基础工程设计

课程设计报告

题 目： 某多层住宅小区基础工程设计 院 （系）： 土木工程系 专业班级： 2013级土木工程6班 学生姓名： 李瑜 学 号： 130310611 指导教师： 任杰

2016年 5月3 日至2016年 6月 7日

课程设计成绩评定表

成绩评定 评定等级 优 良 中 及格 不及格 指导教师（签名）： 2016年6月7日

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一、设计基本资料

1.工程概况

某建筑工地，拟建高层建筑小区，地基基础采用桩基础，拟建小区面积长400m，宽300m。建筑物结构传至柱下端的荷载组合为：荷载标准组合，竖向荷载Fk=3000KN，弯矩Mk=200KN*m，荷载准永久组合，竖向荷载FQ=2000KN，弯矩Mk=150KN*m,荷载基本组合，竖向荷载F=4000KN，弯矩M=300KN*m。桩径选择在0.5~1.2m之间取值，承台埋深2m。

2.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五层，地下水位位于地表以下5m处。

3.采用泥浆护壁钻孔桩。

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4.桩身及承台：混凝土为C30，钢筋采用HRB335，查表得fc=14.3N/mm，

ft =1.43N/mm2； fyfy300N/mm2。

附表1：土层主要物理力学指标

指标 地层 可塑粉质粘土 硬塑粉质粘土 淤泥 硬塑粉质粘土 强风化泥岩 土层厚度 m 天然重度 3r(kN/m) 承载力 特征值 fak(kPa) 140 压缩模内摩擦内聚力 量角φC(kPa) EsMPa） (°) 4.4 11 17 孔隙比e 液性指数IL 1.5 18.50 0.7 0.6 1 20.00 160 6.0 19 20 0.4 0.2 2.5 17 100 2 8 5 0.9 1.1 1 20.00 160 6.0 19 20 0.4 0.2 以下均是 24.00 250

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二、选择桩型及桩长

由试桩初步选择直径为500mm 的钻孔灌注桩。初选第五层（强风化泥岩）为持力层，桩端进入持力层不得小于1m（2倍桩径）；初选承台底面埋深2m。桩顶嵌入承台不宜小于50mm，此处取0.1m。

则最小桩长为：l6120.15.1m

三、确定单桩竖向承载力特征值Ra

RcfcAps0.9fyAs

0.8，计算得： ①根据桩身材料确定，初选0.5%，c=0.814.35002/40.93000.0055002/4 =2510037N=2510kN

②按经验参数法确定，查表4-2，qsk1=62kPa，qsk2=86.4kPa，qsk4=86.4kPa，

查表8-8，qpk=1600kPa则：

QukQskQpkuqsikliqpkAPqsk3=14kPa，

=0.5(86.40.5142.586.411801)16000.52/4854kN RaQuk/K854/2427kN

在竖向荷载作用下，桩丧失承载力一般表现为两种形式：①桩周土的阻力不足，桩发生急剧且量大的竖向位移；或者虽然位移不急剧增加，但因位移量过大而不适于继续承载。②桩身材料的强度不够，桩身被压坏或拉坏。因此，桩身承载力应分别根据桩周土的阻力和桩身材料强度确定，采用其中的较小值。 单桩竖向承载力设计值取上述三项计算值的最小者，则取Ra427kN。

四、确定桩的数量和平面布置

① 桩的数量

不计承台和承台上覆土重估算桩的数量。因偏心荷载，桩数初定为：

nFk/Ra1.130007.73（根） 427取桩数n=8根。 ② 桩的中心距

通常桩的中心距为Sa3d30.51.5 m

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③ 桩的布置

采用梅花形布置。如下图所示

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五、桩承台设计

①桩承台尺寸

根据桩的布置，桩的外缘每边外伸净距为d/2=250mm。则桩承台长度l为4000mm，承台宽度b为3600mm。承台埋深设计2m，假设承台高1m。 ②承台及覆土重

