預(yù)制樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)--框架結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 設(shè)計(jì)題目…………………………………………………………………………1</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)荷載…………………………………………………………………………1</p><p>　　3. 地層條件及其參數(shù)………………………………………………………………1</p>

2、<p>　　1）.地形…………………………………………………………………………..1</p><p>　　2）.工程地質(zhì)條件………………………………………………………………..1</p><p>　　3）.巖土設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)…………………………………………………………..2</p><p>　　4）.水文地質(zhì)條件…………………………………………………………

3、……..2</p><p>　　5）.場(chǎng)地條件……………………………………………………………………..2</p><p>　　6）.上部結(jié)構(gòu)資料………………………………………………………………..2</p><p>　　4. 預(yù)制樁基設(shè)計(jì)……………………………………………………………………3</p><p>　　1). 單樁承載力計(jì)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(yàn)算…………………………………………………………...4</p><p>　　4). 承臺(tái)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………...5</p>

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

6、). 承臺(tái)受剪承載力驗(yàn)算……………………………………………………….…..6</p><p>　　7). 承臺(tái)受彎承載力計(jì)算…………………………………………………………...7</p><p>　　8).承臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì)…………………………………………………………………….7</p><p>　　9).樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………….7

7、</p><p>　　10).樁身構(gòu)造設(shè)計(jì)……………………………………………………………….…..8</p><p>　　11).吊裝驗(yàn)算………………………………………………………………………...8</p><p>　　5. 估算B.C軸線柱下樁數(shù)………………………………………………………....9</p><p>　　1). 樁數(shù)估算……

8、…………………………………………………………………...9</p><p>　　2). 承臺(tái)平面尺寸確定……………………………………………………………...9</p><p>　　6. 設(shè)計(jì)圖紙………………………………………………………………………...10</p><p>　　7. 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………...10</

9、p><p><b>　　基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　本次課程實(shí)際題目：框架結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)荷載</b></p><p>　　題號(hào)：31號(hào)設(shè)計(jì)A軸柱下樁基，

10、B,C軸柱下僅設(shè)計(jì)承臺(tái)尺寸和估算樁數(shù)</p><p>　　柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(shù)</p><p><b>　　1）.地形</b></p><p>　　擬建建筑場(chǎng)地地勢(shì)平坦，局部堆有建筑垃圾。</p><p><b>　　2）.工程地質(zhì)條件</b></p><p>　　自上而下土層依次如下：</p><

13、;p>　　號(hào)土層：素填土，厚度1.5m，稍濕，松散，承載力特征值fak=95kPa。</p><p>　　號(hào)土層：淤泥質(zhì)土，厚度3.3m，流塑，承載力特征值fak=65kPa。</p><p>　?、厶?hào)土層：粉砂，厚度6.6m，稍密，承載力特征值fak=110kPa。</p><p>　?、芴?hào)土層：粉質(zhì)粘土，厚度4.2m，濕，可塑，承載力特征值fak=165k

14、Pa</p><p>　?、萏?hào)土層：粉砂層，鉆孔未穿透，中密-密實(shí)，承載力特征值fak=280kPa。</p><p>　　3）.巖土設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表1 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)</p><p>　　表2 樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsk</p>&l

15、t;p><b>　　4）.水文地質(zhì)條件</b></p><p>　　擬建場(chǎng)區(qū)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。</p><p>　　地下水位深度：位于地表下　</p><p><b>　　5）.場(chǎng)地條件</b></p><p>　　建筑物所處場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度７度，場(chǎng)地內(nèi)無液化砂土，粉土。</p

16、><p><b>　　6).上部結(jié)構(gòu)資料</b></p><p>　　擬建建筑物為六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)30m，寬9.6m。室外地坪標(biāo)高 同 自然地面，室內(nèi)外高差450mm。柱截面尺寸均為400×400，橫向承重，柱網(wǎng)布置如圖A所示。</p><p><b>　?。矗A(yù)制樁基設(shè)計(jì)</b></p>

17、<p>　　建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案采用混凝土預(yù)制樁，具體設(shè)計(jì)方案如下：室外地坪標(biāo)高為-0.45m,自然地面標(biāo)高同室外地坪標(biāo)高。該建筑樁基屬丙級(jí)建筑基樁，擬采用截面為400m*400m的混凝土預(yù)制方樁，以④號(hào)土層粉質(zhì)粘土為持力層，樁尖深入1.2m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)11.0m，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)高0.6m，承臺(tái)底面埋置深度-1.60m，樁頂伸入承臺(tái)50mm。如圖1所示：</p><p>　　1）.單樁承載力計(jì)算</p&

