桩基础课设设计范例1

基础工程课程设计计算书第1页共10页目录一、设计资料………………………………………………………………..…….4二、确定桩的长度和承台埋深………………………………………………..…5三、确定单桩的竖向承载力………………………………………………...……5四、轴线选择………………………………………………………………...……5五、初步确定桩数及承台尺寸………………………………………………..…5六、群桩基础中单桩承载力验算………………………………………………6七、确定桩的平面布置……………………………………………………….…6八、承台结构计算……………………………………………………………….61、桩顶最大竖向力………………………………………………………….62、承台受弯验算及承台配筋……………………………………………….63、承台柱下抗冲切验算……………………………………………………74、承台角桩抗冲切验算……………………………………………………85、承台抗剪验算…………………………………………………………….9九、单桩配筋设计和计算………………………………………………………10第2页共10页一、设计资料1、工程概况某综合楼，框架结构，柱下拟采用桩基础。柱尺寸400X400，柱网平面布置见图1。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。上部结构传至柱底的荷载效应见表1、表2，表中弯矩、水平力的作用方向均为横向。对于任意一位学生，荷载效应的取值为表内值加学号的后两位乘以10。如某同学学号后两位是21，则该同学在计算①轴交B轴处的柱荷载效应标准组合的取值为：轴向力=1765+21×10=1975kN，相应的计算弯矩和水平荷载以及荷载效应的基本组合值。表1柱底荷载效应标准组合值纵轴编号轴向力FK（kN）弯矩MK（kN.m）水平荷载VK（kN）A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴①125617651564172169197123130112②171321981860185192203126135114③168021501810191197208132141120④177520652080205204213139149134⑤204022802460242223221145158148⑥119816531370275231238165162153*165821131830735691698625622613注：本人学号为46，故上表最后一行为修改后数据表2柱底荷载效应基本组合值纵轴编号轴向力F（kN）弯矩M（kN.m）水平荷载V（kN）A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴①158026301910198205241150140138②194031002200205210243154145140③203031802490210211223164155150④212032102780215214238181166174⑤235033603220253228244193175188⑥171032903130286251266204188196*217037503590746711726664648656第3页共10页图1柱网平面布置2、工程与水文地质条件建筑场地平整，地层及物理力学参数见表3。场地抗震设防烈度为7度，场地内砂土不会发生液化现象。拟建场区地下水位深度位于地表下3.5m，地下水对混凝土结构无腐蚀性。