預制樁基礎課程設計--框架結構樁基礎設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 設計題目…………………………………………………………………………1</p><p>　　2. 設計荷載…………………………………………………………………………1</p><p>　　3. 地層條件及其參數………………………………………………………………1</p>

2、<p>　　1）.地形…………………………………………………………………………..1</p><p>　　2）.工程地質條件………………………………………………………………..1</p><p>　　3）.巖土設計技術參數…………………………………………………………..2</p><p>　　4）.水文地質條件…………………………………………………………

3、……..2</p><p>　　5）.場地條件……………………………………………………………………..2</p><p>　　6）.上部結構資料………………………………………………………………..2</p><p>　　4. 預制樁基設計……………………………………………………………………3</p><p>　　1). 單樁承載力計算…………

4、……………………………………………………...3</p><p>　　2). 樁基豎向承載力特征值………………………………………………………...4</p><p>　　3). 樁基豎向承載力驗算…………………………………………………………...4</p><p>　　4). 承臺設計………………………………………………………………………...5</p>

5、<p>　　5). 承臺厚度及受沖切承載力驗算.................................…………………………..6</p><p>　　（1）.柱的向下沖切驗算…………………………………………………………..6</p><p>　?。?）.角樁的沖切驗算……………………………………………………………..6</p><p>　　6

6、). 承臺受剪承載力驗算……………………………………………………….…..6</p><p>　　7). 承臺受彎承載力計算…………………………………………………………...7</p><p>　　8).承臺構造設計…………………………………………………………………….7</p><p>　　9).樁身結構設計…………………………………………………………………….7

7、</p><p>　　10).樁身構造設計……………………………………………………………….…..8</p><p>　　11).吊裝驗算………………………………………………………………………...8</p><p>　　5. 估算B.C軸線柱下樁數………………………………………………………....9</p><p>　　1). 樁數估算……

8、…………………………………………………………………...9</p><p>　　2). 承臺平面尺寸確定……………………………………………………………...9</p><p>　　6. 設計圖紙………………………………………………………………………...10</p><p>　　7. 參考文獻………………………………………………………………………...10</

9、p><p><b>　　基礎工程課程設計</b></p><p><b>　　1.設計題目</b></p><p>　　本次課程實際題目：框架結構樁基礎設計</p><p><b>　　2.設計荷載</b></p><p>　　題號：31號設計A軸柱下樁基，

10、B,C軸柱下僅設計承臺尺寸和估算樁數</p><p>　　柱底荷載效應標準組合值如下。</p><p>　　軸荷載：Fk=1256kN Mk=172kN.M Vk=123kN</p><p>　　軸荷載：Fk=1765kN Mk=169kN.M Vk=130kN</p><p>　　軸荷載：Fk=1564kN Mk=197kN.

11、M Vk=112kN</p><p>　　柱底荷載效應基本組合值如下。</p><p>　　軸荷載：F=1580kN M=198kN.M V=150kN</p><p>　　軸荷載：F=2630kN M=205kN.M V=140kN</p><p>　　軸荷載：F=1910kN M=241kN.M V=138kN<

12、;/p><p>　　3.地層條件及其參數</p><p><b>　　1）.地形</b></p><p>　　擬建建筑場地地勢平坦，局部堆有建筑垃圾。</p><p><b>　　2）.工程地質條件</b></p><p>　　自上而下土層依次如下：</p><

13、;p>　　號土層：素填土，厚度1.5m，稍濕，松散，承載力特征值fak=95kPa。</p><p>　　號土層：淤泥質土，厚度3.3m，流塑，承載力特征值fak=65kPa。</p><p>　　③號土層：粉砂，厚度6.6m，稍密，承載力特征值fak=110kPa。</p><p>　?、芴柾翆樱悍圪|粘土，厚度4.2m，濕，可塑，承載力特征值fak=165k

14、Pa</p><p>　　⑤號土層：粉砂層，鉆孔未穿透，中密-密實，承載力特征值fak=280kPa。</p><p>　　3）.巖土設計技術參數</p><p>　　表1 地基巖土物理力學參數</p><p>　　表2 樁的極限側阻力標準值qsk</p>&l

15、t;p><b>　　4）.水文地質條件</b></p><p>　　擬建場區(qū)地下水對混凝土結構無腐蝕性。</p><p>　　地下水位深度：位于地表下　</p><p><b>　　5）.場地條件</b></p><p>　　建筑物所處場地抗震設防烈度７度，場地內無液化砂土，粉土。</p

