基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)題目高層框架結(jié)構(gòu)(二級(jí)建筑)的某柱截面尺寸為1000 X 800mm，該柱傳遞至基礎(chǔ)頂面的荷載為：F=9000kN , M=380kN?m , H=320kN，采用 6-8 根 600 800的水下鉆孔灌注樁組成柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)，設(shè)地面標(biāo)高為0.00m,承臺(tái)底標(biāo)高控制在-1.70m，地面以下各土層分布及設(shè)計(jì)參數(shù)見附表，試設(shè)計(jì)該柱下獨(dú) 立樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：1. 確定樁端持力層，計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 Quk；2. 確定樁中心間距及承臺(tái)平面尺寸；3. 計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值 Ra及各樁頂荷載設(shè)計(jì)值N，驗(yàn)算基樁豎向 承載力；計(jì)算基樁水平承載力 RHa并驗(yàn)算；4. 確定單樁配筋量；5.

2、承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算；6. 繪制樁基結(jié)構(gòu)圖。項(xiàng)目濕重度kN/m3孔隙 比e液性指數(shù)II壓縮模量EsMPa承載力 特征值f aKkPa層 厚m鉆孔灌注樁樁基參數(shù)極限側(cè) 阻力 標(biāo)準(zhǔn)值qsikkPa極限端 阻力 標(biāo)準(zhǔn)值qpKkPa地基土水平抗 力系數(shù)的比例 系數(shù)m(MN/m 4)層粉土19.00.9026.0804.3236層粉細(xì)砂19.60.9006.51053.8209層細(xì)砂19.80.8607.81252.82813層粉土19.60.81010.51402.34015層1粉細(xì)砂19.70.857.01154.42812層粉細(xì)砂19.70.77016.01703.04880028層粉質(zhì)粘土19.80.6

3、830.258.51602.56625層粉土19.80.75013.71702.95825層粉質(zhì)粘土19.90.7160.466.11455.76014層1粉砂20.00.77014.01900.85280037層粉質(zhì)粘土19.90.7160.466.11454.56070014層粉土20.40.70013.01953.56236層粉質(zhì)粘土19.90.7060.278.21704.86828層(11)細(xì)砂20.20.69022.022017.770130045、.確定持力層根據(jù)地質(zhì)條件，以層粉質(zhì)粘土為樁支持力層。采用 700的水下 鉆孔灌注樁。對(duì)于黏土，樁端全截面進(jìn)入持力層的深度不宜小于 2d

4、=1.6m.取樁尖 進(jìn)入持力層厚度2.2m,樁長(zhǎng)33m,承臺(tái)底面埋深1.7m。二、計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk由建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008式 5.3.5Quk=Qsk Qp k=uqsikliqp k Ap進(jìn)行試算,樁周長(zhǎng) u0.80.5樁橫截面積0.8 240.5mm 2計(jì)算得:Quk2.523(4.3 1.7)20 3.828 2.8 40 2.3 48 3.066 2.5582.9605.7 52 0.8 2.2 60 0.5 700=3555.5+350=3905.5KN、確定樁中心間距及承臺(tái)平面尺寸由建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范 JGJ94-2008表3.3.3-1知樁的最小中心

5、間距為3.0d=2.4m。先取樁數(shù)為6,由于柱下樁基，等距離排列，樁在 平面采用行列式布置，中心間距Sa 34d （34）0-8 2-43-2m。邊樁中心至承臺(tái)邊的距離為1d=0.8m。此時(shí)承臺(tái)邊緣至樁邊緣的距離為 400mm,符合規(guī)范要求（承臺(tái)寬度不宜小于500mm,承臺(tái)邊緣距邊樁中心的距離不應(yīng)小于樁的直徑，且邊緣挑出部分不應(yīng)小于150mm）.承臺(tái)平面尺寸為8.0m 4.8m.具體承臺(tái)樁位布置如下:SDHaa承臺(tái)樁位布置圖（單位：cm）四、計(jì)算復(fù)合基樁承載力 R和各樁頂荷載設(shè)計(jì)值N并驗(yàn)算（一）單樁豎向承載力特征值Ra =+ QukK1-3905.521952.75KN（二）計(jì)算復(fù)合基樁豎向承

