基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)(1)

1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark1 o Current Document .設(shè)計(jì)資料11.1工程概況11.2荷載情況11.3工程地質(zhì)資料.選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)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(tái)埋深2.確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值33.1確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3.確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸54.1柱的樁和承臺(tái)的確定5 HYPERLINK l bookmark44 o

2、Current Document .確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值 65.1四樁承臺(tái)承載力計(jì)算6.樁頂作用驗(yàn)算76.1四樁承臺(tái)驗(yàn)算7.樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算8 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 7.1沉降驗(yàn)算8.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算108.1樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算10 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document .承臺(tái)設(shè)計(jì)11 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 9.1四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)1110.參考文獻(xiàn)15設(shè)計(jì)資料1.1工程設(shè)計(jì)概況某城市新區(qū)擬建一棟15層框架結(jié)構(gòu)的辦公樓，其場(chǎng)地

3、位于臨街地塊居中部位， 無(wú)其它鄰近建筑物，地層層位穩(wěn)定，場(chǎng)地地質(zhì)剖面及樁基計(jì)算指標(biāo)見工程地質(zhì)資料。 設(shè)計(jì)柱下獨(dú)立承臺(tái)樁基礎(chǔ)。1.2荷載情況已知上部框架結(jié)構(gòu)由柱子傳至承臺(tái)頂面的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合：軸力F=8300kN，彎矩 Mx=80kNm，My=750kN。1.3工程地質(zhì)資料建筑場(chǎng)地土層按其成因、土性特征和物理力學(xué)性質(zhì)的不同，自上而下劃分為5 層，地質(zhì)剖面與樁基計(jì)算指標(biāo)見表1，勘察期間測(cè)得地下水水位埋深為2.2m。地下 水水質(zhì)分析結(jié)果表明，本場(chǎng)地地下水無(wú)腐蝕性。表1地質(zhì)剖面與樁基計(jì)算指標(biāo)土層種類層厚/m樁基計(jì)算指標(biāo)預(yù)制樁沉管樁沖、鉆孔樁qpkqsikqpkqsikqpkqsik粘土3.05040

4、44淤泥9.5144012粉質(zhì)粘土4.5300050200040100044淤泥質(zhì)土9.2201416卵石3.01000012070001002800120強(qiáng)風(fēng)化巖未見底70001005000722000100選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深2.1選擇樁型因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆颍缀奢d大，不宜采用淺基礎(chǔ)。根據(jù)施工場(chǎng)地、地基條件以及場(chǎng)地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。因轉(zhuǎn)孔灌注樁 泥水排泄不便，為減少對(duì)周圍環(huán)境污染，采用靜壓預(yù)制樁，這樣可以較好的保證樁 身質(zhì)量，并在較短的施工工期完成沉樁任務(wù)，同時(shí)，當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)力量、施工設(shè) 備以及材料供應(yīng)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(tái)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(zhì)粘土：第層淤 泥質(zhì)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(jìn)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(duì)承臺(tái)沒有影響， 所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第層土 2.0m，即承臺(tái)埋深為2.0m，樁基得有效樁長(zhǎng)即為 27.2-2.0=25.2m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層較高，且上部荷載較大，樁邊長(zhǎng)取 500mmX 500mm，由施工設(shè)備要求，樁分為兩節(jié)，上段長(zhǎng)13.2m，下段長(zhǎng)13.2

6、m （不包 括樁尖長(zhǎng)度在內(nèi)），實(shí)際樁長(zhǎng)比有效樁長(zhǎng)長(zhǎng)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(tái)一定長(zhǎng)度而留有的余地。樁基以及土層分布示意如圖。強(qiáng)風(fēng)化巖圖2.2.1 土層分布示意確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3.1確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值本設(shè)計(jì)屬于二級(jí)建筑樁基，當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，宜按下式計(jì)算：Quk = Qsk + Q pk =心 qsikli + q pk Apq式中 錄-樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)可按建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表5.2.8-1（樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。qpk極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無(wú)

