樁基礎(chǔ)的畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書

第29頁目錄緒論…………….21.1工程概況…………21.2工程地質(zhì)條件…………………3第二章上部結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算…………….2.1荷載效應(yīng)組合………………….2.1.1恒荷載與活荷載………….2.1.2荷載效應(yīng)組合………………..第三章單樁承載力的確定…………….3.1樁基持力層，樁型，樁長的確定…………33.2單樁豎向承載力的確定………..第四章樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)……………………4.1確定樁數(shù)布置及承臺設(shè)計(jì)…………4.2復(fù)合樁基荷載驗(yàn)算…………………4.3樁身和承臺設(shè)計(jì)……………………4.4承臺沖切驗(yàn)算……………………4.5沉降驗(yàn)算………….4.6結(jié)論與建議……………………25參考文獻(xiàn)……………………25 1.緒論1.1.建筑工程概況該廣場位于XX市碑林區(qū)，屬濕陷性黃土地區(qū)。交通十分便利，該建筑物層數(shù)為10層；檐高16米；層高3.3米。本工程±0.000為建筑物室內(nèi)地坪，相對于絕對高程411.400m,建筑物重要系數(shù)為1.0、建筑場地土層按其成因土的特征和力學(xué)性質(zhì)的不同自上而下劃分為四層，物理力學(xué)指標(biāo)見下表?？辈槠陂g測得地下水混合水位深為2.0m,地下水水質(zhì)分析結(jié)果表明，本場地下水無腐蝕性。建筑安全等級為2級，已知上部框架結(jié)構(gòu)由柱子傳來的荷載：,，H=50kN；柱的截面尺寸為：400×400mm；承臺底面埋深：D＝2.0m。2、根據(jù)地質(zhì)資料，以黃土粉質(zhì)粘土為樁尖持力層，鋼筋混凝土預(yù)制樁斷面尺寸為300×300，樁長為10.0m3、樁身資料：混凝土為C30，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值＝15MPa，彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為＝16.5MPa，主筋采用：4Φ16，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：＝310MPa4、承臺設(shè)計(jì)資料：混凝土為C30，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為＝15MPa，彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為＝1.5MPa。、附：1）：土層主要物理力學(xué)指標(biāo)；2）：樁靜載荷試驗(yàn)曲線。附表一：土層代號名稱厚度m含水量w%天然重度rKN/孔隙比eMPa塑性指數(shù)液性指數(shù)直剪試驗(yàn)（快剪）壓縮模量（kPa）承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)內(nèi)摩擦角°ψ°粘聚力C（kPa）1－2雜填土2.018.82－1粉質(zhì)粘土9.020.3419.81.021124.61202－2粉質(zhì)粘土4.026.719.60.750.6150.6020167.02203粉沙夾粉質(zhì)粘土>1021.620.10.541.0120.425158.2260附表二：1.2該工程地質(zhì)條件2.1地形、地貌的定義場地的地形地貌特征是勘察中最初判別建筑場地復(fù)雜程度的重要依據(jù)，對建筑物的布局及各種建筑物的型式、規(guī)模，以及施工條件也有直接影響，并在很大程度上決定著勘察的工作方法和工作量。地形指的是地表形態(tài)的外部特征，如高低起伏、坡度大小和空間分布等。但是，如果研究地形形成的地質(zhì)原因和年代，及其在漫長的地質(zhì)歷史中不斷演化的過程和將來的發(fā)展趨勢，那么，這種從地質(zhì)學(xué)和地理學(xué)觀點(diǎn)考察的地表形態(tài)就叫地貌。在巖土工程勘察中，常按地形的成因類型，形態(tài)類型等進(jìn)行地貌單元的劃分。由于每種地貌單元都有其形成和演化的歷史過程，反映出不同的特征和性質(zhì)，所以。在建筑場址選擇，地基處理以及勘察工作的的安排時(shí)，都要考慮地貌條件。2.2地下水的埋藏條件地下水按其埋藏條件，可分為上層滯水、潛水和承壓水三種類型上層滯水：是指埋藏在地表淺處，局部隔水透鏡體的上部，且具有自由水面的地下水。它的分布范圍有限，其來源主要是由大氣降水補(bǔ)給。因此，他的動態(tài)變化氣候、隔水透鏡體厚度及分布范圍等因素有關(guān)。上層滯水地帶只有在融雪或大量降水后才能聚集較多的水，因而只能被作為季節(jié)性或臨時(shí)性的水源。（2）潛水：埋藏在地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上的具有自由水面的地下水為稱潛水。潛水一般埋藏在第四紀(jì)沉積層及基巖的風(fēng)化層中。（3）承壓水：承壓水是指充滿于兩個(gè)連續(xù)的穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的地下水。它承受一定的靜水壓力。在地面打井至承壓水層時(shí)，水便在井中上升甚至噴出地表，形成所謂的自流井。