基礎(chǔ)承臺設(shè)計(jì)計(jì)算

1、一、某五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸6m×6m，橫向承重框架，柱截面500mm×500mm，底層平面圖及地質(zhì)資料見附圖?；A(chǔ)采用靜壓預(yù)制混凝土管樁，樁直徑 400mm，樁身混凝土強(qiáng)度等級為 C60，承臺混凝土強(qiáng)度等級為 C20，樁端進(jìn)入持力層深度 2d，最小樁距取 3d，各樁傳至承臺頂?shù)膬?nèi)力（柱號： Z1，Z2 Fk=910,1500，Mk=110,40.，Vk=50,22，F(xiàn)=1152,1935，M=140,50，V=64,25，單位符號除 Mk 、M 為 KN ·m，其余的均為 KN) 地質(zhì)資料見附圖。附圖：F 室內(nèi)地面天然地面標(biāo)高 9.280天然地面300

2、mm200mmMV雜填土r=18KN/m 3h=1500qsa=12kpa50mm4.00粉土6.10qsa=22kpad=400mm承臺剖面粉細(xì)砂qsa=24kpaYA0.41al2=232mm11.00H0.4J1 DS=1.6EF2.59淤泥質(zhì)粉土h=0.8 31.39GXqsa=8kpa220.423BC15.400.81粉質(zhì)粘土0.83 /30.460.4 3 /30.23al1=373mmqsa=25kpa2.98m23.00qpa=800Kpa等邊三樁承臺地質(zhì)資料1 / 8【附：相似三角形： AJH相似于 AGF，其中 AJ=0.8 、AG=0.8 + 0.695-0.25=1.

3、245 、 AH=0.46 + 0.23=0.69 、由相似比得：AJAHAGAF0.8/1.245=0.69/AFAF1.08由 AED相似于 AGF，其中 AE=0.8 + 0.354/2=0.977由相似比得：AEAFaL 2AGAF0.977/1.245=(1.08-al2)/1.08al2=0.232】一、 Z1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算：【解】（ 1）確定樁端持力層根據(jù)地質(zhì)情況，初步選擇粉質(zhì)粘土層作為樁端持力層。（ 2）確定樁的類型、樁長和承臺埋深靜壓預(yù)制混凝土管樁，直徑為 400mm進(jìn)入粉質(zhì)粘土層 2d=0.8m，初定承臺高度為 1.5m，承臺頂距天然地面 0.2m，承臺埋深 1.5m。（

4、3）確定單樁豎向承載力特征值Ra=qpaAp + p qsiali3.14=4×0.4 2× 800+3.14× 0.4 ×(12 ×4+22×2.1+24 ×4.9+8 ×4.4+25 ×0.8)=100.48+355.352=435.832KN（ 4）估算樁數(shù)及初定承臺面積n=1.2 × Fk/Ra=1.2 × 910/435.832 2.51取 3 根因樁位靜壓預(yù)制混凝土管樁，所以取樁距S=4d=1.6m取等邊三樁承臺： 如上圖承臺面積為：10.80.40.8320.8320.4

5、31.6(310.40.83 )233230.5 × 2.59 ×2.98-0.267=3.6（ 5）樁基礎(chǔ)驗(yàn)算1）單樁承載力驗(yàn)算承臺及上覆土重Gk=20×3.6 ×1.85=133.2KN軸心豎向力作用下，樁頂承受的平均豎向力Qk=(Fk + Gk)/n=(910 + 133.2)/3=347.73KN< Ra滿足要求偏心豎向力作用下，樁頂承受的最大與最小豎向力Qk=(Fk + Gk)/n± (Mxk ×Yi)/ Yi 2 ± (Myk ×Xi)/ Xi 22 / 8=(910 + 133.2)/3

6、7; (110+50 × 1.5) × 0.8/2 ×0.8 2=347.73± 115.625463.355(樁 3)= KN232.105(樁 2)最大豎向力 Qk max=463.355KN 1.2Ra=1.2 ×435.832=523KN 最小豎向力 Qk min=232.105KN > 0滿足要求2）樁身混凝土強(qiáng)度：樁頂承受的最大豎向力設(shè)計(jì)值Qmax=(F + G)/n + MxYmax/Yi 2 +MyXmax/Xi 2=(1152 + 1.2 × 133.2)/3 + (140 + 64 ×1.5) &#

