基础工程课程设计
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班 级：**
指导教师：**
一、设计任务书
(一)、设计资料
1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为5层，物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水混合水位深为2.1m,本场地下水无腐蚀性。 建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载。
承台底面埋深：D ＝ 2.1m。
附表一：土层主要物理力学指标
（二）、设计要求：
1、单桩竖向承载力标准值和设计值的计算；
2、确定桩数和桩的平面布置图；
3、群桩中基桩的受力验算
4、承台结构设计及验算；
5、桩及承台的施工图设计：包括桩的平面布置图，桩身配筋图，
承台配筋和必要的施工说明；
6、需要提交的报告：计算说明书和桩基础施工图。
二、桩基持力层，桩型，桩长的确定
根据设计任务书所提供的资料，分析表明，在柱下荷载作用下，天然地基基础难以满足设计要求，故考虑选用桩基础。由地基勘查资料，确定选用第四土层黄褐色粉质粘土为桩端持力层。
根据工程请况承台埋深2.1m，预选钢筋混凝土预制桩断面尺寸为450㎜×450㎜。桩长21.1m。
三、单桩承载力确定
（一）、单桩竖向承载力的确定：
1、根据地质条件选择持力层，确定桩的断面尺寸和长度。
根据地质条件以第四层黄褐色粉土夹粉质粘土为持力层，
采用截面为450×450mm的预置钢筋混凝土方桩，桩尖进入持力层1.0m；镶入承台0.1m，桩长21.1 m。承台底部埋深2.1 m。
2、确定单桩竖向承载力标准值Quk可根据经验公式估算：
Quk= Qsk+ Qpk=µ∑qsikli+qpkAp
桩周长：µ=450×4=1800mm=1.8m
桩横截面积：Ap=0.45²=0.2025㎡
桩侧土极限摩擦力标准值qsik：查表得：用经验参数法：
粉质粘土层：
=0.95，取qsk=35kPa
淤泥质粉质粘土：qsk=29kPa
粉质粘土：=0.70，取qsk=55kPa
桩端土极限承载力标准值qpk,查表得：qpk=2200 kPa
用经验参数法求得Quk1=1.8×(35×8.0+29×12.0+1.0×55) +2200×0.2025=1674.9KN
用静力触探法求得Quk2=1.8×(36×8.0+43×12.0+1.0×111) +1784.5×0.2025=2008.4KN
3、确定单桩竖向承载力设计值R， 并且确定桩数n和桩的布置
先不考虑群桩效应，估算单桩竖向承载力设计值R为：
R=Qsk/rs+Qpk/rp
用经验参数法时：查表rs=rp=1.65
R1=Qsk/rs+Qpk/rp=1229.4/1.65+445.5/1.65=1015.09KN
用静力触探法时：查表rs=rp=1.60
R2=Qsk/rs+Qpk/rp=1647/1.60+361.4/1.60=1255.25KN
Rz=min(R1,R2)= 1015.09 KN
四、桩数布置及承台设计
根据设计资料，以轴线⑦为例。
1、⑦轴A柱：Nmax=4239, Mmax=193KN.m，Vmax=75KN.m
柱的截面尺寸为：600×600mm；
按照轴力P和R粗估桩数n1为：
n1=P/R=4239/1015.09=4.18,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=4.6≈5根
由于n1＞3，应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R
先取桩数n=5根，桩的布置按梅花式排列，桩距Sa=(3～4)d=(3～4)×0.45=1.35～1.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m
2、⑦轴D柱：Nmax=4159, Mmax=324KN.m，Vmax=79KN.m
柱的截面尺寸为：600×600mm；
按照轴力P和R粗估桩数n1为：
n1=P/R=4159/1015.09=4.10,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=4.51≈5根
由于n1＞3，应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R
