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1、根底工程课程设计1.设计题目本次课程实际题目：框架构造桩根底设计2.设计荷载15号 B轴（1） 柱底荷载效应标准组合值如下。轴荷载：Fk=2280kN Mk=223kN.M Vk=158kN(3) 柱底荷载效应根本组合值如下。轴荷载：F=3560kN M=228kN.M V=175kN3.地层条件及其参数1.地形拟建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。2.工程地质条件自上而下土层依次如下： 号土层：素填土，厚度1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak=95kPa。 号土层：淤泥质土，厚度3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa。号土层：粉砂，厚度6.6m，稍密，承载力特征值fak=110
2、kPa。号土层：粉质粘土，厚度4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa号土层：粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值fak=280kPa。3.岩土设计技术参数表1 地基岩土物理力学参数土层编号土的名称孔隙比E含水量W%液性指数Il标准灌入锤击数N次压缩模量Es素填土-5.0淤泥质土1.0462.41.08-3.8粉砂0.8127.6-147.5粉质粘土0.7931.20.74-9.2粉砂层0.58-3116.8表2 桩的极限侧阻力标准值qsk土层编号土的名称桩的侧阻力qsk桩的端阻力qpk素填土22-淤泥质土28-粉砂45-粉质粘土60900粉砂层7527004.水文地质条件
3、 拟建场区地下水对混凝土构造无腐蚀性。 地下水位深度：位于地表下3.5m5.场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度度，场地无液化砂土，粉土。n6).上部构造资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架构造，长30m，宽9.6m。室外地坪标高同自然地面，室外高差450mm。柱截面尺寸均为400400，横向承重，柱网布置如图A所示。预制桩基设计根据荷载和地质条件，以第四号粉质粘土为桩端持力层。采用截面为400mm*400mm的预制钢筋混凝土方桩。桩端进入持力层为2.1m，桩长12m承台埋深为1.5m。1.单桩承载力计单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：Quk= Qsk+ Qpk = upqsikli+ Apqp
4、k由于Qsk=40.41.522+3.328+6.645+2.160=824.64kNQpk=0.40.4900=144kN则Quk=791.04+144=968.64kN2.桩基竖向承载力特征值承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑成太土效应取c=0，则有R= Ra=968.64/2=484.32kN根据上部荷载初步估计粧数为n=2280/484.32=4.7取设计桩数为6根。3.桩基竖向承载力验算根据建筑桩基技术规，当按单桩承载力特征值进展计算时，荷载应取其效应标准组合值。由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地无可液化砂土，因此不进展地震效应的承载力验算。根据粧数及
5、承台尺寸构造要求初步设计矩形承台，取承台变长为2.0m2.0m，矩形布桩，桩中心距取3.0d，则s=3400=1200mm，取s=1200mm，桩心距承台边缘为400mm。如图2所示:承台及其上土壤的总重为Gk =3.03.01.520=270kN计算时取荷载的标准组合，则Qk=(2280+270)/6=425R=484.32KN符合要求Qkma*= Qk+=425+(223+1531.5) 1.1/(61.11.1)=425+70=495KN因此Qkma*=499.671.2R(=1.2*484.32=581.184)满足设计要求,故初步设计是合理的。n4.承台设计 F=3560KN M=2
6、28KN.m V=175KN对承台进一步设计，取承台厚0.9m下设厚度100mm，强度等级C25的混凝土垫层，保护层为50mm，则h=0。85m，混凝土强度等级为C30混凝土的抗拉强度为ft=1.43N/mm，钢筋延用HRB335，fy=300N/mm。如下图：3承台力计算：承台的力计算采用荷载效应组合设计值，则基桩净反力设计值为Qma*=+=3560/6+(371+2331.6) 0.6/40.60.6= Qmin=-=3560/6-182.5=395-182.5=212.5kN N=1580/4=395kNn5.承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，初步设计
7、厚度0.6m，承台底保护层厚度80mm，则h0=600-80=520mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进展计算，以验算承台厚度的合理性。1.柱的向下冲切验算承台受桩冲切的承载力应满足下式：Fl20*bc+aoy+oyac+ao*hpth0式中：ao*=0.2 oy= aoy/ h0=0.38 0*=0.84/(0.2+o*)=1.45 aoy=0.2 o*= ao*/h0=0.38 0y=0.84/(0.2+o*)=1.45 bc=ac=0.4mhp=1.020*bc+aoy+oybc+ao*hpth0=21.450.4+0.2+1.450.4+0.2112700.52=2298.19kNFl=1
8、580kN故厚度为0.6m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。2.角桩的冲切验算承台受角桩的承载力应满足下式： N/1*c2+1yc1+hpth0由于Nl=Nma*=577.5kN，从角桩边缘至承台边缘距离为c1=c2=0.6m a1*=0.2m a1y=0.2m 1*=0.2/0.52=0.38 1y=0.38 1*=0.56/(0.38+0.2)=0.97 1y=0.97抗冲切力=1*c2+1yc1+hpth0=896.82kNN,ma*=577.5kN故厚度为0.6m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。6.承台受剪承载力验算承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，剪切力V必须不大
