柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)計(jì)算書

1、1 工程概況某高層建筑，上部結(jié)構(gòu)為18層框架結(jié)構(gòu)，因?yàn)榭辈彀l(fā)現(xiàn)工程建設(shè)場地淺層 范圍沒有良好的基礎(chǔ)持力層，為此擬采用柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)。柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)的承臺(tái)埋深2.5米，底面幾何尺寸為4m*4m混凝土為C30 柱斷面尺寸為1.0*1.0m。采用4根水下鉆孔灌注樁，直徑d=800mm布置如下 圖。相應(yīng)的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合為 Fk=6500kN, M=420kN.m （永久荷載控制）。計(jì)算基礎(chǔ)沉降時(shí)，采用按中心荷載考慮，準(zhǔn)永久荷載為F=6800kN2場地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件根據(jù)對(duì)現(xiàn)場鉆探、原位測試與室內(nèi)土工試驗(yàn)成果的綜合分析，在本次 巖土工程勘察勘探深度范圍內(nèi)共有 5層土層，分別是：表層為人工堆積的人

2、工填土，厚度 2米，往下為粉質(zhì)粘土，層厚約 10.5米，第三層是厚度約4米的密實(shí)細(xì)砂層，第四層為層厚為 4米，壓縮 模量為30MPa樁端阻力特征值為q pa =1000 kPa , qs60 kPa的中密礫石 層，最后是一層壓縮模量Es=25MPa的深厚粉質(zhì)粘土層。地下水位在地表 面下3.5米處3方案選擇首先，對(duì)于上部結(jié)構(gòu)18層的框架結(jié)構(gòu)，且地基土土質(zhì)情況不太好的情況, 我們可選用柱下條形基礎(chǔ)、柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)以及箱形基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是垂直或傾斜布置于地基中，其斷面積相對(duì)長度很小的桿狀構(gòu)件， 能將上部荷載傳遞給地基的基礎(chǔ)。目前樁基礎(chǔ)主要應(yīng)用于以下方面：1、上部荷載很大，只有在較深處才能有滿

3、足承載力要求的持力層的 情況；2、為了減少基礎(chǔ)的沉降或不均勻沉降，利用較少的樁將部分荷載傳 遞到地基深處，從而減少基礎(chǔ)沉降，按沉降控制設(shè)計(jì)，這種樁基礎(chǔ)稱為減沉 樁基礎(chǔ)或疏樁基礎(chǔ)；3、當(dāng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)底面比天然底面高或者基礎(chǔ)底部的土可能被沖蝕，形 成承臺(tái)與地基土不接觸的高承臺(tái)樁基；4、 有很大的水平方向荷載情況，如風(fēng)、浪、水平土壓力、地震荷載 和沖擊力等荷載，可采用垂直樁、斜樁承受水平荷載；5、地下水位較高，加深基礎(chǔ)埋深需要進(jìn)行深基坑開挖和人工降水， 這可能不經(jīng)濟(jì)或者對(duì)環(huán)境有不利影響，這時(shí)可考慮采用樁基礎(chǔ)；6、在水的浮力作用下，地下室或地下結(jié)構(gòu)可能上浮，這時(shí)用樁抗浮 承受上拔荷載；7、用樁穿過濕陷性土

4、，膨脹土、人工填土、垃圾土和可液化土層， 可保證建筑物的穩(wěn)定。柱下條形基礎(chǔ)是軟弱地基上框架或排架結(jié)構(gòu)常用的一種基礎(chǔ)類型,分為 沿柱列一個(gè)方向延伸的條形基礎(chǔ)梁河沿兩個(gè)正交方向延伸的交義基礎(chǔ)梁。它 具有剛度較大，調(diào)整不均勻能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)較高。因此在一般情況 下，柱下應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)置單獨(dú)基礎(chǔ)。如遇下述特殊情況時(shí)可以考慮采用柱下 條形基礎(chǔ)(1) 當(dāng)?shù)鼗^軟弱，承載力較低，荷載較大，或地基壓縮性不均勻時(shí);(2) 當(dāng)荷載分布不均勻，可能導(dǎo)致不均勻沉降時(shí)；(3) 當(dāng)上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)沉降較敏感，有可能產(chǎn)生較大的次應(yīng)力或影響 使用功能時(shí)。對(duì)于筏板基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)；筏板基礎(chǔ)是埋置于地基的一塊整體連續(xù)的厚鋼 筋混