表3地基岩土物理力学参数土层编号土的名称厚度（m）孔隙比e液性指数IL标准贯入锤击数N天然容重γ（kN/m3）压缩模量Ｅs（MPa）地基承载力特征值fak(KPa)素填土1.5－－－18.05.050淤泥质土3.31.041.08－17.03.860粉砂6.60.81－1419.07.5180粉质黏土4.20.790.74－18.59.2230粉砂层18.50.58－312016.83003、材料混凝土强度等级为C25～C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。第4页共10页二、确定桩的长度和承台埋深1、材料信息：柱混凝土强度等级：30C桩、承台混凝土强度等级：30C2/43.1mmNft钢筋强度等级：235HpB2/210mmNfy钢筋强度等级：335HRB2/300mmNfy2、确定桩的长度及截面尺寸：根据设计资料，选第四层粉质粘土为持力层，进入持力层2.1m，承台埋深2.5m，桩长11m。截面尺寸选为350mmx350mm。三、确定单桩竖向承载力根据公式isikpppkalqAqR根据设计资料，Ap=0.35mx0.35m=0.1225㎡,p=0.35mx4=1.4m,isikpppkalqAqR=𝟗𝟎𝟎×𝟎.𝟏𝟐𝟐𝟓+𝟏.𝟒×(𝟐𝟖×𝟐.𝟑+𝟒𝟓×𝟔.𝟔+𝟔𝟎×𝟐.𝟏)=𝟕𝟗𝟐.𝟔𝟏𝑲𝑵第5页共10页四、轴线选择选择第6组轴线B计算，根据设计资料有：柱底荷载效应标准组合值：FK=2113KN,MK=691KN.m,V=622KN;柱底荷载效应基本组合值：FK=3750KN,MK=711KN.m,V=648KN五、初步确定桩数及承台尺寸先假设承台尺寸为2mx2m，厚度为1.3m，承台及其上土平均容重为30kN/m3则承台及其上土自重标准值为：Gk=30x2x2x2.5=300kN,根据规范，桩数n需满足:n=1.1×𝐹𝐾+𝐺𝐾𝑅𝑎=1.1×2113+300792.61=3.35，可取8根桩，承台平面尺寸为1.8mx2.8m。如下图所示：六、群桩基础中单桩承载力验算按照设计的承台尺寸，计算Gk=30x1.8x2.8x2.5=378kN,单桩平均竖向力：𝑄𝑘=𝐹𝐾+𝐺𝐾𝑛=2113+3788=311.4𝑘𝑁𝑅𝑎=792.61𝑘𝑁符合要求。单桩偏心荷载下最大竖向力：第6页共10页𝑄𝑘.𝑚𝑎𝑥=𝐹𝐾+𝐺𝐾𝑛+𝑀𝑦×𝑥𝑖∑𝑥𝑗2=311.4+(691+622×2.5)×1.06×1.0×1.0=685.7𝑘𝑁在偏心竖向力作用下，必须有：Qk,max=685.7Kn1.2Ra=1.2x792.61=951.1KN,符合要求。七、确定桩的平面布置几何参数：承台边缘至桩中心距C=400mmD=400mm桩列间距A=1000mm桩行间距B=500mm承台高度H=1300mm桩顶深入承台100mm,承台下设100mm,强度为C25的混凝土垫层，钢筋保护层取50mm,承台有效高度h0=1150mm承台采用混凝土强度等级为C30，抗拉强度2/43.1mmNft,钢筋采用：335HRB2/300mmNfy第7页共10页八、承台结构计算1、在承台结构计算中，相应于荷载效应基本组合设计值为：FK=3750KN,MK=711KN.m,V=648KN各桩不计承台及其上土重Gk部分的净反力Ni为：𝑵𝒊=𝑭𝒌𝒏=𝟑𝟕𝟓𝟎𝟖=𝟒𝟔𝟖.𝟕𝟓𝐤𝐍最大竖向力𝑵𝒎𝒂𝒙=𝑭𝒌𝒏+𝑀𝑦·𝑥𝑚𝑎𝑥∑𝑥𝑗2=468.75+(711+648×2.5)×1.06×1.0×1.0=857.25𝑘𝑁3、承台受弯计算及承台配筋：第8页共10页（1）对Ⅰ-Ⅰ截面，垂直于X轴方向计算截面处弯矩计算：𝑀𝑦=∑𝑁𝑖𝑥𝑖=2𝑁𝑚𝑎𝑥𝑋𝑖=2×857.25×0.8=1371.6𝑘𝑁·𝑚𝐴𝑠=𝑀𝑦0.9𝑓𝑦ℎ0=1371.6×1060.9×300×1150=4415.5𝑚𝑚2选用25ϕ9𝐴𝑠=4418𝑚𝑚2，平行于x轴布置；（2）对于Ⅱ-Ⅱ截面，垂直于Y轴方向计算截面处弯矩计算：𝑀𝑥=∑𝑁𝑖𝑦𝑖=2×468.75×0.3=281.25𝑘𝑁·𝑚𝐴𝑠=𝑀𝑦0.9𝑓𝑦ℎ0=281.25×1060.9×300×1150=950.8𝑚𝑚2选用25ϕ2𝐴𝑠=982𝑚𝑚2，平行于y轴布置；承台柱下抗冲切验算：计算公式：《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94——2008）pthpoxcooycoxlhfaaabF)]()([2y式中：X方向上自柱边到最近桩边的水平距离：𝑎𝑜𝑥=0.625X方向冲垮比：，𝜆0𝑥=𝑎𝑜𝑥ℎ0=0.6251.15=0.543X方向冲切系数：𝛽0𝑥=0.84(𝜆0𝑥+0.2)=0.840.543+0.2=1.13Y方向上自柱边到最近桩边的水平距离：𝑎𝑜𝑦=0.125Y方向冲垮比：𝜆0𝑦=𝑎𝑜𝑦ℎ0=0.1251.15=0.108，取2.0oy，Y方向冲切系数：1.2)2.02.0(84.0)2(84.0oyoybc=ac=0.4m,992.0)800900(80020009.011hp第9页共10页作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值：𝐹𝑙=F−𝑁𝑖=3750−857.25=2892.75𝑘𝑛0)]()b([2hfaaathpoxcoyoycox=2×[1.13(0.4+0.125)+2.1(0.4+0.625)]×0.992×1430×1.15=8958.5kNFl=2892.75kN符合要求。4、承台角桩抗冲切验算：计算公式：《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94——2008）0111121)]2()2([hfacacNthpxyyxl角桩竖向冲反力设计值：𝑁1=𝑁𝑚𝑎𝑥=468.75𝑘𝑛式中：𝑐1=𝑐2=0.525Y方向上从承台角桩内边缘引45冲切线于承台顶面相交点至角桩边缘的水平距离（当柱或承台变阶处位于该45线以内时，则取由柱边变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线），𝑎1𝑥=0.65m𝜆1𝑥=𝑎1𝑥ℎ0=0.651.15=0.565𝛽1𝑥=0.56(𝜆1𝑥+0.2)=0.732X方向上从承台角桩内边缘引45冲切线于承台顶面相交点至角桩边缘的水平距离（当柱或承台变阶处位于该45线以内时，则取由柱边变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线）may15.01𝜆1𝑦=𝑎1𝑦ℎ0=0.151.15=0.130.2,取𝜆1𝑦=0.2,𝛽1𝑦=0.56(𝜆1𝑦+0.2)=1.4抗冲切=0111121)]2()2([hfacacthpxyyx=[0.732×(0.525+0.075)+1.4×(0.525+0.325)]×0.992×1430×1.15=2658kN𝑁1=468.75kN符合要求。5、承台抗剪验算：计算公式：《建筑地基基础设计规范》（JGJ-94——2008）00hbfFthsl（1）Ⅰ—Ⅰ截面的抗剪验算：第10页共10页mma65.0x𝜆1𝑥=𝑎𝑥ℎ0=0.651.15=0.565,𝛽=1.75(𝜆+1.0)=1.750.565+1.0=1.12b=1.8m受剪的承载力截面高度影响系数hs的计算：𝛽ℎ𝑠=(800ℎ)14=(8001150)14=0.913最大剪力设计值：𝑉𝑙=2𝑁𝑚𝑎𝑥=2×468.75=937.5𝑘𝑁抗剪切力=𝛽ℎ𝑠β𝑓𝑡𝑏0ℎ0=0.913×1.12×1430×1.8×1.15=3027𝐾𝑁𝑉𝑙=937.5𝑘𝑁符合要求（2）Ⅱ-Ⅱ截面的抗剪验算：mmay15.0𝜆1𝑦=𝑎1𝑦ℎ0=0.151.15=0.130.3,取𝜆1𝑦=0.3,346.1)0.13.0(75.1)0.1(75.1ya=2.8m受剪的承载力截面高度影响系数hs的计算：𝛽ℎ𝑠=(800ℎ)14=(8001150)14=0.913最大剪力设计值：𝑉𝑙=2𝑁𝑖=2×857.25=1714.5𝑘𝑁抗剪切力=𝛽ℎ𝑠β𝑓𝑡𝑏0ℎ0=0.913×1.346×1430×2.8×1.15=5658𝐾𝑁𝑉𝑙=1