16、><p><b>　　6).上部結構資料</b></p><p>　　擬建建筑物為六層鋼筋混凝土框架結構，長30m，寬9.6m。室外地坪標高 同 自然地面，室內外高差450mm。柱截面尺寸均為400×400，橫向承重，柱網布置如圖A所示。</p><p><b>　?。矗A制樁基設計</b></p>

17、<p>　　建筑物基礎設計方案采用混凝土預制樁，具體設計方案如下：室外地坪標高為-0.45m,自然地面標高同室外地坪標高。該建筑樁基屬丙級建筑基樁，擬采用截面為400m*400m的混凝土預制方樁，以④號土層粉質粘土為持力層，樁尖深入1.2m，設計樁長11.0m，初步設計承臺高0.6m，承臺底面埋置深度-1.60m，樁頂伸入承臺50mm。如圖1所示：</p><p>　　1）.單樁承載力計算</p&

18、gt;<p>　　根據以上設計，樁頂標高為-1.6m，樁底標高為-12.6m，樁長11m。</p><p>　　單樁豎向極限承載力標準值按下式計算：</p><p>　　Quk= Qsk+ Qpk = up∑qsikli+ Apqpk</p><p><b>　　由于</b></p><p>　　Qsk=4

19、×0.4×（1.5×22+3.3×28+6.6×45+1.2×60）=791.04kN</p><p>　　Qpk=0.4×0.4×900=144kN</p><p>　　則 Quk=791.04+144=935.04kN</p><p>　　2）.樁基豎向承載力特征值</p&

20、gt;<p>　　承臺底部地基土為較松軟的填土，壓縮性大，因此本工程不考慮成太土效應取ηc=0，則有</p><p>　　R= Ra==935.04/2=467.52kN</p><p>　　根據上部荷載初步估計粧數為 n==1256/467.52=2.69</p><p><b>　　取設計樁數為4根。</b></p&g

21、t;<p>　　3）.樁基豎向承載力驗算</p><p>　　根據《建筑樁基技術規(guī)范》，當按單樁承載力特征值進行計算時，荷載應取其效應標準組合值。由于樁基所處場地的抗震設防烈度為7度，且場地內無可液化砂土，因此不進行地震效應的承載力驗算。</p><p>　　根據粧數及承臺尺寸構造要求初步設計矩形承臺，取承臺變長為2.0m×2.0m，矩形布樁，樁中心距取3.0d，則

22、s=3×400=1200mm，取s=1200mm，樁心距承臺邊緣為400mm。如圖2所示:</p><p>　　承臺及其上土壤的總重為 Gk =2.0×2.0×1.6×20=128kN</p><p>　　計算時取荷載的標準組合，則</p><p>　　Qk==(1256+128)/4=346﹤R（=467.52）<

23、/p><p>　　Qkmax= Qk+=346+(172+123×1.6) ×0.6/(4×0.6×0.6)=346+153.67=499.67</p><p>　　Qkmin=Qk-=346-153.67=192.33</p><p><b>　　因此</b></p><p>　　Q

24、kmax=499.67＜1.2R(=1.2*467.52=561.024)</p><p>　　Qkmin=192.33＞0</p><p>　　滿足設計要求,故初步設計是合理的。</p><p><b>　　4）.承臺設計</b></p><p>　　根據以上樁基設計及構造要求，承臺尺寸2.0×2.0m，預估

25、承臺厚0.6m，承臺選用等級為C25的混凝土，混凝土的抗拉強度為?t=1.27N/mm2，抗壓強度為?c=11.9N/mm2；承臺鋼筋選用HRB335級鋼筋，?y=300N/mm2.如圖3所示：</p><p><b>　　3</b></p><p><b>　　承臺內力計算：</b></p><p>　　承臺的內力計算采

26、用荷載效應組合設計值，則基樁凈反力設計值為</p><p>　　Qmax=+=3680/4+(371+233×1.6) ×0.6/4×0.6×0.6= Qmin=-=1580/4-182.5=395-182.5=212.5kN</p><p>　　N==1580/4=395kN</p><p>　　5）.承臺厚度及受沖切承載力

27、驗算</p><p>　　為防止承臺產生沖切破壞，承臺應具有一定厚度，初步設計厚度0.6m，承臺底保護層厚度80mm，則h0=600-80=520mm。分別對柱邊沖切和角樁沖切進行計算，以驗算承臺厚度的合理性。</p><p>　?。?）.柱的向下沖切驗算</p><p>　　承臺受樁沖切的承載力應滿足下式：</p><p>　　Fl≤2{β

28、0x（bc+aoy）+βoy（ac+aox）}βhp?th0</p><p>　　式中：aox=0.2 λoy= aoy/ h0=0.38 β0x=0.84/(0.2+λox)=1.45 aoy=0.2 </p><p>　　λox= aox/ h0=0.38 β0y=0.84/(0.2+λox)=1.45 bc=ac=0.4m βhp=1.0</p>&

