基础工程课程设计(桩基础设计)

《基础工程》课程设计

(土木工程地下工程方向)

*******大学土木工程学院

姓名：****** 学号：********

组别：*****一班(ACE组)

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二〇一一年六月

《基础工程》课程设计------*******大学土木工程专业（城市地下工程方向）

目录

一. 工程概况.....................................................................................................3 二 .选择桩型、桩端持力层 、承台埋深......................................................6 三. 确定单桩承载力特征值.............................................................................6 四. 确定桩数.....................................................................................................7 五. Z1、Z2类柱下桩基础设计........................................................................8 六. Z3类柱下桩基础设计...............................................................................11 七. Z4类柱下桩基础设计.............................................................................14 八. 连系梁设计...............................................................................................18 九. 基础布置总平面图..................................................................................20

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一 .工程概况

凤凰大厦为六层框架结构，±0.00以上高度19.6米，拟采用400×400mm2

钢筋混凝土预制桩基础，整个基础占地面积为6.087.223.0835.2m.

2具体的地质等工程条件如下:

Z1Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z1AZ3Z3Z1Z4Z4Z2Z3Z3Z1Z4Z4Z2Z4Z4Z2Z4Z4Z2Z4Z4Z2Z4Z4Z2Z4Z4Z2BCD123456789底层柱网平面

布置图

1、场地工程地质条件 （1）钻孔平面布置图

Zk1Zk2Zk3Zk4Zk5Zk6Zk7Zk816.0m16.0m16.0m17.5m

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（2）工程地质剖面图

-1.8杂填土-5.1(-5.8)淤泥-2.0-3.0(-4.0)-2.2-4.5(-5.3)-2.5-6.0(-6.5)-8.5(-9.8)-8.6(-9.2)-9.0(-9.7)-9.5(-10.5)粉质粘土-15.5(-17.3)-18.4(-20.4)砾质粘土-20.5(-21.8)-20(-21.2)

Ⅰ—Ⅰ 剖面

-1.8杂填土-4.9(-4.5)淤泥-2.0-3.0(-4.5)-2.2-5.5(-6.2)-2.4-6.5(-7.5)-8.0(-9.4)-8.5(-10.7)-9.5(-11.3)-10.0(-11.4)粉质粘土-14.5(-16.3)-17.0(-18.5)砾质粘土-22.0(-23.0)-21.5-(22.0)

Ⅱ—Ⅱ 剖面

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（3）预制桩桩端承载能力标准值

土层名称 杂填土 淤泥 粉质粘土 砾质粘土 2、底层柱截面尺寸及荷载

底层柱 Z1 Z2 Z3 Z4

3、其它条件

（1）柱底标高为-1.0m；

（2）基础梁（连系梁）顶面荷载Q=15kN/m； （3）建筑物处于非地震区，可不考虑抗震。

柱截面尺寸 400×400 400×400 400×600 500×700 轴力（KN） 1050 1280 1900 2000 偏心距离 0.2 0.2 0.2 0.1 桩周侧摩阻力标准值 qsk(kPa) 未完成自重固结 10 40 50 / / 1900 3500 桩端极限承载力标准值 qsk(kPa)

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二 .选择桩型、桩端持力层 、承台埋深

根据荷载和地质条件,以砾质粘土层做为桩端持力层。四类柱下桩统一选用同一种桩型，采用桩截面为400mm×400mm钢筋混凝土预制桩，桩长21.9m，桩入土深度为23.8m。承台埋深2m。厚度为1.0m。 三．确定单桩承载力特征值

nⅠ-Ⅰ剖面 1Ra32[qpaApupqsiahi]ZK1ZK2ZK3R[qpaApupqsianhi][35000.16i11.64.11011.9403.350]825.6KN1a112212ni1 [35000.161.6n4.4108.9405.450]816KN

i1i1nRa21[qpaApupqsiahi]2i1 [35000.161.6

125.5107408.350]880KN

i1n- 6 -

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R1a42[qpaApupqsiahi]in1n R [qpaApupqnsiahi].1631011403.850]808KNiK5[35000.161Z1a521212