6、載力特征值 R（1）復(fù)合基樁豎向承載力特征值 R，可根據(jù)建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范 JGJ94-2008式5.2.5-2R RcfakAc 1.25和 5.2.5-3Ac =（A nAps） /n進(jìn)行計(jì)算中心距Sa3.2m樁徑d=0.8m承臺(tái)寬度 樁Bc 4.8m長(zhǎng)l=33m按表5.2.5Sa/d4 Bc/l O.145 取 c =0.0151IBc2.4m承臺(tái)下 0.5寬度2的地基承載力特征值的厚度加權(quán)平均值fak 80KPaAc=（ A nAps） / n=4.46m2根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB5011-2001 )100fak 150的粘性a 1.1Aps4.80.824238.4mm20.5m

7、22Ac（38.46 0.5）/6 5.9m21 11952.75 0.151 80 5.9 2015KN1.25驗(yàn)算R=2015KNRa=1952.75KN (滿足要求)(2)樁頂荷載設(shè)計(jì)值N根據(jù)建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范 JGJ94-2008式5.1.1-1Nk=d進(jìn)行計(jì)算，則：Gk84.81.7201305.6 KNFk9000KN驗(yàn)算一級(jí)建筑 o9000 1305.61.01717.6KNRa1717.6KN2019Kn （滿足要求）N maxM yXinXjj 1N minM yXinXjj 1Mx, My作用于承臺(tái)底面的外力對(duì)通過群樁形心x,y軸的力矩設(shè)計(jì)值，KN mXi,yi第i根樁分別

8、至x,y軸的距離,m。Nmax 1717.6380 320 1.73.2=1789.79KN1.2Ra 2418KN4 3.22N min 1717.6380 320 1.73.2 =1645.41 KN 04 3.22以上兩項(xiàng)均滿足要求。五、確定單樁配筋量灌注樁直徑d=0.8m,樁長(zhǎng)l=33m.混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。鋼筋選用HRB400。由于水下灌注樁取保護(hù)層厚度as=50 mm。14.3 MPaft =1.43 MPaf y 360 MPa該部分設(shè)計(jì)參考混凝土結(jié)構(gòu)中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008版結(jié)構(gòu)計(jì)算長(zhǎng)度l0 l 33m由 lo/b 41.25,查表5-1,得 =0.213。2選用 8業(yè)2

9、8, As 4926mm二空A4926一0.00980.03800 / 4，故上述A的計(jì)算沒有減去 As是正確的，且由附表4-6 知,min =0.6%,故 min可以O(shè). 4926 =0.49%可以截面每一側(cè)配筋率8002 /42故滿足受壓縱筋最小配筋要求，選用8業(yè)28, As 4926mm六、計(jì)算基樁水平承載力并驗(yàn)算 根據(jù)建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范 JGJ94-2008式5.1.1-3Hik進(jìn)行計(jì)算，得Hik=53.3KN單樁配筋率不小于0.65%的灌注樁水平承載力特征值按下式計(jì)算:3EIR=XoaXEI=0.85Ec|。樁頂水平位移允許值xoa=6mm，換算深度h抗彎剛度C30混凝土 Ec=3

10、1O4MPa,HRB400鋼筋 Es 2 105MPad 2d2 (aE 32(do 800 50 50WododoIo 2 2扣除保護(hù)層厚度的樁直徑樁身配筋率g 0.98%,鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值1) gdo270mmaE Es 6.67EcIo 0.164m4 EI =0.85EcIo 4.26 106 KN m25 i樁的變形系數(shù)mboEI樁的變形系數(shù)樁的計(jì)算寬度bo換算系數(shù)K）=1+-dmboV EIKfK0Kd,形狀換算系數(shù)Kf 0.9;受力2.25;各樁相互影響系數(shù)K = 1（計(jì)算參考樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法與施工技術(shù)高大釗，2002版）bo 0.9 2.25 1.0 0.81