29、lt;p>　　2{β0x（bc+aoy）+βoy（bc+aox）}βhp?th0</p><p>　　=2×{1.45×（0.4+0.2）+1.45×（0.4+0.2）}×1×1270×0.52</p><p>　　=2298.19kN＞Fl（=1580kN）</p><p>　　故厚度為0.6m的承

30、臺能夠滿足柱對承臺的沖切要求。</p><p>　?。?）.角樁的沖切驗算</p><p>　　承臺受角樁的承載力應滿足下式：</p><p>　　N/≤{β1x（c2+）+β1y（c1+）}βhp?th0</p><p>　　由于Nl=Nmax=577.5kN，從角樁內邊緣至承臺邊緣距離為</p><p>　　c1=

31、c2=0.6m a1x=0.2m a1y=0.2m λ1x==0.2/0.52=0.38 λ1y==0.38 β1x==0.56/(0.38+0.2)=0.97 β1y==0.97</p><p>　　抗沖切力={β1x（c2+）+β1y（c1+）}βhp?th0=896.82kN＞N,max（=577.5kN）</p><p>　　故厚度為0.6

32、m的承臺能夠滿足角樁對承臺的沖切要求。</p><p>　　6）.承臺受剪承載力驗算</p><p>　　承臺剪切破壞發(fā)生在柱邊與樁邊連線所形成的斜截面處，剪切力V必須不大于抗剪切力，即滿足:</p><p>　　V≤βhsβ?tbh0 ,對于I-I截面：</p><p>　　A1x=0.2m λx==0.2/0.52=0.38 β

33、=1.75/λ+1=1.27</p><p>　　βhs=(800/ h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2×577.5=1155kN</p><p>　　抗剪切力=1.11×1.27×1270×2.0×0.52=1861.93kN>1155kN</p><p><b>　　故滿足抗剪切要

34、求。</b></p><p>　　對于II-II截面：</p><p>　　a1y=0.2m λy=0.2/0.52=0.38 β=1.75/λ+1=1.27</p><p>　　βhs=(800/ h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2×395=790kN</p><p>　　抗剪切力=1.11&#

35、215;1.27×1270×2.0×0.52=1861.93kN>790kN</p><p><b>　　故滿足抗剪切要求。</b></p><p>　　7）.承臺受彎承載力計算</p><p>　　承臺計算截面彎矩如下:</p><p>　　對于I-I截面，取基樁凈反力最大值N/ma

36、x=577.5進行計算，則</p><p>　　xi=600-200=400mm=0.4m My=∑Nixi=2×577.5×0.4=462kN.m Asl==462×106/(0.9×300×520)=3291mm2</p><p>　　因此，承臺x軸方向選用 二級鋼筋18@145，鋼筋數為 n=2000/145+1=14</

37、p><p>　　取，14Φ18@145實際鋼筋As=3562mm2，滿足要求。</p><p>　　對于II-II截面，取基樁凈反力平均值N=395進行計算，此時 </p><p>　　xi=600-200=400mm=0.4m</p><p>　　則 Mx=∑Niyi=2×395×0.4=316kN.m</p&

38、gt;<p>　　As==316 ×106/(0.9×300×520)=2251mm2</p><p>　　因此，承臺y軸方向選用12二級直徑16@180，鋼筋根數為 n=2000/180+1=12，</p><p>　　取12根二級直徑16@180，實際鋼筋As=2412mm2，滿足要求。</p><p><b&g

39、t;　　8）.承臺構造設計</b></p><p>　　混凝土樁樁頂伸入承臺長度為50mm，兩承臺間設置連系梁，梁頂面標高-0.8m，與承臺平齊，根據構造要求，梁寬250mm，梁高400mm，梁內主筋上下共四根一級鋼筋直徑12通長配筋，箍筋采用一級鋼筋直徑為8間距為200.承臺底做100mm厚C10混凝土墊層，墊層挑出承臺邊緣100mm。</p><p><b>　　

40、9).樁身結構設計</b></p><p>　　預制樁的樁身混凝土強度等級選用C30，鋼筋選用HRB335級。</p><p>　　根據《建筑樁基技術規(guī)范》，樁頂軸向壓力應符合下列規(guī)定：</p><p>　　Nmax≤φψc?caps</p><p>　　Nmax=+=(1580+128)/4+(198+150×1.6)