Ⅱ-Ⅱ剖面

[35000.161.65.1104.5409.350]836.8KNin1i1ZK6R1a62[qpaApupqsiahi]i1nn1[35000.161.65109406.850]880KN2i1K7

ZR1a72[qpaApupqsiahi]i1nn[35000.161.631013.5401.850]808KN12i1 a812ZK8R[qpaApupqsiahi]i1nn

[35000.161.631012402.350]780KN12i1K4

Z

四．确定桩数

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最安全设计时取Ra=780KN,根据柱的顶面荷载大小确定桩数: Z1 n1Z2 n2Z3 n3Z4 n41.2F1.210501.62 取两根桩 Ra7801.2F1.212801.97 取两根桩 Ra7801.2F1.219002.92 取三根桩 Ra7801.2F1.220003.08 取三根桩 Ra780五．Z1、Z2类柱下桩基础设计

（Z1、Z2类柱承台选用同一种类型,因Z2柱上竖向力大于Z1柱上的竖向力.故参照Z2类柱的相关数据来进行此类基础的设计 ）

（一）选用两根桩,桩长21.9m,即入土深度23.8m.嵌入承台的0.1m. （二）单桩承载力(最保守设计计算时)Ra=780KN （三）单桩承载力验算

初选承台厚度1.0m,埋深2.0m,承台初选2.0m×10.m.面积A=2.0m2

GGAd202280KN

QKFG128080680KNRa780KN n2FGMyxi12808012800.20.6Qk,max893.3KN1.2Ra936KN 22n220.6xj(四).配筋

F1.35Fk1.3512801728KN

M1.35Mk1.3512800.2345.6KNm

各桩不计承台自重及其上土重GK时净反力:Ni1.35

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Fk864KN n《基础工程》课程设计------*******大学土木工程专业（城市地下工程方向）

FkMyxmax1296KN 最大竖向力:Nmax1.352xjn对于最承台危险截面:MyNixi12960.4518.4KNm 承台选用C30的混凝土:Ft=1.143N/mm2 钢筋选用HRB335级的钢筋:Fy=300N/mm2

桩顶嵌入承台100mm.则有效厚度:h0h-100-2100010010890mm

518.4106AS2133.35mm2

0.9fyh00.9300890最小配筋率:min45ft1.43%45%0.215% fy300MyAs2133.35mm2minbh0.215%10008901909.1mm2

满足最小配筋率要求.

选用8Φ12和8Φ14钢筋As=8×113.0+8×153.9=2135.2mm2

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(五). 抗冲切验算 1.承台上柱的抗冲切验算

ac0.4 bc0.4 hp1.0

aox0.2ma0.2oxox0.22h00.90.48ox1.14ox0.2

aoy0oyoya0x0h00.844.2oy0.2

Floxbcaoyoyacaoxhpftho

[1.14(0.40)4.2(0.40.2)]1.014300.893787.6KNFlFN172801728KN 故承台柱的冲切满足设计要求. 2.角桩的冲切验算

c10.6m

c20.7m

c2 - 10 -

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a1x0.2a1y01xaa1x0.20.22 1x1x0h0h00.90.561x2.81x0.2

0.561x1.331x0.2c1a1xa1ya1xNl1xc21yc12hpftho 21.330.702.80.60.11.014300.893679.4KNNLNmax1296KN

角桩验算满足要求

(六).承台抗剪验算

Vhsftbh0

对于Ⅰ-Ⅰ截面

axax0.2 xh00.22

取x0.25

ax141.758001.4 hs0.97 1h011.414300.970.891728.4KNVNmax1296KN

承台抗剪符合设计要求 六．Z3类柱下桩基础设计

（一）.选用三根桩,桩长21.9m,即入土深度23.8m.嵌入承台的厚度0.1m （二）.单桩承载力(最保守设计计算时)Ra=780KN

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（三）.单桩承载力验算

选承台厚度1.0m,埋深2.0m,桩中心距Sa=2.0m,承台面积A=5.68m2

GGAd205.682227.2KN

QK2FG1900227.2709.1KNRa780KN n3yi20.57721.15522.0

NmaxN2N3FGMxyi1900227.219000.20.577818.7KN1.2Ra936KN2n32yjNminN1FGMxyi1900227.219000.21.155489.7KN 2n32yj(四).配筋 (承台按三向板带均匀布置)

F1.35Fk1.3519002565KN

M1.35Mk1.3519000.2513KNm

各桩不计承台自重及其上土重GK时净反力,Ni1.35Fk855KN nFkMyxmax190019000.20.5771.351003KN 最大竖向力:Nmax1.3522xj3nMNmax310033Sa610.8KNm b20.4c3434承台选用C30的混凝土,Ft=1.43N/mm2;钢筋选用HRB335级钢筋Fy=300N/mm2 桩顶嵌入承台100mm.则有效厚度:h0h-100-610.8106AS2541.8mm2

0.9fyh00.9300890My2100010010890mm

最小配筋率:min45ft1.43%45%0.215% fy300As2541.8mm2minbh0.215%9588901833.1mm2, 所以满足最小配率要求.

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三角承台的每一边选用14Φ16钢筋As=14×200.96=2813.4mm2

(五）.承台抗冲切验算 1.柱对承台的冲切验算

Flhp0umfth0 hp0.8910.89(2000890)0.992 a0655mm

200080053362668mm a02h06550.840.840.74 00.894 8900.20740.2hp0umfth00.9920.8942.6681.431030.893011.3KNFl1003KN

柱的冲切满足设计要求. 2.角桩对承台的冲切验算

800c11066mm c21039mm hs0.97

h014a11600mm 11a116000.67 110.560.64

h0900110.2a12567mm 12a125670.63 120.560.67

h0900120.2.底部角桩

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Nl112c1a11tan12hpfth0

6000.6421.0660.6tan0.9714300.891246KN

2FkMyxmax190019000.20.577Nl0Nmax1.351.351003KN 2n32xj.顶部角桩

Nl122c2a12tan22hpfth0

6000..6721.0390.567tan0.9714300.891264.5KN

2FkMyxmax190019000.21.155Nl0N11.351.35558.7KN 22xj3n所以底部和顶部角桩冲切均符合设计要求 (六).承台抗剪验算

Vhsftbh0

对于Ⅰ-Ⅰ截面

axax0.6 x0.67

h01.758001.05 hsh0.97 10140.971.0514301.8450.892391.5KNVNmax1003KN

对于Ⅱ-Ⅱ截面

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ax0.655 xax0.728 h0148001.750.97 1.01 hs 1h00.971.0114301.3860.891728.2KNV0N1558.7KN

承台抗剪符合设计要求. 七．Z4类柱下桩基础设计

(一).选用三根桩,桩长21.9m,即入土深度23.8m.嵌入承台的厚度0.1m (二).单桩承载力(最保守设计计算时)Ra=780KN (三).单桩承载力验算

选承台厚度1.0m,埋深2.0m,桩中心距Sa=2.0m,承台面积A=5.68mm2

GGAd205.682227.2KN

QK2FG2000227.2742.4KNRa780KN n3yi20.57721.15522.0

FGMxyi2000227.220000.10.577N2N3800.1KN1.2Ra936KN2n32yjN1FGMxyi2000227.220000.11.155626.9KN 2n32yj(四).配筋 (承台按三向板带三向布置)

F1.35Fk1.3520002700KN

M1.35Mk1.3520000.1270KNm

各桩不计承台自重及其上土重GK时净反力,Ni1.35最大竖向力

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Fk900KN n《基础工程》课程设计------*******大学土木工程专业（城市地下工程方向）

FkMyxmax200020000.10.577Nmax1.351.35977.9KN 22xj3nNmax3977.93MSabc20.5581.4KNm 3434承台选用C30的混凝土,Ft=1.43N/mm2 钢筋选用HRB335级钢筋Fy=300N/mm2 581.4106AS2419.5mm2

0.9fyh00.9300890My最小配筋率:min45ft1.43%45%0.215% fy300As2419.5mm2minbh0.215%9588901833.1mm2, 所以满足最小配率要求.

选用14Φ16钢筋As=14×200.96=2813.4mm2

(五). 承台抗冲切验算 1.柱对承台的冲切验算

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Flhp0umfth0 hp0.8910.89(2000890)0.992 a0605mm

200080053362668mm a02h06050.840.840.68 00.95 8900.20.680.2hp0umfth00.9920.952.6681.431030.893140.0KNFl1003KN

柱的冲切满足设计要求. 2.角桩对承台的冲切验算

800c11066mm c21039mm hs0.97

h014a11550mm 11a115500.61 110.560.69

h0900110.2a12524mm 12底部角桩

Nl112c1a11tana125240.560.58 120.72 h0900120.212hpfth0

6000.6921.0660.55tan0.9714300.891319.0KN

2Nl0Nmax977.9KN

顶部角桩

Nl122c2a12tan22hpfth0

6000.7221.0390.524tan0.9714300.91351.6KN

2Nl0N11.35626.9846.3KN

所以底部和顶部角桩冲切均符合设计要求 (六)承台抗剪验算

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Vhsftbh0

对于Ⅰ-Ⅰ截面

ax0.61 ax0.55 xh08001.751.09 hs0.97 1h0140.971.0914301.8450.892482.6KNV0Nmax977.9KN 对于Ⅱ-Ⅱ截面

ax0.67 ax0.605 xh01.758001.05 hs0.97 1h0140.971.0514301.3860.891796.6KNV0N1846.3KN 抗剪符合设计要求. 八.连系梁的设计

已知梁上的荷载为15KN/m.所有的连系梁选用同一种类型的混凝土材料(C30:ft=1.43N/mm2,fc=14.5N/mm2),同种型号钢筋(HRB335:fy=300N/mm2).由桩基础设计手册中查得:连系梁顶面宜与顶面位于同一标高,其宽度不宜小于250mm,其高度可取承台中心距的1/10~1/15,但不超过承台的高度,且不宜小于400mm.据此对以下四类梁进行设计.

(一类). Z1-Z2和Z2-Z2之间连续梁设计

此类梁在两承台间的距离为4000mm,两端各嵌入承台50mm.则梁的总长为:L=4100mm.梁高度取h=500mm.宽度取300mm.则:

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h0has50035465mm

1152.052.05102Ms20.033 22114.5300465a1fcbh0112as1120.0330.034b0.55

Asbh0a1fc114.50.052300465229.2mm2 fy300选用4Φ12 AS4113452.2mm2

(二类). Z1-Z3和Z2-Z4之间连续梁设计

此类梁在两承台间的距离为4978mm,两端各嵌入承台50mm.则梁的总长为:L=5078mm.梁高度取h=500mm.宽度取300mm.

h0has40035365mm

1152.5392.539106Ms20.051 22114.5300465a1fcbh0112as1120.0510.052b0.55

Asbh0a1fc114.50.052300465350.6mm2 fy300选用4Φ12 AS4113452.2mm2

(三类). Z3-Z4和Z4-Z4横向之间连续梁设计

此类梁在两承台间的距离为3512mm,两端各嵌入承台50mm.则梁的总长为:L=3612mm.梁高度取h=400mm.宽度取300mm.

h0has40035365mmsM2a1fcbh0

1151.8061.80610220.042 2114.5300365 - 19 -

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112as1120.0420.043b0.55

Asbh0a1fc114.50.043300365227.6mm2 fy300选用4Φ12 AS4113452.2mm2

(四类). Z3-Z3和Z4-Z4纵向之间连续梁设计

此类梁在两承台间的距离为845mm,两端各嵌入承台50mm.则梁的总长为:L=945mm.梁高度取h=400mm.宽度取300mm.

h0has40035365mm

1150.470.47106M2s0.029 22114.5300365a1fcbh0112as1120.0290.031b0.55

Asbh0a1fc114.50.029300365153.5mm2 fy300选用4Φ12 AS4113452.2mm2

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