基础工程课程设计多层教学实验楼工程的桩基础设计.doc

题目：多层教学实验楼工程的桩基础设计设计依据：建筑桩基础技术规范（JGJ9494） 混凝土结构设计规范（GB500102002） 基础工程课程设计（2004级）任务书设计资料：（1） 上部结构资料 某教学实验楼，上部结构为七层框架，其框架为主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级C30。底层层高3.4m，其余层高3.3m。（2） 建筑物场地资料 拟建建筑场地位于市区内，地势平坦。建筑场地位于非地震区，不考虑地震影响。场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1m，根据已有资料分析，该场地地下水对混凝土无腐蚀性。本设计属二级建筑桩基，采用经验参数法和静力触探法估算单桩极限承载力标准值。一、 选择桩的类型本设计属于二级地基，上部结构为为七层框架，上部结构传给基础的荷载较大，层高不一，且内设有18t桥式吊车，而且，根据设计任务书给的“地基各土层物理、力学性质”可知：地表为杂填土1.8m，地下1.8m到10.1m为灰褐色粉质黏土，空隙比e=090，偏大；含水量=33；液性指数=0.95属于软塑性土；此外土层的承载能力较低。而较深的10.1m到22.1m为灰色淤泥粉质黏土，e=1.06,较大；含水量=34%,液性指数=1.10，已经是流塑性土，承载能力很低。根据以上所以不宜选择浅基础，而选择桩基础。其次，根据场地环境：拟建实验楼位于市区内，旁边有小河，考虑到环境问题，选用预制桩（灌注桩势必会对河水造成影响，污染环境）。最后，实验楼不远处还有建筑务，为了避免噪声污染，选择静力压桩的施工方法。综上：选择桩型为，预制钢筋混凝土桩，采用静力压桩的施工方法。二、 确定桩的规格、单桩竖向承载力设计值及桩的平面布置1 桩的规格构造尺寸：桩 长 L=1+12.0+8.3+1.8-2.1+0.1=21.1m桩截面尺寸 450mm×450mm2.单桩竖向承载力由于上部结构荷载较大，采用复合桩基计算（桩数n>3） R= 计算数据： 桩身周长：u=4×4501800mm=1.8m 桩端面积：450mm×450mm=0.2025 桩心距：S3d=1.35m, l=20.5m（1） 估算桩数：由94规范，假设 则0.8 1.64查表得：静力触探法计算时：1.60 经验参数法计算时：1.65由静力触探法计算 1.8×（15×3.6+36×4.4+43×12+111×1）1510.9 KN1784.5×0.2025361.4 KN所以：1125.9 KN 由经验参数法计算 =1.8×（35×8+29×12+55×1）=1229.4 KN=2200×0.2025=445.5 KN 所以 1038.8 KN R=min(,)=1038.8 KN 以轴线A柱为例n=1.1×=1.1×=4.5所以取n=5 （2） 以轴线 为例，依次确定各柱下单桩竖向承载力设计值A柱： 取桩数n=5 ，按梅花式布置排列桩，承台尺寸取2.9 × 2.9 , 桩心距3d1.35m 边桩中心至承台边缘得距离取 1d450 如图： 查表得：0.8 1.64 0.11 0.63 2.9×2.9-5×0.45×0.457.3985×0.45×0.454.992.408（0.11×4.99+0.63×2.408）/7.398=0.28=2=2×125=250 kpa=./n=250×7.398÷5=369.9 KN由静力触探法计算：1.60 =1.70 =代入数据得：1186.8 KN 由经验参数法计算：1.65 =1.70代入数据得：1099.8 KN所以取 min（,）=1099.8 KN B、C柱：由于B、C柱相隔太近，故做联合承台桩的布置按排列式取n10 承台尺寸：6.5×2.3布置如图：3， 0.2 查表得：0.8 1.64 0.11 0.636.5×2.3-10×0.45×0.4512.925（6.5-0.45）×（2.3-0.45）10×0.45×0.459.16753.7575（0.11×9.1675+0.63×3.7575）/12.925=0.26=2=2×125=250 kpa=./n=250×12.925÷10=323.125 KN由静力触探法计算：1.60 =1.70 =代入数据得：1175.3 KN 由经验参数法计算：1.65 =1.70代入数据得：1088.3 KN所以取min（,）=1088.3 KND柱：因承台面积、桩的布置均与A柱相同故：=1099.8 KN 三、单桩受力验算A柱：1.