先取桩数n=5根，桩的布置按梅花式排列，桩距Sa=(3～4)d=(3～4)×0.45=1.35～1.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m。
五桩承台布置图如下：
３、⑦轴B、C柱（因为柱距近，故设置复合桩基）：Nmax=8782KN, Mmax=593KN.m，Vmax=165KN.m
⑴柱的截面尺寸为：600×900mm；
按照轴力P和R粗估桩数n1为：
n1=P/R=8782/1015.09=8。7,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=9.57≈10根
由于n1＞3，应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R
先取桩数n=10根，桩的布置排列见图5，桩距Sa=(3～4)d=(3～4)×0.45=1.35～1.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m。承台布置如下图：
五：复合桩基荷载验算
根据上面承台布置，按下式计算复合桩基。
１、5桩承台
1).A柱
由
及
，查表8.16：
； 查表8.17：
得：
查表：预制桩
（1） 按中心荷载计算
（2） 按偏心荷载计算
满足要求。
2）．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。
2、联合承台
由
及
，查表8.16：
； 查表8.17：
得：
查表8.9：预制桩
桩基验算：
（3） 按中心荷载计算
（4） 按偏心荷载计算
满足要求。
六、桩身设计
混凝土为C30，轴心抗压强度设计值
＝ 14.3MPa，抗拉强度设计值为
＝1.43MPa，主筋采用：4Φ16，强度设计值：
＝310Mpa。其余按结构图集《预制钢筋混凝土方桩》要求。
七：承台设计
承台设计选C30混凝土，轴心抗压强度设计值为
＝1４.３MPa，轴心抗拉强度设计值为
＝1.43MPa。
１、五柱承台
Ａ柱：
（1） 柱对承台得冲切
满足要求。
（2） 角柱对承台的冲切
满足要求。
D柱：和A柱受力近似，故可以不验算承台抗冲切。
２、联合承台
（1）单独考虑每个柱对承台得冲切
B柱
满足要求。
C柱 
满足要求。
（2）考虑B、C柱共同作用对承台的冲切作用
满足要求。
（3） 角柱对承台得冲切作用
冲切力
柱1：
满足要求
柱2：
满足要求
八、沉降计算
1、五桩承台
A柱：
由于弯矩较小，故可按轴心受压计算。
等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力。
（1）基底接触压力：
（2）基底附加应力 ： 
（3）确定地基手压层深度：
故分两层，第一层：4.3m 
第二层：1.715m 
（4） 计算基础中心下地基中的附加应力：
（5） 计算压缩模量：
（6） 软土地区且桩端无良好持力层时，当桩长l≤25m时,ψ取1.7；
查附表H：
桩基等效沉降系数
（7） 计算A桩基沉降量：
D：柱
由于弯矩较小，故可按轴心受压计算。
等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力。
（1）基底接触压力：
（2）基底附加应力 ： 
（3）确定地基手压层深度：
故分两层，第一层：4.3m
第二层：1.715m
（4） 计算基础中心下地基中的附加应力：
（5） 计算压缩模量：
（6） 软土地区且桩端无良好持力层时，当桩长l≤25m时,ψ取1.7；
查附表H：
桩基等效沉降系数
（7） 计算A桩基沉降量：
2、联合承台
B、C桩基可认为是承受沿7轴线方向的偏心。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力。
（1） 求基底接触压力：
（2） 求基底附加压力
求出最大附加压力处的沉降和最小附加压力处的沉降，便可求出沉降差（略）
（3）确定地基手压层深度：
故分两层，第一层：4.3m
第二层：1.715m
（4）计算联合承台中心沉降：
软土地区且桩端无良好持力层时，当桩长l≤25m时,ψ取1.7；
查附表：
桩基等效沉降系数
3、计算沉降差
（1）A、BC桩基沉降差：
（2）BC、D桩基沉降计算：
满足要求。
九、施工图
参考文献：1.《预制钢筋混凝土方桩图集》（97G361）
2. 建筑桩基础技术规范》（JGJ94－94）
3.《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）