求，故此次设计是合理的。

3）承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.5m ×2.5m 如图2-2，初步设计承台厚0.95m ，承台混凝土选用C25，f t =1.27N/mm 2,f c =11.9N/mm 2；承台钢筋选用HRB335级，f y =300N/mm 2。

图2-2 承台平面布置4）抗弯计算与配筋设计承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反设计值为：各桩平均竖向力 1.35779.6k FN kN n==最大竖向max max1.35 1.35(779.6132.92)1231.90y k j M x F N kN n x ⎡⎤=+=⨯+=⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑对于I-I 断面：max 221231.900.501355.09y i i i M N x N X kN ==⨯=⨯⨯=∑ 钢筋面积621355.091055970.90.9300900Y s y o M A mm f h ⨯===⨯⨯采用20根直径为22mm 钢筋，27600S A mm =，平行于X 轴布置。

对于∏-∏断面：max 22779.60.55857.56y i i i M N y N y kN ==⨯=⨯⨯=∑ 钢筋面积62857.561035310.90.9300900x s y o M A mm f h ⨯===⨯⨯采用15根直径为20mm 钢筋，24467mm A S =，平行于Y 轴布置。

5）承台厚度及受冲切承载力验算承台保护层厚度50mm ，则h 0=950-50=900mm由于基桩为圆形桩。

计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为：mm d b p 4005008.08.0=⨯==1、柱对承台冲切由《建筑桩基设计规范》承台受桩冲切的承载力应满足：0)]()([2h f a a a b F t hp ox c oy oy c ox l βββ+++≤柱边至最近桩边水平距离：mm a a oy ox 350==冲垮比：39.0900350====o ox oy ox h a λλ 冲切系数：4.12.039.084.02.084.0=+=+==ox oy ox λββ承台受冲切承载力截面高度影响系数：9875.0=hp β则有[][]kNh f a a a b ot hp ox c oy oy c ox 6.474090.01270987.0)35.04.0(4.1)35.04.0(4.12)()(2=⨯⨯⨯+⨯++⨯⨯=+++βββkN kN NF F i6.47403680036801<=-=-=∑故厚度为0.90的承台能够满足柱对承台的冲切要求 2、角桩冲切的验算承台受角桩冲切的承载力应满足：11112122h f a c a c N t hp x y yx l βββ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤角桩内侧边缘至承台外边缘距离：mm c c 70021== 柱边至最近桩边水平距离： mm a a oy ox 350==角桩冲垮比：39.09.035.0111====o x y x h a λλ （在0.25-1.0之间） 角桩冲切系数：95.02.039.056.02.056.0=+=+==ox oy ox λββ则有kNh f a c a c o t hp x y y x 48.187690.012709875.0)235.07.0(95.0)235.07.0(95.0)21()2(111121=⨯⨯⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯++⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++βββ kN kN N N 48.187602.1532max 1<==故厚度为0.90的承台能够满足柱对承台的冲切要求6 )承台受剪承载力计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0bh f V t hs ββ≤受剪面承载力截面高度影响系数：9875.0800410=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=h hs β 计算截面剪跨比：39.0900350====o ox y x h a λλ (在0.25-3.0之间)剪切系数：259.1175.1=+=λβkNbh f ot hs 62.355290.05.21270259.19875.0=⨯⨯⨯⨯=ββkN kN N V 62.355204.306402.153222max <=⨯=⨯=故满足抗剪切要求取基桩净反力最大值： 2621max 06.69359003009.01022.16859.022.168555.002.1532202.1532mm h f M A A kNyN M kNN o y S S ii x =⨯⨯⨯====⨯⨯===∑由《建筑桩基设计规范》“承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm ，间距不应大于200mm ，柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%”承台纵横方向选用直径为18mm 的HRB 钢筋间距为140mm ，则钢筋根数为n =2500/140+1=19,实际钢筋A s =19⨯254.5=4835.5mm 2最小配筋率:%15.0%215.090025005.4835min >=⨯=ρ 故配筋满足要求7）承台构造设计混凝土桩桩顶伸入承台长度50mm ，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.65m ，与承台顶齐平，梁宽250mm ，梁高400mm 。

承台底做100mm 厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm 。

8）桩身结构设计沉管灌注桩选用C25混凝土，钢筋选用HPB235级9）桩身水平承载力验算由设计资料得柱底传至承台顶面的水平荷载标准值为V k =149kN则每根基桩承受水平荷载为kN n H H k ik 484192=== 桩身按构造要求配筋，由于受水平荷载影响，则桩身配8Φ12纵向钢筋，A s =904mm 2桩身配筋率为：%57.0445014.39042=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯==A A s g ρ满足0.2%-0.65%之间的要求由于0.57%<0.65%,则单桩水平承载力特征值计算公式：()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=n t m k N g M t m ha A f N v W f γζραγ12225.175.0R 0桩身为圆形截面，故5.0,2==N a ζγ50EI mb =α根据灌注桩桩周主要土层的类别，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25MN/m 4圆形桩桩身的计算宽度为:()m d b 0575.15.05.19.00=+⨯=c s E c E Ed W I I E EI /2/8.0000===α对于C25级混凝土:224/8.2/108.2m MN mm N E c =⨯=对于HPB235级钢筋:224/1.2/101.2m MN mm N E s =⨯=扣除保护层后的桩直径为m d 43.007.05.00=-=33-222020m 1064.11]43.0%75.015.725.0[3245.014.3])1(2[32⨯=⨯⨯-+⨯=-+=）（d d dW g E ραπ 45-3-00m 1091.22/5.01064.112/⨯=⨯⨯==d W I6.521091.2108.285.085.05-40=⨯⨯⨯⨯==I E EI c MN ·m ² m EI mb 709.06.520575.125550=⨯==α 桩顶最大弯矩系数v M 取值：由于桩的入土深度h =15.2m ，桩与承台为固接，αh =0.709⨯15.2=10.7768m>4m 故而αh =4则v M =0.926222204.0%]57.01-75.01[5.0414.3])1(1[4m d A g E n =⨯+⨯⨯=-+=）（ραπ N k 取荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力（用该值计算所得单桩水平承载力特征值最小），则N k =391.3kNkNN A f N v W f R nt m k N g M t m ha 48k 8.49542.49795165.010*******.121000976.4075.01)%57.02225.1(926.01000/64.11100000027.12709.075.0)1)(2225.1(75.00＞）（==⨯⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯++=γζραγ 故桩身水平承载力满足要求10）配筋长度计算由于侧阻力起主要作用，基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3（即2/3×15.2=10.1m ），同时不宜小于4.0/α=4.55m ，则配筋长度取10.1m 钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35×12=420mm3.8.4箍筋配置采用Φ6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过4m，需要每隔2m设一道Φ12焊接加劲箍筋四、课程设计参考资料(1)《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2010)，中国建筑工业出版社(2)《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011),中国建筑工业出版社(3)《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008),中国建筑工业出版社(4)《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010),中国建筑工业出版社(5)《基础工程》（第2版）周景星李广信虞石民王洪瑾编著清华大学出版社。