取承台及上覆土的平均重度G=20kN/m3，则承台及上覆土重为： GkAd2043.62400 kN

G验算考虑承台效应的基桩竖向承载力特征值 不考虑地震作用时

RRacfakAc 查表4-22得c0.0953

基桩对应的承台底净面积Ac(AnAps)/n

Ac(43.680.52/4)/812.83/81.604m2

承台下1/2承台宽度且不超过5m深度范围内各层土的地基承载力特征值 fak(1600.51001.3)/1.8116.67 kPa

不考虑地震作用，群桩中基桩的竖向承载力特征值为： RRacfakAc4270.0953116.671.604445kN

六、桩基承载力验算

① 中心荷载作用下。

Nk(FkGk)/nR

Nk—荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩大小的平

均竖向力；

Fk—荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力；

Gk—桩基承台和承台上土自重标准值，对稳定的地下水位以下部分应

扣除水的浮力；

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n—桩基中的桩数；

R—基桩或复合基桩竖向承载力特征值。

Nk(FkGk)/n(3000400)/8425kN＜R445kN ② 偏心荷载作用下。

NikFkGkMxkyiMykxi 22nyixiNkmax≤1.2R

计算承台四角边缘最不利的桩受力情况：

NkmaxFkGkMxkyiMykxi2001.542542530455kN2222n41.520.75yixi ＜1.2R1.2445534kN

Nkmin42530395kN＞0

因此，桩不受拔力。

偏心荷载作用下，最边缘桩承载力满足要求，受力安全。

七、群桩沉降计算（在基岩上不算沉降） 八、承台设计

取立柱截面为0.80.6m2，承台混凝土强度C30，采用等厚度承台高度1m，底面钢筋保护层厚0.1m（承台有效高度0.9m），圆桩直径换算为方桩的边长0.4m（查《建筑地基基础设计规范》得c=0.866d）。 ①受弯计算

单桩净反力（不计承台和承台上土重）的平均值：

NF/n4000/8500kN

边角桩的最大和最小净反力为：

FMykxmax40003001.5Nmax50044544kN 222nx841.520.75iNmin50044456kN

边桩和轴线桩间的中间桩净反力为：（500+544）/2=522 kN

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桩基承台的弯矩计算值为：

MxNiyi3500(1.30.6/2)1500kNm

MyNixi2544(1.50.8/2)522(0.750.8/2)1379.5kNm

承台长向配筋为（一般取s0.9）：

1379.51062

Asy5677mm

sfyh00.9300900 可选配1920@200钢筋，则As314.2195969.8mm2。

承台短向配筋：

1500106Asx6173mm2

0.9300900My选配1722@200钢筋，则As380.1176461.7mm2。 ②受冲切计算。

Fl2[0x(bca0y)0y(hcaox)]hpfth0

作用在冲切破坏锥体上相应于荷载效应基本组合的冲切力设计值为：

FlFQi400025222956kN

冲跨比：0xa0x/h00.9/0.91.0；0ya0y/h00.8/0.90.889 冲切系数：0x0.84/(0x0.2)0.84/(10.2)0.7

0y0.84/(0y0.2)0.84/(0.8890.2)0.77 对柱下矩形承台受冲切承载力为： 2[0x(bca0y)0y(hcaox)]hpfth0

=2[0.7(0.60.8)0.77(0.80.9)]0.91.431030.9 =5303kNFl2956kN

故柱对承台的冲切承载力满足要求。 角桩对承台的冲切验算：

Nl[1x(c2a1y2)1y(c1a1x)]hpfth0 2NlF4000500 n81x1.0；1y0.889

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1x0.56/(1x0.2)0.56/(10.2)0.47

1y0.56/(1y0.2)0.56/(0.8890.2)0.51

c2c10.7

a1x0.850.9 a1y0.750.8

[1x(c2a1y2)1y(c1a1x0.80.9)]hpfth0[0.47(0.5)0.51(0.5)]0.91.431030.9222=1029kN＞Nl500kN

故柱对承台的冲切承载力满足要求。 ③受剪切计算。

Vhsftb0h0

剪切系数：ax1.751.751.751.750.926 0.875；ayy10.8891x111 截面高度影响系数：

hs(800/900)0.250.97

斜截面的最大剪力设计值：

Vx54421080kN Vx50031500kN

斜截面受剪承载力设计值为：

1.43×103×3.6×0.93932kN＞Vx1080kN hsftb0h00.97×0.875× 满足要求。

1.43×103×3.6×0.94290kN＞Vy1500kN hsftb0h00.97×0.926× 满足要求。

本例题采用等厚度承台，各种冲切和剪切承载力均满足要求。

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