由于承壓水的上面存在隔水頂板它的埋藏區(qū)與地表補(bǔ)給區(qū)不一致。因此。承壓水的動態(tài)變化，受局部氣候因素影響不明顯。2.3地下水的腐蝕性地下水含有多種化學(xué)成分，當(dāng)某些成分含量過多時(shí)，會腐蝕混凝土、石料及金屬。管道而造成危害。下面僅介紹地下水對混凝土的腐蝕作用。地下水中含有硫酸根離子含量過多時(shí)，將于水泥硬化生成氫氧化鈣起作用，生成石膏結(jié)晶。石膏再與混凝土中的鋁酸四鈣起作用，生成鋁和鈣的復(fù)硫酸鹽。這一化合物的體積比化合前膨脹2.5倍，能破壞混凝土結(jié)構(gòu)。氫離子濃度PH<7的酸性地下水對混凝土中的氫氧化鈣及碳酸鈣起溶解破壞作用。地下水中的游離的二氧化碳可與混凝土中的氫氧化鈣化合生成一層碳酸鈣硬殼，對混凝土起保護(hù)作用。但二氧化碳含量過多時(shí)，又會與碳酸鈣化合，生成碳酸氫該而溶于水。這種過多的、能與碳酸鈣作用的那一部分游離的二氧化碳稱為腐蝕性二氧化碳。在評價(jià)地下水是否有腐蝕性時(shí)，尚應(yīng)結(jié)合場地的地質(zhì)條件和物理風(fēng)化條件綜合考慮，《勘查規(guī)范》訂有詳細(xì)的評定標(biāo)準(zhǔn)和宜采用的抗腐蝕性水泥品種及其他防護(hù)措施。第2章上部結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算2.1.1（1）屋面樓面恒荷載屋面：V型輕鋼龍骨吊頂：0.2KN/m2水泥花磚地面（包括水泥粗砂打底）：0.6KN/m2150mm厚鋼筋混凝土樓板：25×0.15=3.75KN/m2油氈防水層（八層作法）：0.4KN/m220mm厚水泥砂漿找平層：20×0.02=0.4KN/m2150mm厚水泥石保溫層：5×0.15=0.75KN/m26.1KN/m2樓面：瓷磚地面（包括水泥粗砂打底）：0.55KN/m220mm厚水泥砂漿找平層：20×0.02=0.40KN/m2150mm厚鋼筋混凝土樓板：25×0.15=3.75KN/m2V型輕鋼龍骨吊頂：0.2KN/m24.9KN/m2（2）屋面樓面活荷載屋面：2.0KN/m2（上人屋面）；0.5KN/m2（不上人屋面）樓面：2.0KN/m22.1.2、荷載效應(yīng)一、主樓部分1、第10層屋面（電梯間和樓梯間高出的部分）橫荷載：6.1×1.15=7.015KN/m2活荷載：0.5KN/m2荷載面積：14.4×8.0基本組合：=（1.35×7.015+0.7×1.4×0.5）×14.4×8.0=1005.12KN準(zhǔn)永久組合：=（7.015+0.4×0.5）×14.4×8.0=831.168KN2、9層屋面（上人屋面）橫荷載：6.1×1.15=7.015KN/m2活荷載：2.0KN/m2基本組合：=1.35×7.015+0.7×1.4×2.0=11.43KN/m2準(zhǔn)永久組合：=7.015+0.4×2.0=7.815KN/m23、1到9層樓面橫荷載：4.9×1.15=5.635KN/m2活荷載：2.0KN/m2基本組合：=1.35×5.635+0.7×1.4×2.0=9.567KN/m2準(zhǔn)永久組合：=5.635+0.4×2.0=6.435KN/m2第三章、單樁承載力確定3.1確定樁基持力層，樁型，樁長的確定根據(jù)勘察設(shè)計(jì)所提供的資料，分析表明，在柱下荷載作用下，天然地基基礎(chǔ)難以滿足設(shè)計(jì)要求，故考慮選用樁基礎(chǔ)。由地基勘查資料，確定選用第四土層黃褐色粉質(zhì)粘土為樁端持力層。根據(jù)工程請況承臺埋深2.1m，預(yù)選鋼筋混凝土預(yù)制樁斷面尺寸為450㎜×450㎜。樁長21.1m。3.2單樁豎向承載力的確定：1、根據(jù)地質(zhì)條件選擇持力層，確定樁的斷面尺寸和長度。根據(jù)地質(zhì)條件以第四層黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土為持力層，采用截面為450×450mm的預(yù)置鋼筋混凝土方樁，樁尖進(jìn)入持力層1.0m；鑲?cè)氤信_0.1m，樁長21.1m。承臺底部埋深2.1m。2、確定單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算：Quk=Qsk+Qpk=μ∑qsikli+qpkAp——單樁極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）——單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）——樁的橫斷面周長（m）——樁的橫斷面底面積（）——樁周各層土的厚度（m）——樁周第i層土的單位極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（）——樁底土的單位極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（）樁周長：μ=450×4=1800mm=1.8m樁橫截面積：Ap=0.452=0.2025㎡樁側(cè)土極限摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值qsik：查表得：用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法：粉質(zhì)粘土層：=0.95，取qsk=35kPa淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：qsk=29kPa粉質(zhì)粘土：=0.70，取qsk=55kPa樁端土極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值qpk,查表得：qpk=2200kPa用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法求得Quk1=1.8×(35×8.0+29×12.0+1.0×55)+2200×0.2025=1674.9KN用靜力觸探法求得Quk2=1.8×(36×8.0+43×12.0+1.0×111)+1784.5×0.2025=2008.4KN3、確定單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R， 