柱下独立基础设计pdf

桩基础设计计算书一、确定桩基持力层、桩型、承台埋深1．设计资料某厂房上部结构荷载设计值为轴力：N=7460kN,弯矩：M=840kN.m，柱截面尺寸600mm*800mm。建筑场地位于城郊，土层分布情况及各层土物理性质指标如表中所示，地下水位位于地表下1.0m。从各测点的静力触探结果看场地土具有不均匀性，东部区域的比贯入阻力ps平均值要高于西部，局部地区有明浜，埋深近2m。地质报告如下表所示：土容重含水液抗剪强度压缩比贯入层层底埋孔隙比性模量土层名称(kN量C(kP阻力编深（m）e指(°)(MPa号/m3)w(%)数a))(MPa)②褐黄色粉质粘土2.018.027.80.810.30(225(18)6.40.59481）③灰色淤泥质粉质6.017.838.81.091.14(919(13)4.50.57粘土18.8)④灰色淤泥质粘土14.917.053.11.511.12(810(7)2.10.6229.4)⑤灰-褐色粉质粘20.018.035.41.020.16(118(13)4.82.27土801.2)⑥暗绿色草黄粉质24.018.524.70.710.36(225(18)7.84.76粘土315.2)⑧灰色粉质粘土34.018.035.51.020.22(122(13)4.9873.0)注：表中括号内为西区的数值。2、确定桩、承台尺寸与材料等初选承台尺寸：3.0m×2.0m×1.4m；柱初选为400*400的钢筋混凝土预制方桩。桩身混凝土用30号，型式详见标准图集。3、选择桩基持力层，确定荷载情况由设计资料可知，作用在承台底面中心的荷载为：轴力：N=7460kN,弯矩：M=840kN.m。初选桩基础为边长为400mm的钢筋混凝土预制方桩，打入土层⑤灰-褐色粉质粘1土0.5m，控制最后贯入度e小于50mm，此基础桩基按照摩擦桩进行设计。所以可以得到桩长为：嵌入承台0.05m，锥形桩尖0.5m，故有：总桩长为：L0=0.05+6.0+14.9+0.5+0.5=21.95m二、确定单桩竖向承载力根据《地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式，初步预估桩的竖向承载力符合要求。Ra=qpaAp+upΣqsiaLi=2270*0.42+4*0.4*(25*6+14.9*25+40*0.5)=1221KN按照相同条件下的静载实验结果，经过分析和比较，综合确定采用Ra=1300KN，等验算完群桩作用后再复核承载力要求。三、确定桩数和承台尺寸采用平板式承台，且顶面埋深较浅，初步拟定承台埋深为2.0m，则有：作用在承台顶面的土体荷载：Gk=18*2.0*3.0*2.0=216KNnFG7460/1.352164.25所以桩数为：Ra13002取Sa=3d=1.20m,并考虑到My比较大，取5根桩进行设计。故布置桩平面如下图所示：四、单桩承载力验算1）轴心受压作用下：QkGk+Fk7460/1.35216n1148Ra＝1300KN，满足要求52）偏心受压作用下：QkmaxQ(MKHKh)xmaxx2kminKi7460/1.35216(840/1.35)1.111481411289KN541.11.11.2*Ra＝1560KN，故可以满足要求，表明桩基选用无误，但以下还需进行群桩效应下的承载了，估计可以满足设计要求。五、群桩承载力验算根据本基础工程设计要求，结合《桩基规》，本基础桩中心距Sa较小，Sa=3.0d,显然应该按照群桩效应和承台效应重新验算单桩承载力设计值Ra。《桩基规》根据大量的基桩侧阻、端阻、承台土的阻力测试结果，经分析，应按照以下方式确定各项群桩效应系数值，然后再按相关公式进行验算。SaBc由d＝3.0；l＝0.093查书上所给表有：ci＝0.110，ce＝0.630由Aci＝5.41m²，Ace＝2×3－5.41²＝0.59m²得iAicAecccce＝0.115.410.630.59＝0.161AcAc66查表得c1.70，所以考虑承台底土的抗力，并用以下公式进行基桩竖向承载力计算：RspQukcQckspQukcqckAcspcspcn＝(0.80×2270×0.16/1.65)+4×0.4×1.64×(25×6×+14.9×25+40×0.5)/1.65+216×0.16/1.70=1157kN由于1157×5=5785KN(7460/1.35+Gk)=5741KN，故满足要求六、群桩沉降计算本设计建筑物为厂房，属于乙级建筑，但是设计桩基础为摩擦型群桩基础，预制混凝土桩穿过软土层，应该考虑桩基础的沉降计算，假定桩群为一假想的实体基础，按与浅基础相同的方法和步骤计算桩端平面以下由附加应力引起的压缩层范围内的地基变形量，计算过程中，土层的压缩模量按实际的应力实验曲线确定，同时，基底边长取承台底面边长为2.0m,还要引入桩基等效沉降系数加以修正。具体的计算步骤为：（1）分层：将桩端以下平面土分为若干层，分层厚度为0.4b=0.8m.（2）确定地基沉降计算深度：按附加应力与自重应力比小于0.2来进行确定。（3）计算各分层土体的平均自重应力和平均附加应力，由P1i和P2i的实验曲线查得相应的孔隙比。（4）分别计算每层土体的变形量△Si.