11、.62 m由建筑樁基技術(shù)規(guī)范 地基反力系數(shù)媽435MNJGJ942008，粉土，e=0.902, /m4,取m 30MN /m40.41。換算深度hR 4.26 100 .006 1874KN0.4 33 13.54 4, x 0.9400.94考慮地震作用且Sa/d 4 6;R hah Ra0.015n2 +0.45mXoaBchc2；X0.15n10.10n2 1.9Rh s2n1n2Rhoa 3EIn2分別為沿水平荷載方向與垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)3, n2 2ni、n1樁頂約束效應(yīng)系數(shù)r 2.05,水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=30 103KN / m4i 0.76, l 0.046

12、Be承臺(tái)受壓側(cè)向土抗力一邊的計(jì)算寬度Be Bc + 1=4.8+1=5.8m假設(shè)承臺(tái)高度為1m,h e 1mhRhaHiki r+ l 0.76 2.05 0.046 1.604hR 1.604 1874 3011.5KNRha 3011.5KN,滿足要求承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算承臺(tái)的構(gòu)造承臺(tái)埋深1.7m,承臺(tái)高1m,樁頂埋入承臺(tái)深度50mm,鋼筋保護(hù)層厚度50mm,則承臺(tái)有效高度h0=1-0.05-0,05=0,9m.混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30,鋼筋HRB400 。承臺(tái)與柱的連接為了使樁和承臺(tái)之間形成穩(wěn)定的建立、彎矩傳遞體系，并承受偶然發(fā)生的上拔力，將樁頂錨入承臺(tái) 50mm。承臺(tái)抗沖切承載力計(jì)算柱邊沖切aox

13、、aoxaoy分別為x,y方向柱邊離最近樁邊的水平距離2.3m, aoy0.8moxoyoxaoy2.30.92.561, oxaoy _hT 0.84ox 0.20.80.90.890.841 0.2=0.7,0.84oyoy0.20.771承臺(tái)承受沖切承載力界面高度影響系數(shù)hp0.9 1000 0.10.9831200be 0.8m, he 1m2 ox（be aoy）oy（he aox） hpf/o 2 0.7（0.8 0.8）+0771（ 1+23）0.983 1.43 103 0.9 9271KNF19000KN （滿足要求）角樁向上沖切0.561x0 2 O.46, 1y1x U.

14、Z1x(C2 a1y / 2)1y(C10.514aix/2)0.46 (1.2 0.8/2) 0.514(1.22459.27KN N11789.79KN (滿足要求)hpfth02.3/2) 0.983 1.43 1 03 0.9從角樁邊緣到主承臺(tái)邊緣的距離 c1 c2 1.2ma1xaox2.3m, a1y aoy1 x ox， 1y 0y0.8m,800 “承臺(tái)受剪切承載力計(jì)算按建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范 JGJ94-2008式5.9.10-1、5.9.10-2及5.9.10-3計(jì)算hsftb0h0hs1.75hoSOOGoc寸-K330承臺(tái)受剪截面示意圖（單位：剪跨比與以上的沖跨比相同cm)

15、x ox2.56,0.89承臺(tái)剪切系數(shù)二必,+11.752.56 10.492,丄丄0.930.89 1hs1800、7 ()4 =0.971900故對(duì)I-I斜截面，1.431 03 4.8xftb0h0=0.9710.492對(duì)H-n斜截面hshs0.9=2951.24KN1789.79KN(滿足要求)xftb0h0=5578.9 V=1789.79KN (滿足要求)承臺(tái)受彎承載力計(jì)算按建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008式 5.9.2-1 和 5.9.2-2 進(jìn)行計(jì)算MxNiVi(5.9.2-1)MyNiXi(592-2)MxNiyi 1717.6 1.2 3 6183.36KNAsHMx6183.36 1062120.93mm20.9fyho 0.9 360 90021535.5 0.499%0.2% 4800 900選用35業(yè)28200