7、215;0.8/2 × 0.8 2 =437.28 + 147.5=584.78KN樁身混凝土強(qiáng)度等級為C60， Fc=38.5N/mm2ApFc c=(3.14 × 4002) × 38.5 ×1.0/44836KN> Qmax滿足要求（6）承臺設(shè)計(jì)將圓樁換算成正方形樁，(3.14 ×4002)/4=a 2a=354mm1) 承臺受沖切承載力驗(yàn)算柱對承臺的沖切 ( 三樁承臺不要求）角樁對承臺的沖切角樁的最大凈反力設(shè)計(jì)值：N1=F/n + MyXi/ Xi 2=1152/3 + (140 + 64×1.5) ×0.8/

8、2 × 0.8 2=384 + 147.5=531.5KN從角樁內(nèi)邊緣引 45°沖切線，使柱處于 45°線以內(nèi)時(shí)取角樁內(nèi)邊緣至樁邊水平距離 al1=800 - 250 - 354/2=373mm ，al2=232mm < 0.2H。 =290mm ,取 a12=290mm 角樁沖垮比 l1=al1/H 。 =373/1450=0.257, l2=al2/H 。=290/1450=0.2角樁沖切系數(shù) l1=0.56/( l1 + 0.2)=0.56/(0.257+ 0.2)=1.23 l2=0.56/( l2 + 0.2)=0.56/(0.2 + 0.2)=1

9、.4 l1 、 l2 滿足 0.2 1.0 。c1=867mm，c2=848mm底部角樁：l1(2c1 + al1)tan1 hpFtH。2=1.23×(2 ×867 + 373)3 /3 × 0.942 ×1.1 × 14503 / 8=22481262248KN> Nl=531.5KN滿足要求頂部角樁：l2(2c2 + al2)tan2 hpFtH。2=1.4 × (2×848 + 290) 3 /3 ×0.942 × 1.1 ×1450=24118942412KN > Nl=5

10、31.5KN滿足要求2）承臺受剪承載力驗(yàn)算1-1 斜截面：V1=Nmax=531.5KN （樁 3）剪跨比同沖垮比 x=l1=0.257x=1.75/( x + 1.0)=1.75/(0.257 + 1.0)=1.39 hs=(800/H 。) ? =（800/1450 ）?=0.862B 。=2590mm hsxFtB 。 H。 =0.862 ×1.39 ×1.1 ×2590×1450=4949741 4950KN V1=531.5KN 滿足要求2-2 斜截面：樁 3： N3=531.5KN樁 2： N2=F/n - MyXi/ Xi 2=1152/3

11、 - (140 + 64 ×1.5) ×0.8/2 ×0.8 2 =384 - 147.5=236.5KNV2=N3 + N4=531.5 + 236.5=768KNy=l2=0.2 y=1.75/( l2+ 1.0)=1.75/(0.2 + 1.0)=1.458 B。=2980mm hsxFtB 。 H。 =0.862 ×1.458 × 1.1 ×2980×1450 =5973677 5974KN V2=768KN 滿足要求3 ）三樁承臺彎矩及配筋計(jì)算MN maxS3C531.51.63 0.354 177.2 1.45

12、256.94 KN·m3434As1=M/0.9 ×fy × H。 =256.94 × 106/0.9 ×300×1450=656.3mm24 / 8【附：相似三角形： AJH相似于 AGF，其中 AJ=0.8 、AG=0.8 + 0.695-0.25=1.245 、 AH=0.46 + 0.23=0.69 、由相似比得：AJAHAGAF0.8/1.245=0.69/AFAF1.08由 AED相似于 AGF，其中 AE=0.8 + 0.354/2=0.977由相似比得：AEAFaL 2AGAF0.977/1.245=(1.08-al2

13、)/1.08al2=0.232】二、 Z2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算：【解】yia。y 22.4（ 1）確定樁端持力層根據(jù)地質(zhì)情況，初步選擇粉質(zhì)粘土層作為樁端持力層。（ 2）確定樁的類型、 樁長和承臺埋深a。 x1d=400mm靜壓預(yù)制混凝土管樁，直徑為400mm進(jìn)入粉質(zhì)粘土層 2d=0.8m，初定承臺高度為1.5m，承臺頂距天然地面 0.2m，承臺埋深 1.5m。1.6（ 3）確定單樁豎向承載力特征值2.4Ra=qpaAp + p qsiali3.14=4×0.4 2× 800+3.14× 0.4 ×(12 ×4+22×2.1+24 ×

