基礎工程課程設計(1)

1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark1 o Current Document .設計資料11.1工程概況11.2荷載情況11.3工程地質資料.選擇樁型、樁端持力層、承臺埋深2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.1選擇樁型2 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 2.2選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深2.確定單樁極限承載力標準值33.1確定單樁極限承載力標準值3.確定樁數(shù)和承臺底面尺寸54.1柱的樁和承臺的確定5 HYPERLINK l bookmark44 o

2、Current Document .確定復合基樁豎向承載力設計值 65.1四樁承臺承載力計算6.樁頂作用驗算76.1四樁承臺驗算7.樁基礎沉降驗算8 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 7.1沉降驗算8.樁身結構設計計算108.1樁身結構設計計算10 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document .承臺設計11 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 9.1四樁承臺設計1110.參考文獻15設計資料1.1工程設計概況某城市新區(qū)擬建一棟15層框架結構的辦公樓，其場地

3、位于臨街地塊居中部位， 無其它鄰近建筑物，地層層位穩(wěn)定，場地地質剖面及樁基計算指標見工程地質資料。 設計柱下獨立承臺樁基礎。1.2荷載情況已知上部框架結構由柱子傳至承臺頂面的荷載效應標準組合：軸力F=8300kN，彎矩 Mx=80kNm，My=750kN。1.3工程地質資料建筑場地土層按其成因、土性特征和物理力學性質的不同，自上而下劃分為5 層，地質剖面與樁基計算指標見表1，勘察期間測得地下水水位埋深為2.2m。地下 水水質分析結果表明，本場地地下水無腐蝕性。表1地質剖面與樁基計算指標土層種類層厚/m樁基計算指標預制樁沉管樁沖、鉆孔樁qpkqsikqpkqsikqpkqsik粘土3.05040

4、44淤泥9.5144012粉質粘土4.5300050200040100044淤泥質土9.2201416卵石3.01000012070001002800120強風化巖未見底70001005000722000100選擇樁型、樁端持力層、承臺埋深2.1選擇樁型因為框架跨度大而且不均勻，柱底荷載大，不宜采用淺基礎。根據(jù)施工場地、地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎。因轉孔灌注樁 泥水排泄不便，為減少對周圍環(huán)境污染，采用靜壓預制樁，這樣可以較好的保證樁 身質量，并在較短的施工工期完成沉樁任務，同時，當?shù)氐氖┕ぜ夹g力量、施工設 備以及材料供應也為采用靜壓樁提供可能性。2.2選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深

5、依據(jù)地基土的分布，第層是淤泥，且比較厚；第層是粉質粘土：第層淤 泥質土，且比較厚；第層是卵石，所以第層是較適合的樁端持力層。樁端全斷 面進入持力層1.0m（2d），工程樁入土深度為h。故：h = 3.0 + 9.5 + 4.5 + 9.2 +1 = 27.2m由于第層厚3.0m，地下水位為離地表2.2m,為了使地下水對承臺沒有影響， 所以選擇承臺底進入第層土 2.0m，即承臺埋深為2.0m，樁基得有效樁長即為 27.2-2.0=25.2m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗關系建議：樓層較高，且上部荷載較大，樁邊長取 500mmX 500mm，由施工設備要求，樁分為兩節(jié)，上段長13.2m，下段長13.2

6、m （不包 括樁尖長度在內(nèi)），實際樁長比有效樁長長1.2m，這是考慮持力層可能有一定的起伏 以及樁需要嵌入承臺一定長度而留有的余地。樁基以及土層分布示意如圖。強風化巖圖2.2.1 土層分布示意確定單樁極限承載力標準值3.1確定單樁極限承載力標準值本設計屬于二級建筑樁基，當根據(jù)土的物理指標與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關系確定單樁豎向極限承載力標準值時，宜按下式計算：Quk = Qsk + Q pk =心 qsikli + q pk Apq式中 錄-樁側第層土的極限側阻力標準值如無當?shù)亟?jīng)驗值時可按建筑樁基技術規(guī)范JGJ 94-94中表5.2.8-1（樁的極限側阻力標準值）取值。qpk極限端阻力標準值如無