△Si＝∑(e1i－e2i)×hi/(1+e1i)（5）累加si可以得到最终的沉降量S,乘以桩基计算经验系数为1.0，再乘以基等效沉降系数ψs＝0.112（查《桩基规》可知）采用分层总和法计算如下表所示：故有总的沉降量为:S=1.29+1.59+1.97+1.3.42+3.20+2.55+3.46+3.0+2.95+2.55+1.29=27.26cm4桩端平面以下沉降计算表自重应附加平均自平均附分层厚应力系应力重应力加应力总的平孔隙比分层分层点深度力czi深宽比度数均应力沉降量ziczizi编号zi(m)z/bhi(m)ɑi(KPa)Si(cm)（KPa）(kPa)(kPa)（KPa）e1ie2i023.923.9189.701.00536.310.80.8196.20.40.977524.3192.95530.3723.30.8050.7761.2921.60.8202.80.80.695372.9199.5448.6648.10.8150.7791.5932.40.8209.41.20.462247.9206.1310.4516.50.8260.7811.9743.20.8215.91.60.348186.7212.65217.3429.90.8690.7893.4254.00.8222.52.00.270144.9219.2165.83850.8760.8013.2064.80.8229.02.40.216115.9225.75130.4356.20.8860.8262.5575.60.8235.62.80.17392.8232.3104.35336.70.8950.8133.4686.40.8246.13.20.14276.2240.8584.5325.40.8960.8253.0097.20.8256.73.60.11762.8251.469.5320.90.8960.8262.95108.00.8263.264.00.10254.73259.9858.765318.70.8860.8262.55118.80.8269.824.40.09550.97266.5452.85319.40.8560.8261.29129.60.8276.364.80.08947.76273.0949.365322.50.8430.8151.22七、桩身结构设计由于本设计采用混凝土预制桩，桩身结构可以参照标准图集进行选用，故在计算书内部不再详细说明，直接参照北京地区混凝土预制桩图集，施工图内部所示的桩身结构大样仅供参考，详见图集，此处不再赘述。八、承台设计1）、示意图：2）、承台的基本尺寸：承台边缘至桩中心距:C=400mm桩列间距:A=1100mm桩行间距:B=600mm承台根部高度:H=1400mm承台端部高度:h=1400mm纵筋合力点到底边的距离:as=70mm平均埋深:hm=2.00m方桩边长:Ls=400mm3）、荷载设计值：(作用在承台顶部）竖向荷载:F=7460.00kN绕Y轴弯矩:My=840.00kN·m4）、选择承台的材料：承台混凝土强度等级为C30，故有fc=14.30N/mm2，ft=1.43N/mm2钢筋强度等级:HRB335，fy=300.00N/mm25）、验算承台过程：1．作用在承台底部的弯矩绕Y轴弯矩:M0y=My＋Vx·H=840.00＋0.00×1.40=840.00kN·m2．基桩净反力设计值：Ni=F/n±M0x·yi/∑yj2±M0y·xi/∑xj2N1=F/n＋M0y·x1/∑xj2=7460.00/5＋840.00×(-1.10)/4.84=1301.09kNN2=F/n＋M0y·x2/∑xj26=7460.00/5＋840.00×1.10/4.84=1682.91kNN3=F/n＋M0y·x3/∑xj2=7460.00/5＋840.00×0.00/4.84=1492.00kNN4=F/n＋M0y·x4/∑xj2=7460.00/5＋840.00×(-1.10)/4.84=1301.09kNN5=F/n＋M0y·x5/∑xj2=7460.00/5＋840.00×1.10/4.84=1682.91kN3．承台受柱冲切验算：Fl≤2[β0x·(bc＋a0y)＋β0y·(hc＋a0x)]·βhp·ft·h0X方向上自柱边到最近桩边的水平距离：a0x=0.50my方向上自柱边到最近桩边的水平距离：a0y=0.10m承台有效高度：h0=H－as=1.40－0.07=1.33m作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值：Fl=F－∑Qi=7460.00－1492.00=5968.00kNX方向冲跨比：λ0x=a0x/h0=0.50/1.33=0.38Y方向冲跨比：λ0y=a0y/h0=0.10/1.33=0.08λ0y0.2取λ0y=0.2X方向冲切系数：β0x=0.84/(λ0x＋0.2)=0.84/(0.38＋0.2)=1.46Y方向冲切系数：β0y=0.84/(λ0y＋0.2)=0.84/(0.20＋0.2)=2.102[β0x·(Hc＋a0y)＋β0y·(Bc＋a0x)]·βhp·ft·h0=2×[1.46×(0.60＋0.10)＋2.10×(0.80＋0.50)]×0.95×1430.00×1.33=13554.43kNFl=5968.00kN,满足要求。4．承台受剪验算：计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）Fl≤βhs·β·ft·b0·h0（8.5.18－1）(1)垂直Y方向截面的抗剪计算Y方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：a0=0.10m计算截面处承台宽度：b=2A＋2C=2×1.10＋2×0.40=3.00m斜截面上最大剪力设计值：Vl=2984.00kN计算截面的剪跨比：λ＝a0/h0=0.10/1.33=0.08λ0.3取λ=0.3剪切系数：β=1.75/(λ＋1.0)=1.75/(0.30＋1.0)=1.357承台计算截面的计算宽度：be=b=3.00mβhs·β·ft·be·h0=0.88×1.35×1430.00×3.00×1.33=6764.15kNVl=2984.00kN,满足要求。(2)垂直X方向截面的抗剪计算X方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：a0=0.50m计算截面处承台宽度：b=2B＋2C=2×0.60＋2×0.40=2.00m斜截面上最大剪力设计值：Vl=3365.82kN计算截面的剪跨比：λ＝a0/h0=0.50/1.33=0.38剪切系数：β=1.75/(λ＋1.0)=1.75/(0.38＋1.0)=1.27承台计算截面的计算宽度：be=b=2.00mβhs·β·ft·b