并且確定樁數(shù)n和樁的布置先不考慮群樁效應(yīng)，估算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R為：R=Qsk/rs+Qpk/rpR——單樁豎向極限承載力設(shè)計(jì)值，kN——單樁總極限側(cè)阻力力標(biāo)準(zhǔn)值，kN——單樁總極限端阻力力標(biāo)準(zhǔn)值，kN——樁側(cè)阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)——樁端阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法時(shí)：查表rs=rp=1.65R1=Qsk/rs+Qpk/rp=1229.4/1.65+445.5/1.65=1015.09KN用靜力觸探法時(shí)：查表rs=rp=1.60R2=Qsk/rs+Qpk/rp=1647/1.60+361.4/1.60=1255.25KNRz=min(R1,R2)=1015.09KN第四章樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4.1確定樁數(shù)布樁及承臺設(shè)計(jì)初步假定承臺的尺寸為上部結(jié)構(gòu)傳來垂直荷載：承臺和土自重：取根樁距：取根據(jù)設(shè)計(jì)資料，以軸線⑦為例。1、⑦軸A柱：Nmax=4239,Mmax=193KN.m，Vmax=75KN.m柱的截面尺寸為：600×600mm；按照軸力P和R粗估樁數(shù)n1為：n1=P/R=4239/1015.09=4.18,由于沒有考慮彎矩M,基礎(chǔ)及承臺上土重,以及承臺底土分擔(dān)荷載作用樁數(shù),n=1.1n1=4.6≈5根由于n1＞3，應(yīng)按考慮群樁效應(yīng)和承臺效應(yīng)確定單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R先取樁數(shù)n=5根，樁的布置按梅花式排列，樁距Sa=(3～4)d=(3～4)×0.45=1.35～1.8m,取邊樁中心至承臺邊緣距離為1d=0.45m2、⑦軸D柱：Nmax=4159,Mmax=324KN.m，Vmax=79KN.m柱的截面尺寸為：600×600mm；按照軸力P和R粗估樁數(shù)n1為：n1=P/R=4159/1015.09=4.10,由于沒有考慮彎矩M,基礎(chǔ)及承臺上土重,以及承臺底土分擔(dān)荷載作用樁數(shù),n=1.1n1=4.51≈5根由于n1＞3，應(yīng)按考慮群樁效應(yīng)和承臺效應(yīng)確定單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R先取樁數(shù)n=5根，樁的布置按梅花式排列，樁距Sa=(3～4)d=(3～4)×0.45=1.35～1.8m,取邊樁中心至承臺邊緣距離為1d=0.45m。五樁承臺布置圖如下：３、⑦軸B、C柱（因?yàn)橹嘟?，故設(shè)置復(fù)合樁基）：Nmax=8782KN,Mmax=593KN.m，Vmax=165KN.m⑴柱的截面尺寸為：600×900mm；按照軸力P和R粗估樁數(shù)n1為：n1=P/R=8782/1015.09=8。7,由于沒有考慮彎矩M,基礎(chǔ)及承臺上土重,以及承臺底土分擔(dān)荷載作用樁數(shù),n=1.1n1=9.57≈10根由于n1＞3，應(yīng)按考慮群樁效應(yīng)和承臺效應(yīng)確定單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R先取樁數(shù)n=10根，樁的布置排列見圖5，樁距Sa=(3～4)d=(3～4)×0.45=1.35～1.8m,取邊樁中心至承臺邊緣距離為1d=0.45m。承臺布置如下圖：4.2復(fù)合樁基荷載驗(yàn)算根據(jù)上面承臺布置，按下式計(jì)算復(fù)合樁基。其中：——側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)——端阻群樁效應(yīng)系數(shù)——承臺土阻力阻群樁效應(yīng)系數(shù)——承臺內(nèi)區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)——承臺外區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)——承臺土阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)——樁基中相應(yīng)于每一根樁的承臺底地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值（kN），——承臺底承臺寬度的深度范圍內(nèi)（），地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值，可按《地基規(guī)范》中相應(yīng)的地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值乘以2取值，（）；——承臺底地基土凈面積（）?！