5、凝土基礎(chǔ)板；箱形基礎(chǔ)是埋置于地基中有底板、頂板、外墻和相當(dāng)數(shù)量的 縱橫隔墻構(gòu)成的單層或多層箱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；這類基礎(chǔ)主要應(yīng)用于建筑物上部荷載很大,高聳復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)地基沉降與不 均與變形較敏感，對(duì)抗震也有更高的標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)建筑物地下空間還有更大更 多的使用要求的情況。這類基礎(chǔ)不僅具有較大的剛度和整體性，還可與地下室 建造相結(jié)合，但是造價(jià)很高，技術(shù)難度很大，比一般的基礎(chǔ)昂貴很多?？紤]到本工程上部荷載很大，地下水位較高，且在較深處才有能滿足承載 力要求的持力層，加深基礎(chǔ)埋深需要進(jìn)行深基坑開挖和人工降水，對(duì)工程不經(jīng) 濟(jì)。因此，使用柱下條形基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)使得本工程很不經(jīng)濟(jì)，米 用柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)

6、既能使上部結(jié)構(gòu)的承載力及基礎(chǔ)沉降滿足要求，在一定程度 上較其他方法也更經(jīng)濟(jì)一些，故而，本工程選用柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)。4樁基設(shè)計(jì)4.1單樁承載力特征值Ra計(jì)算首先選擇第四層中密砂石為樁端持力層，采用 4根水下鉆孔灌注樁，截面 直徑d =800 mm，樁端進(jìn)入持力層2m，樁長16米，承臺(tái)埋深2.5米。計(jì)算剖 面圖如下：q“ 35kPa 寸y=：19kN/mT地下水S.S4迫中密礫石cfiOkParq. 1000kPaE. 3。MPa 寸深17粉質(zhì)粘土信E, 25MPa圖1計(jì)算剖面簡圖特征值Ra的計(jì)算：根據(jù)公式:Ra =Qpa Ap Up、 qsiahiqpa 一樁端阻力特征值進(jìn)行計(jì)算度qia 樁側(cè)阻力

7、特征值siaA 樁截面面積pU p 一樁身周長phi 一樁身穿越每一層土的高qpa =1000 kpa兀 2 兀2Ap = d = 0.8 = 0.5024 m44L =兀 D =3.14 0.8 =2.512 m p則可得 Ra =1000 0.50242.51224 10 35 4 60 2)=1758 .4kN4.2 單樁承載力驗(yàn)算：Gk =GAd =20 4 4 2.5 =800 kNF Gk 6500800f = = =1825 kN 屁=1758 .4kNn4故采用4跟樁不能滿足要求_ 73001758 .4= 4.15由此取n=5,此時(shí)樁承受的豎向力此時(shí)滿足承載力要求。F GQk

8、 = =1460 : Ra5單樁偏心荷載下最大豎向力為:F G M yXi420 1 .2Qk,max = 2 =1460r =1547 .2kN ：1.2Ran xi4 1.2圖2樁位布置及承臺(tái)尺寸3所示:承臺(tái)及灌注樁的布置剖面圖如附圖4.3 抗彎設(shè)計(jì)與配筋計(jì)算在承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算中，取相應(yīng)荷載效應(yīng)基本組合的設(shè)計(jì)值，按下式計(jì)算：S =1.35 Sk K則，F(xiàn) =1.35 Fk = 8775 kN , M = 1.35 M k = 567 kN m對(duì)丁承臺(tái)，承臺(tái)厚1.2米，保護(hù)層厚度取為50mm則有效高度屏=1200 -50 =1150 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí) C30,22抗拉強(qiáng)度 ft=1.43N/

9、mm，鋼筋選用 HRB 335級(jí)，fy=300 N/mm ,如圖圖3承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算圖則各樁不急承臺(tái)以及承臺(tái)上土重部分的凈反力M為：各樁平均豎向反力N =1.35 X Fk =1.35 X1300 =1755 kN。最大豎向反力 nN max =1.35 1300 . 87.5 =1873 .125 kN對(duì)丁斷面1-1:My=' NjXj =2NmaxXj=2 1873 .125 0.7 = 2622 .375 kN m故承臺(tái)的最大彎矩為M y=2622 .375 kN m則，設(shè)鋼筋面積為As :tM y 2622 .37510由：s = =五=0.035 :： ： s,max =0.39

10、9fcbho14.3 40001150故滿足適筋要求。s =0.51 .,1 -2s = 0.98Assfyh0二 7756 .2mm采用25根直徑為20mm勺鋼筋,A = 7855 mm 2。鋼筋間距平行丁 x軸布置。4000 -25 20d = =135 mm26對(duì)丁 2-2斷面:M x =寸 Njyj =2N yj =2 17550.7 =2457 kN m則，As = = 7267 .1mm 20.98 fyh。2選用25根直徑20mm勺鋼筋，As = 7855 mm，平行丁 y軸布置承臺(tái)的配筋圖見附圖2.4.4 承臺(tái)的抗沖切驗(yàn)算4.4.1柱的向下沖切驗(yàn)算圖4柱下沖切計(jì)算簡圖,一 .1