14、;4.9+8 ×4.4+25 ×0.8)=100.48+355.352=435.832KN（ 4）估算樁數(shù)及初定承臺面積n=1.2 × Fk/Ra=1.2 ×1500/435.832 3.44取 4 根因樁位靜壓預(yù)制混凝土管樁，所以取樁距 S=4.0d=1.6m承臺短邊長為： 2d + s=2 × 0.4 + 1.6=2.4m承臺長邊長與短邊長一樣，承臺面積為： 2.4 ×2.4=5.76m（ 5）樁基礎(chǔ)驗(yàn)算1）單樁承載力驗(yàn)算承臺及上覆土重 Gk=20×2.4 ×2.4 × 1.85=213.12KN 軸

15、心豎向力作用下，樁頂承受的平均豎向力Qk=(Fk + Gk)/n=(1500 + 213.12)/4=428.28KN< Ra滿足要求偏心豎向力作用下，樁頂承受的最大與最小豎向力Qk=(Fk + Gk)/n± (Mxk ×Yi)/ Yi 2 ± (Myk ×Xi)/ Xi 2=(1500 + 213.12)/4± (40+22 ×1.5) ×0.8/4 × 0.8 25 / 8=428.28± 22.8451.08(樁 2、樁 4)= KN405.48(樁 1、樁 3)最大豎向力 Qk max=45

16、1.08KN 1.2Ra=1.2 ×435.832=523 KN 最小豎向力 Qk min=405.48KN > 0滿足要求2 ）樁身混凝土強(qiáng)度：樁頂承受的最大豎向力設(shè)計(jì)值Qmax=(F + G)/n + MxYmax/Yi 2 +MyXmax/Xi 2=(1935 + 1.2 × 213.12)/4 + (50 + 25 ×1.5) ×0.8/4 × 0.8 2 =547.686 + 27.344=575.03KN樁身混凝土強(qiáng)度等級為 C60，查表得： Fc=27.5N/mm2 ApFc c=(3.14 × 4002) 

17、15; 27.5 ×1.0/4=3454KN> Qmax滿足要求（6）承臺設(shè)計(jì)將圓樁換算成正方形樁，(3.14 ×4002)/4=a 2a=354mm1）承臺受沖切承載力驗(yàn)算柱對承臺的沖切1500 50=1450mm樁頂伸入承臺 50mm，承臺有效高度 H。=1450mm，承臺混凝土強(qiáng)度等級為C20，F(xiàn)t=1.1N/mm2Fl=F -Ni =1935 0=1935KN(破壞錐體內(nèi)無樁 )A 。x =800 (354/2) 250A 。x =373 > 0.2h。 =290mm,取 A。x =373mmTan=1500/373=4.02, 76° >

18、; 45 °同理可得， A。y = A 。x =373mm, 76° > 45 °。 x = A 。x/H 。= 373/1450 =0.26 =。 y。 x = 0.84/(。 x + 0.2) =1.83 =。 y因 H=1500mm，直線插入法，hp =1 (1.0 - 0.9) × (1500 - 800)/(2000 - 800)=0.942 2 。 x(Bc + A 。y) + 。 y (Hc + A 。 x) hpFtH。=21.83 ×(500 + 373) + 1.83×(500 + 373)×0.9

19、42 × 1.1 ×1450=9601452 9601KN> Fl=1935KN滿足要求角樁對承臺的沖切角樁的最大凈反力設(shè)計(jì)值：Nl=F/n + MyXi/Xi 2=1935/4 + (50 + 25× 1.5) ×0.8/4 ×0.8 2=483.75 + 27.3446 / 8=511.094KN從角樁內(nèi)邊緣引 45°沖切線，使柱處于 45°線以內(nèi)時(shí)取角樁內(nèi)邊緣至樁邊水平距離A1x=373mm，A1y=373mm。角樁沖垮比 1x=A1x/H。 =373/1450=0.26 1y=A1y/H。=373/1450=0

20、.26角樁沖切系數(shù) 1x=0.56/( 1x + 0.2)=0.56/(0.26 + 0.2)=1.22= 1y 1x、 1y 滿足 0.2 1.0 。 C1=C2=577mm1x(C2 + A1y/2) + 1y(C1 + A1x/2) hpFtH。=1.22×(577 + 373/2) + 1.22× (577 + 373/2)×0.942 × 1.1 ×1450=27990492799KN> Nl=511.094KN滿足要求2）承臺受剪承載力驗(yàn)算1-1 斜截面：V1=2Nmax=2× 511.094=1022.2KN （樁 2、樁 4）剪跨比同沖垮比 x=。 x=0.26x=1.75/( x + 1.0)=1.75/(0.26 + 1.0)=1.39 hs=(800/H 。) ? =（800/1450 ）?=0.862B 。=2400mm hsxFtB 。 H。 =0.862 ×1.39 ×1.1 ×2400×1450=4586633 4587KN V1=1022.2KN 滿足要求2-2