7、當?shù)亟?jīng)驗值時可按表建筑樁基技術規(guī)范JGJ 94-94中表GE5.2.8-2（樁的極限端阻力標準值）取值。對于尚未完成自重固結的填土和以生活垃圾為主的雜填土不計算其樁側阻力q威。根據(jù)表1.1地基各土層物理、力學指標，按建筑樁基技術規(guī)范JGJ 94-94查表得極限樁側、樁端阻力標準值（表2.3.1）。表2.3.1極限樁側、樁端阻力標準值層序液限指數(shù)經(jīng)驗參數(shù)法Iq (kP )q (kP )Lskapka粉質粘土0.86742.552淤泥的粉0.60856.912質粘土粉質粘土0.80038.8001391.428按經(jīng)驗參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標準值：Q =Q +Q =u q l + q A

8、 uk sk pksik i pk p4 x 0.5 x 50 x 1.0 + 4 x 0.5 x 14 x 9.5 + 4 x 0.5 x 50 x 4.5+ 4 x 0.5 x 20 x 9.2 + 4 x 0.5 x 120 x 1.0 + 0.5 x 0.5 x 10000=100 + 266 + 450 + 368 + 240 + 2500=3924kN估算的單樁豎向承載力設計值(Ys =Yp =1.65)r = Osk + 紜=3924 = 2379.2kNY Y 1.65所以最終按經(jīng)驗參數(shù)法計算單樁承載力設計值，即采用R = 2379.2kN，初步確定樁數(shù)。確定樁數(shù)和承臺底面尺寸

9、4.1柱樁數(shù)和承臺的確定最大軸力組合的荷載：F=8210 kN , M= 741N - m初步估算樁數(shù)，由于柱子是偏心受壓，故考慮一定的系數(shù)，規(guī)范 中建議取1.11.2，現(xiàn)在取 1.1 的系數(shù)，艮n x 1.1 = 8210 x1.1 = 3.77艮）R 2379.2取n = 4根，樁距S疽3d=1.5m，樁位平面布置如圖4.1.1，承臺 底面尺寸為2.5mx 2.5m50C75075050(4.1.1四樁樁基礎確定復合基樁豎向承載力設計值該樁基屬于非端承樁，并n3,承臺底面下并非欠固結土，新填土 等，故承臺底面不會于土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺的相互作 用效應，按復合基樁計算豎向承載力設

10、計值。目前，考慮樁基的群樁效應的有兩種方法。地基規(guī)范采用等代 實體法，樁基規(guī)范采用群樁效應系數(shù)法。下面用群樁效應系數(shù)法 計算復合基樁的豎向承載力設計值5.1四樁承臺承載力計算承臺凈面積：人廣2.52 -4x0.52 = 5.25m2。承臺底地基土極限阻力標準值：qck = 2 fk - 2 x110 = 220KPaQ = 220 x 5.25 = 288 .75 kNck n4Q 火=u q l = 1424 kNQ = A q = 2500 kN分項系數(shù) 丫、 =丫 p =L65, 丫 c = 1-70因為樁分布不規(guī)則，所以要對樁的距徑比進行修正，修正如下:工=0.886 * * = 0.

11、886 2.5 X 2.5 = 2.215 dJnb4 x 0.5BcT2.525T20.1群樁效應系數(shù)查表得：n=0.8, n =1 .64A iA e承臺底土阻力群樁效應系數(shù):門c =門c 寸 +門: cc承臺外區(qū)凈面積 Ae = 2.52 - (2.5 -0.5)2 = 2.25m2 c承臺內(nèi)區(qū)凈面積 A = Ac- Ae = 5.25-2.25=3.0m2查表門，=0.11, e = 0.63 TOC o 1-5 h z AiAe3.02.25丑 =門，c +丑 e _J = 0.11+ 0.63= 0.33A c a 5.255.25cc那么，復合樁基豎向承載力設計值R:R =n 烏

12、 +n 也 +n Q = 0.8乂1424+1.64乂2500 + 0.33* 28&75 = 3231.32Ns Y p Y c Y1.651.651.70樁頂作用驗算6.1四樁承臺驗算（1）荷載柱的七點組合：F=8210 kN，m = 96kN m , M = 741kN - m。承臺高度設為1m等厚，荷載作用于承臺頂面。本工程安全等級為二級，建筑物的重要性系數(shù)人0=1.0.承臺的平均埋深d = 2.0 + 0.3 = 2.3m。作用在承臺底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項系數(shù)取為1.2.F + G = 8210 + 2.52 x 2.3 x 20 x 1.2 = 8210 + 345

13、 = 8555kN樁頂受力計算如下：N = F + G + EM X y + EM X =+ 96 *+ 741x W5 = 2417“max n2)乙(x2)44 x 0.7524 x 0.752NmaxF + G M x y max -遨 x Xmax = 8555 - 96 x 0.75 _ 741x 0.75 = 1859 或 旗(y2)工(x2)4 x 0.7524 x 0.752N = F + 弓=85555 = 2138.75kN n 4max = 2417 .75 kN 0滿足要求y oN = 828 .98 kN 274mm2)，因此整個截面的主筋胃迪14氣=1230mm2，