9、于抗剪切力，即满足:Vhstbh0 ,对于I-I截面：A1*=0.2m *=0.2/0.52=0.38 =1.75/+1=1.27hs=(800/h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2577.5=1155kN抗剪切力=1.111.2712702.00.52=1861.93kN1155kN故满足抗剪切要求。对于II-II截面：a1y=0.2my=0.2/0.52=0.38=1.75/+1=1.27hs=(800/ h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2395=790kN抗剪切力=1.111.2712702.00.52=1861.93kN790kN故满足抗剪切要求。n7.承台受弯承载力
10、计算承台计算截面弯矩如下:对于I-I截面，取基桩净反力最大值N/ma*=577.5进展计算，则*i=600-200=400mm=0.4m My=Ni*i=2577.50.4=462kN.mAsl=462106/(0.9300520)=3291mm2因此，承台*轴方向选用二级钢筋18145，钢筋数为 n=2000/145+1=14取，1418145实际钢筋As=3562mm2，满足要求。对于II-II截面，取基桩净反力平均值N=395进展计算，此时*i=600-200=400mm=0.4m则 M*=Niyi=23950.4=316kN.m As=316 106/(0.9300520)=2251m
11、m2因此，承台y轴方向选用12二级直径16180，钢筋根数为 n=2000/180+1=12，取12根二级直径16180，实际钢筋As=2412mm2，满足要求。n8.承台构造设计混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.8m，与承台平齐，根据构造要求，梁宽250mm，梁高400mm，梁主筋上下共四根一级钢筋直径12通长配筋，箍筋采用一级钢筋直径为8间距为200.承台底做100mm厚C10混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。n9).桩身构造设计预制桩的桩身混凝土强度等级选用C30，钢筋选用HRB335级。根据建筑桩基技术规，桩顶轴向压力应符合以下规定：Nma*
12、ccapsNma*=+=(1580+128)/4+(198+1501.6) 0.2/40.22=427+547.5=974.5KN计算桩基轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数=1；对于预制桩，基桩施工工艺系数c=0.85；C30级混凝土，c=14.3N/mm2，则ccA=10.8514.31060.42 =1944.8kNNma*=974.5kN故桩身轴向承载力满足要求。10).桩身构造设计了桩身按构造要求配筋，选用8根直径为14的HRB335级钢筋通长配筋；箍筋选用直径为6的HPB300级钢筋，间距200mm，距桩顶2m围间距50mm，距桩顶2-4m围间距100mm。采用打入法沉
13、桩，桩顶设置三层直径为6，间距为50mm的钢筋网，桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m围箍筋加密，间距50mm，桩身主筋混凝土保护层厚30mm。11).吊装验算由于桩的长度不大，桩身吊装时采用二点起吊，吊点位置如图4所示。起吊点距桩两端距离为a=0.207L=0.20711=2.277m则吊起时桩身最大弯矩为Ml=0.0214kql2=0.02141.20.4225112桩身配筋验算；混凝土采用C30级，钢筋采用HRB335级，则c=14.3N/mm2，y=300N/mm2，由于b=400mm，h0=400-40=360mm，每边配3根直径为14的二级钢筋,As=461N/mm2，则
14、*=fyAS/1cb=(300461)/(1.014.3400)=24.18mm Mu=1cb*h0- =1.014.340024.18(360-)=48.12106N.mm所以MuMl故桩身配筋满足吊装要求。5.估算B.C轴线柱下粧数1).桩数估算设计BC 轴线下的桩根底的方法和A轴线下一样。单桩极限承载力标准值为935.04KN，基桩竖向承载力特征值为467.52KN.轴柱下荷载标准组合值为Fk=1765kN Mk=169kN Vk=130kN根据轴下荷载初步估算轴柱下根数， n=1765/467.52=3.8 取n=4则轴下设计桩数为4根。轴柱下荷载标准组合值为Fk=1564kN Mk=
15、197kN Vk=112kN根据轴下荷载初步估算轴柱下根数， n=1564/467.52=3.3 取n=4则轴下设计桩数为4根。2).承台平面尺寸确定根据估算的桩数和承台构造要求，设计轴线承台平面尺寸为2.8m2.8m，庄中心距取2000mm，桩心与承台边缘距离400mm。根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台，设计轴线承台变长为3.2m3.2m，矩形布桩，桩中心距取2400，桩心距承台边缘为400mm。如图5所示：6.设计图纸根据以上计算，可绘制出承台平面图与剖面图、桩基平面布置图和桩基大样图，见附录1所示。7.参考文献(1)建筑构造荷载规(GB 50009-2001)，2002.(2)建筑地基根底设计规(GB 50007-2002),，2002.(3)建筑桩基技术规(JGJ 94-2008),，2008.(4)混凝土构造设计规(GB 50010-2002),，2002.(5) 周景星广信虞石民王洪瑾编著.根底工程.第2版【M】.：清华大学，2007.(6)忠苗主编.桩基工程.第一版【M】.:，2007.发出任务书日期：年月日指导教师签名：方案完成日期：年月日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：附录1:
