柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、.樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書一、確定樁基持力層、樁型、承臺(tái)埋深1設(shè)計(jì)資料某廠房上部結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)值為軸力：N=7460kN, 彎矩：M=840kN.m，柱截面 尺寸 600mm*800mm。建筑場(chǎng)地位于城郊，土層分布情況及各層土物理性質(zhì)指標(biāo)如 表中所示，地下水位位于地表下 1.0m。從各測(cè)點(diǎn)的靜力觸探結(jié)果看場(chǎng)地土具有 不均勻性，東部區(qū)域的比貫入阻力 ps 平均值要高于西部，局部地區(qū)有明浜，埋 深近 2m。地質(zhì)報(bào)告如下表所示：土容重含水液抗剪強(qiáng)度壓縮比貫入層層底埋孔隙比性模量土層名稱g(kN量C(kP阻力編深（m）e指j()(MPa號(hào)/m3)w(%)數(shù)a)(MPa)褐黃色粉質(zhì)粘土2.018.027.80.8

2、10.30(225(18)6.40.59481）灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)6.017.838.81.091.14(919(13)4.50.57粘土18.8)灰色淤泥質(zhì)粘土14.917.053.11.511.12(810(7)2.10.6229.4)灰-褐色粉質(zhì)粘20.018.035.41.020.16(118(13)4.82.27土801.2)暗綠色草黃粉質(zhì)24.018.524.70.710.36(225(18)7.84.76粘土315.2)灰色粉質(zhì)粘土34.018.035.51.020.22(122(13)4.9873.0)注：表中括號(hào)內(nèi)為西區(qū)的數(shù)值。2、確定樁、承臺(tái)尺寸與材料等初選承臺(tái)尺寸：3.0m2

3、.0m1.4m；柱初選為 400*400 的鋼筋混凝土預(yù)制方 樁。樁身混凝土用 30 號(hào)，型式詳見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)圖集。3、選擇樁基持力層，確定荷載情況由設(shè)計(jì)資料可知，作用在承臺(tái)底面中心的荷載為： 軸力：N=7460kN, 彎矩：M=840kN.m。初選樁基礎(chǔ)為邊長(zhǎng)為 400mm 的鋼筋混凝土預(yù)制方樁，打入土層灰-褐色粉質(zhì)粘.1土 0.5m，控制最后貫入度 e 小于 50mm，此基礎(chǔ)樁基按照摩擦樁進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以 可以得到樁長(zhǎng)為：嵌入承臺(tái) 0.05m，錐形樁尖 0.5m，故有： 總樁長(zhǎng)為：L0=0.05+6.0+14.9+0.5+0.5=21.95m二、確定單樁豎向承載力根據(jù)地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中確定單樁容許

4、承載力的經(jīng)驗(yàn)公式，初步預(yù)估 樁的豎向承載力符合要求。Ra=qpaAp+upqsiaLi=2270*0.42+4*0.4*(25*6+14.9*25+40*0.5)=1221KN按照相同條件下的靜載實(shí)驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過(guò)分析和比較，綜合確定采用 Ra=1300KN，等驗(yàn)算完群樁作用后再?gòu)?fù)核承載力要求。三、確定樁數(shù)和承臺(tái)尺寸采用平板式承臺(tái)，且頂面埋深較淺，初步擬定承臺(tái)埋深為 2.0m，則有： 作用在承臺(tái)頂面的土體荷載：Gk=18*2.0*3.0*2.0=216KNn = F + G = 7460 /1.35 + 216 = 4.25所以樁數(shù)為：Ra13002取 Sa=3d=1.20m,并考慮到 My 比較

5、大，取 5 根樁進(jìn)行設(shè)計(jì)。 故布置樁平面如下圖所示：四、單樁承載力驗(yàn)算1）軸心受壓作用下：Qk=Gk +Fk7460 /1.35 + 216n = 1148 Ra1300KN，滿足要求52）偏心受壓作用下：Q k max= Q ( M K+ H K h ) xmax x2k minKi=7460 /1.35 + 216+(840 /1.35) 1.1= 1148 +141 = 1289KN54 1.11.11.2*Ra1560KN，故可以滿足要求，表明樁基選用無(wú)誤，但以下還需進(jìn)行群樁效應(yīng)下的承載了，估計(jì)可以滿足設(shè)計(jì)要求。五、群樁承載力驗(yàn)算根據(jù)本基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)要求，結(jié)合樁基規(guī)，本基礎(chǔ)樁中心距 Sa

6、 較小， Sa=3.0d,顯然應(yīng)該按照群樁效應(yīng)和承臺(tái)效應(yīng)重新驗(yàn)算單樁承載力設(shè)計(jì)值 Ra。 樁基規(guī)根據(jù)大量的基樁側(cè)阻、端阻、承臺(tái)土的阻力測(cè)試結(jié)果，經(jīng)分析， 應(yīng)按照以下方式確定各項(xiàng)群樁效應(yīng)系數(shù)值，然后再按相關(guān)公式進(jìn)行驗(yàn)算。SaBc由d3.0 ；l0.093查書上所給表有：ci 0.110， ce 0.630由 Aci 5.41m， Ace 235.410.59m得iAicAeccc = c+ e = 0.115.41+ 0.630.590.161AcAc66查表得 c = 1.70，所以考慮承臺(tái)底土的抗力，并用以下公式進(jìn)行基樁豎向承載力計(jì)算：R = sp Quk + c Qck = sp Quk