11、.2一 由圖可知，其擴(kuò)散角0=arctan =76%45、因此需進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算。0.3沖切計(jì)算可按下式進(jìn)行：F| _2。x bc aoy 廣,Boy ac - aox，:hp fth°.a°x式中， a oy =aox =0.3m.，°x - ' oy = =0.26ho ac =bc =1 m； l''ox = - oy =.83-1-0.9：hp =1 1150 -800=0.972000- 800.2 I、bc - a°y . 3°y ac - a °、 二p fth。=21.831 - 0.3- 1.8

12、31 - 0.3 0.9711001 .15=11677 kNF| = F - N =8775 -1775 =7000 kN <11677 kN滿足條件。其中：F|-不計(jì)承臺(tái)及其以上填土自重，作用在沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計(jì)值，沖切破壞錐體應(yīng)采用自柱邊或承臺(tái)變階至相應(yīng)樁頂內(nèi)邊緣連線構(gòu)成的錐體，錐體 與承臺(tái)地面的火角>45° ;h0 一沖切破壞錐體的有效高度，一般為承臺(tái)受沖切承載力截面的厚度減去保護(hù)層厚度；Php 一受沖切承載力截面局度影響系數(shù)Pox，Poy 一沖切系數(shù);Zox , 2-oy沖跨比,'ox,=*'oy 上h0h0a0x，a0 y 一柱邊或變階

13、處至相應(yīng)樁邊的水平距離。當(dāng)a0x (a0 y X 0.2 h0,時(shí)，取a°x(a0y )=0.2h°,；當(dāng) a°x (a。y )a 0.2 h 時(shí)，取 a°x(a0y )=h°,F 一柱根部軸力設(shè)計(jì)值4.4.2角樁的沖切驗(yàn)算圖5角樁沖切計(jì)算簡圖沖切力Ni必須不大丁抗沖切力，則需滿足:ai yc2 一2.：iyai x.i： hp 恥2由圖可知 ci =c2 =i.2m; aa = 0.3myx吼0.56=0.26; -ix =、y = i.22hoiy 0.2hp= 0.97則抗沖切力='|Fix x C2Ci + 王 jZhp fth

14、。=4042 kN-<2 ) 乂 2 力N, =Nmax =i873 .i25 kN二N,抗沖切力，滿足要求。4.5承臺(tái)抗剪驗(yàn)算承臺(tái)需滿足剪切力V必須不大丁抗剪切力，即滿足:V 、吒嘰對(duì)丁圖2中的i-i截面：ax =0.3m,心=* =0.26 <0.3,取舄=0.3 品iR i .75q800 '4F =i.35; Fhs = J =0.9;b =4mk +iI h° J.V =2Nmax =2 i873.i25 =3746 .25kN抗剪切力 =0.9 i.35 ii00 4 i.i5=6i48kNV抗剪切力，滿足要求。對(duì)丁圖2中的2-2截面：aiy0.3廿m

15、 - i .75.35ai y = 0.3 m , Zy =0.26 <0.3,取丸= 0.3，貝 U 園=ih0 i.i5 - iV =2N =2 i755 =35i0 kN抗剪力 =0.9 i .35 ii00 4 i.i5 =6i48 kN滿足要求4.6沉降驗(yàn)算基礎(chǔ)的沉降計(jì)算采用實(shí)體深基礎(chǔ)的計(jì)算方法，采用扣除摩阻力法F G -2 a。 bo ' qsiahP0 =aoboF 一作用在樁基承臺(tái)頂面的豎向力，kN ；G 一承臺(tái)和承臺(tái)上土的自重；ao , bo-群樁的外緣矩形面積的長短邊的長度，m;qsa 一樁身穿越的第i層土的側(cè)阻力特征值；h 一樁身所穿越第i層土的土層厚度，m.a ° =b° =3.2m其中：° OG = :'G Ad =2O 4 4 2.5 =8OOkN68OO - 8OO -23.2 3.2 1o 2435 4 6O 2 1Po = =187 .5kP3.2 3.2ao=1 bo表1平均附加應(yīng)力計(jì)算表z / mz/b«iEsi（Mp a ）OO1253.21O.698256.42O.446251O3.125O.31125144.375O.2322O165O.2O63O由以上計(jì)算表得土層的總沉降量s八業(yè)二 -? 1z 1Esi一 一=187.5 &3. 2 0.689 6.4 0.44