18、gt;<p>　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)，樁頂標(biāo)高為-1.6m，樁底標(biāo)高為-12.6m，樁長(zhǎng)11m。</p><p>　　單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)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(tái)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(yīng)取ηc=0，則有</p><p>　　R= Ra==935.04/2=467.52kN</p><p>　　根據(jù)上部荷載初步估計(jì)粧數(shù)為 n==1256/467.52=2.69</p><p><b>　　取設(shè)計(jì)樁數(shù)為4根。</b></p&g

21、t;<p>　　3）.樁基豎向承載力驗(yàn)算</p><p>　　根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，當(dāng)按單樁承載力特征值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，荷載應(yīng)取其效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值。由于樁基所處場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度，且場(chǎng)地內(nèi)無可液化砂土，因此不進(jìn)行地震效應(yīng)的承載力驗(yàn)算。</p><p>　　根據(jù)粧數(shù)及承臺(tái)尺寸構(gòu)造要求初步設(shè)計(jì)矩形承臺(tái)，取承臺(tái)變長(zhǎng)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(tái)邊緣為400mm。如圖2所示:</p><p>　　承臺(tái)及其上土壤的總重為 Gk =2.0×2.0×1.6×20=128kN</p><p>　　計(jì)算時(shí)取荷載的標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)要求,故初步設(shè)計(jì)是合理的。</p><p><b>　　4）.承臺(tái)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)以上樁基設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求，承臺(tái)尺寸2.0×2.0m，預(yù)估

25、承臺(tái)厚0.6m，承臺(tái)選用等級(jí)為C25的混凝土，混凝土的抗拉強(qiáng)度為?t=1.27N/mm2，抗壓強(qiáng)度為?c=11.9N/mm2；承臺(tái)鋼筋選用HRB335級(jí)鋼筋，?y=300N/mm2.如圖3所示：</p><p><b>　　3</b></p><p><b>　　承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算：</b></p><p>　　承臺(tái)的內(nèi)力計(jì)算采

26、用荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，則基樁凈反力設(shè)計(jì)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(tái)厚度及受沖切承載力

27、驗(yàn)算</p><p>　　為防止承臺(tái)產(chǎn)生沖切破壞，承臺(tái)應(yīng)具有一定厚度，初步設(shè)計(jì)厚度0.6m，承臺(tái)底保護(hù)層厚度80mm，則h0=600-80=520mm。分別對(duì)柱邊沖切和角樁沖切進(jìn)行計(jì)算，以驗(yàn)算承臺(tái)厚度的合理性。</p><p>　?。?）.柱的向下沖切驗(yàn)算</p><p>　　承臺(tái)受樁沖切的承載力應(yīng)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(tái)能夠滿足柱對(duì)承臺(tái)的沖切要求。</p><p>　?。?）.角樁的沖切驗(yàn)算</p><p>　　承臺(tái)受角樁的承載力應(yīng)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(nèi)邊緣至承臺(tái)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(tái)能夠滿足角樁對(duì)承臺(tái)的沖切要求。</p><p>　　6）.承臺(tái)受剪承載力驗(yàn)算</p><p>　　承臺(tái)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(duì)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(duì)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(tái)受彎承載力計(jì)算</p><p>　　承臺(tái)計(jì)算截面彎矩如下:</p><p>　　對(duì)于I-I截面，取基樁凈反力最大值N/ma

36、x=577.5進(jìn)行計(jì)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(tái)x軸方向選用 二級(jí)鋼筋18@145，鋼筋數(shù)為 n=2000/145+1=14</

37、p><p>　　取，14Φ18@145實(shí)際鋼筋A(yù)s=3562mm2，滿足要求。</p><p>　　對(duì)于II-II截面，取基樁凈反力平均值N=395進(jìn)行計(jì)算，此時(shí) </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(tái)y軸方向選用12二級(jí)直徑16@180，鋼筋根數(shù)為 n=2000/180+1=12，</p><p>　　取12根二級(jí)直徑16@180，實(shí)際鋼筋A(yù)s=2412mm2，滿足要求。</p><p><b&g