7、+ c qckAc sp c sp cn(0.8022700.16/1.65)+40.41.64( 256+14.925+400.5)/1.65+2160.16/1.70=1157kN由于 11575=5785KN(7460/1.35+Gk)=5741KN，故滿足要求六、群樁沉降計(jì)算本設(shè)計(jì)建筑物為廠房，屬于乙級(jí)建筑，但是設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)為摩擦型群樁基礎(chǔ)， 預(yù)制混凝土樁穿過(guò)軟土層，應(yīng)該考慮樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算，假定樁群為一假想的實(shí) 體基礎(chǔ)，按與淺基礎(chǔ)相同的方法和步驟計(jì)算樁端平面以下由附加應(yīng)力引起的壓縮 層范圍內(nèi)的地基變形量，計(jì)算過(guò)程中，土層的壓縮模量按實(shí)際的應(yīng)力實(shí)驗(yàn)曲線確 定，同時(shí)，基底邊長(zhǎng)取承臺(tái)底面邊長(zhǎng)

8、為 2.0m,還要引入樁基等效沉降系數(shù)加以修 正。具體的計(jì)算步驟為：（1）分層：將樁端以下平面土分為若干層，分層厚度為 0.4b=0.8m. （2）確定地基沉降計(jì)算深度：按附加應(yīng)力與自重應(yīng)力比小于 0.2 來(lái)進(jìn)行確定。（3）計(jì)算各分層土體的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力，由 P1i 和 P2i 的實(shí)驗(yàn)曲線查得相應(yīng)的孔隙比。（4）分別計(jì)算每層土體的變形量Si.Si (e1ie2i) hi/ (1+ e1i)（5）累加 si 可以得到最終的沉降量 S,乘以樁基計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為 1.0，再乘以基 等效沉降系數(shù) s0.112（查樁基規(guī)可知）采用分層總和法計(jì)算如下表所示：故有總的沉降量為:S=1.29+1.5

9、9+1.97+1.3.42+3.20+2.55+3.46+3.0+2.95+2.55+1.29=27.26cm4樁端平面以下沉降計(jì)算表自重應(yīng)附加平均自平均附分層厚應(yīng)力系應(yīng)力重應(yīng)力加應(yīng)力總的平孔隙比分層分層點(diǎn)深度力 czi深寬比度數(shù)均應(yīng)力沉降量ziczizi編號(hào)zi(m)z/bhi (m)i(KPa)Si(cm)（KPa）(kPa)(kPa)（KPa）e1ie2i023.923.9189.701.00536.310.80.8196.20.40.977524.3192.95530.3723.30.8050.7761.2921.60.8202.80.80.695372.9199.5448.6648.

10、10.8150.7791.5932.40.8209.41.20.462247.9206.1310.4516.50.8260.7811.9743.20.8215.91.60.348186.7212.65217.3429.90.8690.7893.4254.00.8222.52.00.270144.9219.2165.83850.8760.8013.2064.80.8229.02.40.216115.9225.75130.4356.20.8860.8262.5575.60.8235.62.80.17392.8232.3104.35336.70.8950.8133.4686.40.8246.13.2

11、0.14276.2240.8584.5325.40.8960.8253.0097.20.8256.73.60.11762.8251.469.5320.90.8960.8262.95108.00.8263.264.00.10254.73259.9858.765318.70.8860.8262.55118.80.8269.824.40.09550.97266.5452.85319.40.8560.8261.29129.60.8276.364.80.08947.76273.0949.365322.50.8430.8151.22七、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)采用混凝土預(yù)制樁，樁身結(jié)構(gòu)可以參照標(biāo)準(zhǔn)圖集進(jìn)行選

12、用，故 在計(jì)算書內(nèi)部不再詳細(xì)說(shuō)明，直接參照北京地區(qū)混凝土預(yù)制樁圖集，施工圖內(nèi)部 所示的樁身結(jié)構(gòu)大樣僅供參考，詳見(jiàn)圖集，此處不再贅述。八、承臺(tái)設(shè)計(jì)1）、示意圖：2）、承臺(tái)的基本尺寸：承臺(tái)邊緣至樁中心距: C = 400 mm樁列間距: A = 1100 mm樁行間距: B = 600 mm承臺(tái)根部高度: H = 1400 mm承臺(tái)端部高度: h = 1400 mm縱筋合力點(diǎn)到底邊的距離: as = 70 mm平均埋深: hm = 2.00 m方樁邊長(zhǎng): Ls = 400 mm3）、荷載設(shè)計(jì)值：(作用在承臺(tái)頂部）豎向荷載: F = 7460.00 kN繞 Y 軸彎矩: My = 840.00 kN