按中心受压验算： N918.44< 2.按偏心荷载验算：故满足要求B、C柱：1.按中心受压验算： N=940.99<2.按偏心荷载验算 代入数据得 故满足要求D柱：单桩承载力与A柱相同，但外荷载小于A柱，且承台设计与A柱相同，因此，D柱单桩受力验算也符合要求。四、变形验算采用等效作用分层总和法矩形承台中点沉降：A柱：408.7 kpa 附加应力：408.7-17.5×1.8-18.4×0.3371.7 kpa则0.4 929.3 kpa=2 查表得：0.038 1.830 16.712 0.09根据矩形长宽比及深宽比查表得： =0.25=0.14 =0.07 =11.5 Mpa =8.6 Mpa则=6.2B、C柱：629.4 kpa 附加应力：629.417.5×1.818.4×0.3592.4 kpa则0.25 148.1 kpa=2 查表得：0.085 1.879 11.436 0.16根据矩形长宽比及深宽比查表得： =0.25=0.15 =0.08 =11.5 Mpa =8.6 Mpa则=13.3=13.3-6.2=7.1<15 故满足要求五、承台与桩身设计（1） 承台设计： 承台厚1m， 底层钢筋保护层厚度为80，所以0.92m 混凝土为C20A柱：承台尺寸如图：1 冲切承载力验算0.6m 1.0-0.3-0.2250.475 m=0.475 m=4239 KN 冲跨比：0.516 0.516冲切系数：1.014×1.01×（0.6+0.475）×1100×0.924395.1 KN > 4239 KN故满足要求2 角柱对承台冲切冲切力：962.345.4916.9 KN 0.475m =0.675m冲垮比：0.516角柱冲切系数：0.67代入数据得 953>916.9 KN故满足要求B、C柱：（联合承台）承台尺寸如下图：1 两柱单独进行冲切验算B柱：0.6m 1.0-0.3-0.2250.475 m1.8-0.3-0.2251.275m> 取0.92m0.7-0.3-0.2250.175 m=3338 KN冲垮比：0.516 1.0 0.2 冲切系数：1.01 0.6 1.8 则： 代入数据得：5989.8 KN>3338KN故满足要求C柱：0.9m =0.6m =0.525m =0.925m> 取0.920.175m =5444 KN冲垮比：0.47 0.826 0.156<0.2 取0.2 冲切系数：1.07 0.7 1.8 则： 代入数据得：8895.0 KN>5444KN故满足要求2两个柱脚共同周边下得冲切验算 1.8+1.2+0.3+0.453.75 m =0.6m 0.475m =0.92m =0.175m冲切力：=8782 KN 冲垮比：0.424 0.826 0.2则：代入数据得：21498.4>8782KN 故满足要求2 角桩对承台冲切得验算 冲切力 =1006.6-62.79=943.8KN 对桩1： 0.475m 0.175m =0.675m冲垮比： =0.424 =0.2冲切系数： 则： 代入数据得：2070.9 KN > 943.8KN对桩2：0.925m 0.175m =0.675m冲垮比： =0.826 =0.2冲切系数： 则： 代入数据得：2121.5 KN > 943.8KN所以：桩1、桩2均满足要求D柱同A柱，也满足要求。桩身设计：桩的截面尺寸为450×450 桩身长：21.1m 桩身周围为软弱土， 混凝土采用C20 主筋采用418，箍筋采用6200,构件的稳定系数0.62 则 满足桩身强度要求。桩身设计图：地基基础设计班级：土木041姓名：安述春学号：041034112指导老师：胡雨村