14、配筋率為P12305007460 = .535 %pmin = 0-4%。其他構造要求配筋見施工圖。樁身強度做 f A + f A ） = 1.0 x （1.0 x 14.3 x 500 x 460 + 300 x 1230） = 3658kN R c cy s=3231.32 kN 故滿足要求9.承臺設計承臺混凝土強度等級采用C25,承臺是正方形，雙向配筋相同。9.1四樁承臺設計由于樁的受力可知，樁頂最大反力N = 2417.75kN，平均反力N = 2138.75kN ,樁頂凈反力:G375Nj max = Nmax切=2417.75 翌=2331.5kNn48210=2052.5kN柱對

15、承臺的沖切 TOC o 1-5 h z 由圖 9.1.1, a = 275mm2 a = 200mm2，承臺厚度 H=1.0m,計算 oxoy截面處的有效高度h = 1000-80 = 920mm，承臺底保護層厚度取80mm. 0沖垮比人=竺=0.30，人=犯=0.22 0.25取入=0.25 ox 920oy 920oy當 a h 時，取a = h，人滿足 0.2 000000000.20 x 920 = 184 mm故取a =275mm。ox1.0aox=275mm 0.20h =同理 a = 200mm oy沖切系數(shù)。0.84竺=1.68ox 人 + 0.20.3 + 0.2上= = 1

16、.87oy 人 + 0.20.25 + 0.2C柱截面取4 5 X 60 mm2,混凝土的抗拉強度設計值f = 1100 kPa沖切力設計值 F = Fz Q = 8210-20525 = 61575kN liu = 4 x (600 + 275) = 3500 mm = 3.5mY 0F J 0.938 x 1.68 x 1100 x 3.5 x 0.92 = 6358.04kN 符合要求角樁對承臺的沖切由圖 9.1.1， a = 275mm, a = 200mm c = c = 750mm.1x角樁沖垮比X1 x = 9 = 0.30，0X1yaa = 0.22 h0角樁的沖切系數(shù)1x0.

17、480.48% + 0.2 0.3 + 0.2=0.960.48048= 1.09X + 0.2 0.22+0.2a 八，a (c +*) + a (c + 十)f h1 x 221 y 12 t 0(0.96 0.751.09 (0.96 + 1.09 0.75 +x 1100 x 0.922614 .9kN=2331 .5kN滿足要求斜截面抗剪驗算計算截面為I-I，截面有效高度h = 0.92m， 截面的計算寬度 0b = 2.5m，混凝土的抗壓強度f =11.9MPa = 11900kPa，該計算截 0面的最大剪力設計值:=2 x 2417 .7574835 .5kNj maxa = 2

18、75mmXa = 200mm剪跨比X = 土 =竺=0.30 Xx h 920y200 = 0.22。當 X. 0.3 時，取入=0.3；當 X 3.0 時，取 X = 3.0由于X廣0.22，故取X廣3一 c 012 剪切系數(shù)P =0.12X + 0.3 0.3 + 0.3=0.2時 b0 h0 = 0.2 x119000 x 2.5 x 0.92 = 5474kN y 0V = 4561.8kN滿足要求受彎計算承臺I-I截面處最大彎矩M = 2Ny = 4835.5 乂 (0.125 + 藉)=2175.975kN.m業(yè)級鋼筋 f = 360N/ mm2, f = 11.9MPa.4 M2

19、175.975 乂 106A = 7300mm 2s 0.9f h00.9 X 360 x 920選用 16業(yè) 25 A = 7854 mm 27300 mm 2整個承臺寬度范圍內(nèi)用鋼筋取16根，即16225 (雙向布置)承臺局部受壓驗算C 柱截面面積 A, = 0.45 x 0.6 = 0.27m2，局部受壓凈面積A= A = 0.27 m 2，1 nt局部受壓計算面積 A, A = (3 x 0.45) x (3 x 0.6) = 2.43m2偵2：43一混凝土的局部受壓強度提高系數(shù)P, P = ：X = ：027 = 3t1.35p f A1 = 1.35 x 3 x 11900 x 0.27 = 1301265kNF= 8210kN滿足條件圖9.1.1四樁承臺結構計算圖10、參考文獻GB50007-2002,建筑地基基礎設計規(guī)范SJGJ 9