信_內(nèi)區(qū)的凈面積——承臺外區(qū)的凈面積——承載力特征值，１、5樁承臺1).A柱由及，查表8.16：；查表8.17：得：查表：預(yù)制樁按中心荷載計(jì)算按偏心荷載計(jì)算滿足要求2）．Ｄ柱單樁承載力與A柱相同，但外荷載小于A柱，且承臺設(shè)計(jì)與A柱相同，因此，D柱單樁受力驗(yàn)算也符合要求。2、聯(lián)合承臺由及，查表8.16：；查表8.17：得：查表8.9：預(yù)制樁33、樁基驗(yàn)算：按中心荷載計(jì)算（4）按偏心荷載計(jì)算滿足要求4.3、樁身和承臺設(shè)計(jì)混凝土為C30，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值＝14.3MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為＝1.43MPa，主筋采用：4Φ16，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：＝310Mpa。其余按結(jié)構(gòu)圖集《預(yù)制鋼筋混凝土方樁》要求。承臺設(shè)計(jì)選C30混凝土，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為＝1４.３MPa，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為＝1.43MPa。１、五柱承臺Ａ柱：（1）柱對承臺的沖切驗(yàn)算根據(jù)公式：；；；式中：——建筑樁基重要性系數(shù)，取=1.1；——作用于沖切破壞上的沖切力設(shè)計(jì)值（），即等于作用于樁的豎向荷載設(shè)計(jì)值F減去沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁底的凈反力設(shè)計(jì)值之和；——混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（）；——沖切破壞錐體處的周長（）；——承臺沖切破壞錐體的有效高度（）；——沖切系數(shù)；——沖跨比，，為沖跨，即柱邊或承臺變階處到樁邊的水平距離，按圓樁的有效寬度進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)時(shí)，取=0.2；當(dāng)時(shí)，取=。滿足要求。（2）角樁沖切驗(yàn)算對于四樁承臺，受角樁沖切的承臺應(yīng)滿足下式：；；；式中：——作用于角樁頂?shù)呢Q向力設(shè)計(jì)值（）；——角樁的沖切系數(shù)；——角樁沖跨比，其值滿足0.2～1.0，=，=；——從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣的距離（），此處應(yīng)取樁的有效寬度；——從承臺底角樁內(nèi)邊緣引一沖切線與承臺頂面相交點(diǎn)，至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；當(dāng)柱或承臺邊階處位于該線以內(nèi)時(shí)，取由柱邊或變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切錐體的錐線。滿足要求。D柱：和A柱受力近似，故可以不驗(yàn)算承臺抗沖切。２、聯(lián)合承臺（1）單獨(dú)考慮每個(gè)柱對承臺得沖切B柱滿足要求。C柱滿足要求。（2）考慮B、C柱共同作用對承臺的沖切作用滿足要求。角柱對承臺得沖切作用沖切力柱1：滿足要求柱2：滿足要求4.4承臺沖切驗(yàn)算1）、柱邊沖切：沖切力：受沖切承載力截面高度影響系數(shù)的計(jì)算：沖夸比與系數(shù)的計(jì)算：3、角樁向上沖切：4、承臺抗剪驗(yàn)算：斜截面受剪承載力可按下面公式計(jì)算：，，Ⅰ－Ⅰ截面處承臺抗剪驗(yàn)算：邊上一排樁凈反力最大值，按3根樁進(jìn)行計(jì)算。剪力承臺抗剪時(shí)的截面尺寸近似的定為：平均寬度,Ⅱ－Ⅱ截面處承臺抗剪驗(yàn)算：邊排樁單樁凈反力平均值，按4根樁計(jì)算。剪切力承臺抗剪時(shí)的截面尺寸：平均寬度，斜截面上受壓區(qū)混凝土的抗剪強(qiáng)度為：5、承臺彎矩計(jì)算及配筋計(jì)算：1）、承臺彎矩計(jì)算：多樁承臺的彎矩可在長，寬兩個(gè)方向分別按單向受彎計(jì)算：Ⅰ－Ⅰ截面，按3根樁計(jì)算：Ⅱ－Ⅱ截面，按4根樁計(jì)算：2）、承臺配筋計(jì)算：取。長向配筋：選配短向配筋：選配承臺配筋圖：4.5、沉降計(jì)算樁基的最終沉降量表達(dá)式為：=式中：——樁基的最終沉降量（）；——按分層總和法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（）；——按分層總和法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，當(dāng)無地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可參考：非軟土地區(qū)和軟土地區(qū)樁端有良好持力層時(shí)，=1；