39、t;　　8）.承臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì)</b></p><p>　　混凝土樁樁頂伸入承臺(tái)長(zhǎng)度為50mm，兩承臺(tái)間設(shè)置連系梁，梁頂面標(biāo)高-0.8m，與承臺(tái)平齊，根據(jù)構(gòu)造要求，梁寬250mm，梁高400mm，梁內(nèi)主筋上下共四根一級(jí)鋼筋直徑12通長(zhǎng)配筋，箍筋采用一級(jí)鋼筋直徑為8間距為200.承臺(tái)底做100mm厚C10混凝土墊層，墊層挑出承臺(tái)邊緣100mm。</p><p><b>　　

40、9).樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　預(yù)制樁的樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)選用C30，鋼筋選用HRB335級(jí)。</p><p>　　根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，樁頂軸向壓力應(yīng)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(jì)算樁基軸心抗壓強(qiáng)度時(shí)，一般不考慮壓屈影響，故取穩(wěn)定系數(shù)φ=1；對(duì)于預(yù)制樁，基樁施工工藝系數(shù)ψc=0.85；C30級(jí)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(gòu)造設(shè)計(jì)</p><p>　　了樁身按構(gòu)造要求配筋，選用8根直徑為14的HRB335級(jí)鋼筋通長(zhǎng)配筋；箍筋選用直徑為6的HPB300級(jí)鋼筋，間距200mm，距樁頂2m范圍內(nèi)間距50mm，距樁頂2-4m范圍內(nèi)間距100

43、mm。采用打入法沉樁，樁頂設(shè)置三層直徑為6，間距為50mm的鋼筋網(wǎng)，樁尖所有主筋應(yīng)焊接在一根圓鋼上，樁尖0.6m范圍內(nèi)箍筋加密，間距50mm，樁身主筋混凝土保護(hù)層厚30mm。</p><p><b>　　11).吊裝驗(yàn)算</b></p><p>　　由于樁的長(zhǎng)度不大，樁身吊裝時(shí)采用二點(diǎn)起吊，吊點(diǎn)位置如圖4所示。</p><p>　　起吊點(diǎn)距樁兩

44、端距離為</p><p>　　a=0.207L=0.207×11=2.277m</p><p>　　則吊起時(shí)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(yàn)算；混凝土采用C30級(jí)

45、，鋼筋采用HRB335級(jí)，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(jí)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(shù)</p><p><b>　　1).樁數(shù)估算</b></p><p>　　設(shè)計(jì)BC 軸線下的樁基礎(chǔ)的方法和A軸線下相同。單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)組合值為Fk=1765kN Mk

48、=169kN Vk=130kN</p><p>　　根據(jù)軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)，</p><p>　　n==1765/467.52=3.8 取n=4</p><p>　　則軸下設(shè)計(jì)樁數(shù)為4根。</p><p>　　軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為Fk=1564kN Mk=197kN Vk=112kN</p><p&g

49、t;　　根據(jù)軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)，</p><p>　　n==1564/467.52=3.3 取n=4</p><p>　　則軸下設(shè)計(jì)樁數(shù)為4根。</p><p>　　2).承臺(tái)平面尺寸確定</p><p>　　根據(jù)估算的樁數(shù)和承臺(tái)構(gòu)造要求，設(shè)計(jì)軸線承臺(tái)平面尺寸為2.8m×2.8m，莊中心距取2000mm，樁心與承臺(tái)邊緣距離

50、400mm。</p><p>　　根據(jù)粧數(shù)及承臺(tái)尺寸構(gòu)造要求初步設(shè)計(jì)矩形承臺(tái)，設(shè)計(jì)軸線承臺(tái)變長(zhǎng)為3.2m×3.2m，矩形布樁，樁中心距取2400，樁心距承臺(tái)邊緣為400mm。如圖5所示：</p><p><b>　　6.設(shè)計(jì)圖紙</b></p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，可繪制出承臺(tái)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(xiàn)</b></p><p>　　(1)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009-2001)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　(2)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007-2002),中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　(3)《建筑樁基技術(shù)

52、規(guī)范》(JGJ 94-2008),中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　(4)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010-2002),中國(guó)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(chǔ)工程.第2版【M】.北京：清華大學(xué)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(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　發(fā)出任務(wù)書日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名：</p><p>　　計(jì)劃完成日期： 年 月 日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：</p><p><b>　　主管院長(zhǎng)簽章：</b></p><p><b>　　附錄