7、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)可按表建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表GE5.2.8-2（樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。對(duì)于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土不計(jì)算其樁側(cè)阻力q威。根據(jù)表1.1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)，按建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94查表得極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（表2.3.1）。表2.3.1極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值層序液限指數(shù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法Iq (kP )q (kP )Lskapka粉質(zhì)粘土0.86742.552淤泥的粉0.60856.912質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土0.80038.8001391.428按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)值(Ys =Yp =1.65)r = Osk + 紜=3924 = 2379.2kNY Y 1.65所以最終按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算單樁承載力設(shè)計(jì)值，即采用R = 2379.2kN，初步確定樁數(shù)。確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸

9、4.1柱樁數(shù)和承臺(tái)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(tái) 底面尺寸為2.5mx 2.5m50C75075050(4.1.1四樁樁基礎(chǔ)確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值該樁基屬于非端承樁，并n3,承臺(tái)底面下并非欠固結(jié)土，新填土 等，故承臺(tái)底面不會(huì)于土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺(tái)的相互作 用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計(jì)算豎向承載力設(shè)

10、計(jì)值。目前，考慮樁基的群樁效應(yīng)的有兩種方法。地基規(guī)范采用等代 實(shí)體法，樁基規(guī)范采用群樁效應(yīng)系數(shù)法。下面用群樁效應(yīng)系數(shù)法 計(jì)算復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值5.1四樁承臺(tái)承載力計(jì)算承臺(tái)凈面積：人廣2.52 -4x0.52 = 5.25m2。承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)系數(shù) 丫、 =丫 p =L65, 丫 c = 1-70因?yàn)闃斗植疾灰?guī)則，所以要對(duì)樁的距徑比進(jìn)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(yīng)系數(shù)查表得：n=0.8, n =1 .64A iA e承臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù):門c =門c 寸 +門: cc承臺(tái)外區(qū)凈面積 Ae = 2.52 - (2.5 -0.5)2 = 2.25m2 c承臺(tái)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(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)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(yàn)算6.1四樁承臺(tái)驗(yàn)算（1）荷載柱的七點(diǎn)組合：F=8210 kN，m = 96kN m , M = 741kN - m。承臺(tái)高度設(shè)為1m等厚，荷載作用于承臺(tái)頂面。本工程安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物的重要性系數(shù)人0=1.0.承臺(tái)的平均埋深d = 2.0 + 0.3 = 2.3m。作用在承臺(tái)底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項(xiàng)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(jì)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(gè)截面的主筋胃迪14氣=1230mm2，

14、配筋率為P12305007460 = .535 %pmin = 0-4%。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。樁身強(qiáng)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(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C25,承臺(tái)是正方形，雙向配筋相同。9.1四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)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(duì)

15、承臺(tái)的沖切 TOC o 1-5 h z 由圖 9.1.1, a = 275mm2 a = 200mm2，承臺(tái)厚度 H=1.0m,計(jì)算 oxoy截面處的有效高度h = 1000-80 = 920mm，承臺(tái)底保護(hù)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(dāng) a h 時(shí)，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(qiáng)度設(shè)計(jì)值f = 1100 kPa沖切力設(shè)計(jì)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(duì)承臺(tái)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(yàn)算計(jì)算截面為I-I，截面有效高度h = 0.92m， 截面的計(jì)算寬度 0b = 2.5m，混凝土的抗壓強(qiáng)度f(wàn) =11.9MPa = 11900kPa，該計(jì)算截 0面的最大剪力設(shè)計(jì)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(dāng) X. 0.3 時(shí)，取入=0.3；當(dāng) X 3.0 時(shí)，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(shí) b0 h0 = 0.2 x119000 x 2.5 x 0.92 = 5474kN y 0V = 4561.8kN滿足要求受彎計(jì)算承臺(tái)I-I截面處最大彎矩M = 2Ny = 4835.5 乂 (0.125 + 藉)=2175.975kN.m業(yè)級(jí)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(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用鋼筋取16根，即16225 (雙向布置)承臺(tái)局部受壓驗(yàn)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(jì)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(qiáng)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(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算圖10、參考文獻(xiàn)GB50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范SJGJ 9