41、 ×0.2/4×0.22=427+547.5=974.5KN</p><p>　　計算樁基軸心抗壓強度時，一般不考慮壓屈影響，故取穩(wěn)定系數φ=1；對于預制樁，基樁施工工藝系數ψc=0.85；C30級混凝土，?c=14.3N/mm2，則</p><p>　　Φψc?cA=1×0.85×14.3×106×0.42</p>

42、<p>　　=1944.8kN＞Nmax（=974.5kN）</p><p>　　故樁身軸向承載力滿足要求。</p><p>　　10).樁身構造設計</p><p>　　了樁身按構造要求配筋，選用8根直徑為14的HRB335級鋼筋通長配筋；箍筋選用直徑為6的HPB300級鋼筋，間距200mm，距樁頂2m范圍內間距50mm，距樁頂2-4m范圍內間距100

43、mm。采用打入法沉樁，樁頂設置三層直徑為6，間距為50mm的鋼筋網，樁尖所有主筋應焊接在一根圓鋼上，樁尖0.6m范圍內箍筋加密，間距50mm，樁身主筋混凝土保護層厚30mm。</p><p><b>　　11).吊裝驗算</b></p><p>　　由于樁的長度不大，樁身吊裝時采用二點起吊，吊點位置如圖4所示。</p><p>　　起吊點距樁兩

44、端距離為</p><p>　　a=0.207L=0.207×11=2.277m</p><p>　　則吊起時樁身最大彎矩為</p><p>　　Ml=0.0214kql2=0.0214×1.2×（0.42×25）×112=12.43kN.m</p><p>　　樁身配筋驗算；混凝土采用C30級

45、，鋼筋采用HRB335級，則?c=14.3N/mm2，?y=300N/mm2，由于b=400mm，h0=400-40=360mm，每邊配3根直徑為14的二級鋼筋,As=461N/mm2，則</p><p>　　X=fyAS/α1?cb=(300×461)/(1.0×14.3×400)=24.18mm</p><p>　　Mu=α1?cbx（h0-）</p

46、><p>　　=1.0×14.3×400×24.18×(360-)</p><p>　　=48.12×106N.mm</p><p>　　=48.12kN.m</p><p><b>　　所以Mu＞Ml</b></p><p>　　故樁身配筋滿足吊裝要

47、求。</p><p>　　5.估算B.C軸線柱下粧數</p><p><b>　　1).樁數估算</b></p><p>　　設計BC 軸線下的樁基礎的方法和A軸線下相同。單樁極限承載力標準值為935.04KN，基樁豎向承載力特征值為467.52KN.</p><p>　　軸柱下荷載標準組合值為Fk=1765kN Mk

48、=169kN Vk=130kN</p><p>　　根據軸下荷載初步估算軸柱下根數，</p><p>　　n==1765/467.52=3.8 取n=4</p><p>　　則軸下設計樁數為4根。</p><p>　　軸柱下荷載標準組合值為Fk=1564kN Mk=197kN Vk=112kN</p><p&g

49、t;　　根據軸下荷載初步估算軸柱下根數，</p><p>　　n==1564/467.52=3.3 取n=4</p><p>　　則軸下設計樁數為4根。</p><p>　　2).承臺平面尺寸確定</p><p>　　根據估算的樁數和承臺構造要求，設計軸線承臺平面尺寸為2.8m×2.8m，莊中心距取2000mm，樁心與承臺邊緣距離

50、400mm。</p><p>　　根據粧數及承臺尺寸構造要求初步設計矩形承臺，設計軸線承臺變長為3.2m×3.2m，矩形布樁，樁中心距取2400，樁心距承臺邊緣為400mm。如圖5所示：</p><p><b>　　6.設計圖紙</b></p><p>　　根據以上計算，可繪制出承臺平面圖與剖面圖、樁基平面布置圖和樁基大樣圖，見附錄1

51、所示。</p><p><b>　　7.參考文獻</b></p><p>　　(1)《建筑結構荷載規(guī)范》(GB 50009-2001)，中國建筑工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　(2)《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB 50007-2002),中國建筑工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　(3)《建筑樁基技術

52、規(guī)范》(JGJ 94-2008),中國建筑工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　(4)《混凝土結構設計規(guī)范》(GB 50010-2002),中國建筑工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　(5) 周景星 李廣信 虞石民 王洪瑾編著.基礎工程.第2版【M】.北京：清華大學出版社，2007.</p><p>　　(6)張忠苗主編.樁基工程.第一版【M】.北京:

53、中國建筑工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　發(fā)出任務書日期： 年 月 日 指導教師簽名：</p><p>　　計劃完成日期： 年 月 日 基層教學單位責任人簽章：</p><p><b>　　主管院長簽章：</b></p><p><b>　　附錄