13、 m4）、選擇承臺(tái)的材料：承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30，故有 fc = 14.30 N/mm2 ，ft = 1.43 N/mm2 鋼筋強(qiáng)度等級(jí): HRB335 ，fy = 300.00 N/mm25）、驗(yàn)算承臺(tái)過(guò)程：1作用在承臺(tái)底部的彎矩繞 Y 軸彎矩: M0y = MyVxH = 840.000.001.40 = 840.00kNm 2基樁凈反力設(shè)計(jì)值：Ni = F/nM0xyi/yj2M0yxi/xj2N1 = F/nM0yx1/xj2= 7460.00/5840.00(-1.10)/4.84 = 1301.09 kNN2 = F/nM0yx2/xj26= 7460.00/5840.001

14、.10/4.84 = 1682.91 kN N3 = F/nM0yx3/xj2= 7460.00/5840.000.00/4.84 = 1492.00 kN N4 = F/nM0yx4/xj2= 7460.00/5840.00(-1.10)/4.84 = 1301.09 kN N5 = F/nM0yx5/xj2= 7460.00/5840.001.10/4.84 = 1682.91 kN 3承臺(tái)受柱沖切驗(yàn)算：Fl 20x(bca0y)0y(hca0x)hpfth0X 方向上自柱邊到最近樁邊的水平距離：a0x = 0.50 m y 方向上自柱邊到最近樁邊的水平距離：a0y = 0.10 m承臺(tái)有

15、效高度：h0 = Has = 1.400.07 = 1.33 m作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計(jì)值：Fl = FQi = 7460.001492.00 = 5968.00 kN X 方向沖跨比：0x = a0x/h0 = 0.50/1.33 = 0.38 Y 方向沖跨比：0y = a0y/h0 = 0.10/1.33 = 0.08 0y Fl = 5968.00 kN, 滿足要求。4承臺(tái)受剪驗(yàn)算：計(jì)算公式：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500072002）Fl hsftb0h0（8.5.181）(1) 垂直 Y 方向截面的抗剪計(jì)算Y 方向上自柱邊到計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離：a0 = 0.10

16、m 計(jì)算截面處承臺(tái)寬度：b = 2A2C = 21.1020.40 = 3.00 m斜截面上最大剪力設(shè)計(jì)值：Vl = 2984.00 kN計(jì)算截面的剪跨比： a0/h0 = 0.10/1.33 = 0.08 Vl = 2984.00 kN, 滿足要求。(2) 垂直 X 方向截面的抗剪計(jì)算X 方向上自柱邊到計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離：a0 = 0.50 m 計(jì)算截面處承臺(tái)寬度：b = 2B2C = 20.6020.40 = 2.00 m斜截面上最大剪力設(shè)計(jì)值：Vl = 3365.82 kN計(jì)算截面的剪跨比： a0/h0 = 0.50/1.33 = 0.38剪切系數(shù)： = 1.75/(1.0) =

17、 1.75/(0.381.0) = 1.27承臺(tái)計(jì)算截面的計(jì)算寬度：be = b = 2.00 mhsftbeh0= 0.881.271430.002.001.33= 4260.55 kN Vl = 3365.82 kN, 滿足要求。5承臺(tái)角樁沖切驗(yàn)算：計(jì)算公式：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500072002）Nl 1x(c2a1y/2)1y(c1a1x/2)hpfth0 角樁豎向沖反力設(shè)計(jì)值：Nl = 1682.91 kN從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣的距離：c1 = CLs/2 = 0.400.40/2 = 0.60 m c2 = CLs/2 = 0.400.40/2 = 0.60 mX 方向上

18、從承臺(tái)角樁內(nèi)邊緣引45 度沖切線與承臺(tái)頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊 緣的水平距離:（當(dāng)柱或承臺(tái)變階處位于該 45 度線以內(nèi)時(shí)，則取由柱邊或變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切錐體的錐線）a1x = 0.50 mY 方向上從承臺(tái)角樁內(nèi)邊緣引45 度沖切線與承臺(tái)頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊 緣的水平距離:（當(dāng)柱或承臺(tái)變階處位于該 45 度線以內(nèi)時(shí)，則取由柱邊或變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切錐體的錐線）8a1y = 0.10 mX 方向角樁沖跨比：1x = a1x/h0 = 0.50/1.33 = 0.38 y 方向角樁沖跨比：1y = a1y/h0 = 0.10/1.33 = 0.08 1y Nl = 1682.91 kN, 滿足要求。6承臺(tái)受彎計(jì)算：計(jì)算公式：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500072002）Mx Niyi（8.5.161）計(jì)算公式：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500072002）My Nixi（8.5.162）(1) 垂直 X 軸方向計(jì)算截面處彎矩計(jì)算：My Nixi = 2356.07 kNm相對(duì)受壓區(qū)高度：= 0.04771