柱下钢筋混凝土独立基础设计、柱下钢筋混凝土预制桩基础设计.doc

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《基础结构设计》课程设计------茂名职业技术学院

目录

（一）柱下钢筋混凝土独立基础 1

1设计资料 1

1.1上部结构资料 1

1.2工程地质资料 1

1.3基础选用材料 2

2基本条件确定 2

3确定基础埋深 2

3.1设计冻深 2

3.2选择基础埋深 2

4确定基础类型及材料 2

5确定基础底面尺寸 3

5.1确定修正后的地基承载力特征值 3

5.2确定柱基底尺寸 3

5.3持力层承载力验算 3

6软弱下卧层验算 4

7基础高度验算 5

7.1计算基底净反力 5

7.2基础高度（选用阶梯形基础） 5

7.3变阶处抗冲切验算 6

8配筋计算 6

8.1基础短边方向 7

8.2基础长边方向 7

（二）柱下钢筋混凝土预制桩基础 9

1设计资料 9

1.1上部结构资料 9

1.2建筑物场地资料 9

2确定桩基础持力层 9

3选择桩的类型和几何尺寸 10

4确定基桩竖向承载力设计值 10

4.1确定单桩极限承载力标准值 10

5确定桩的数量、间距和布置形式 11

6验算桩基的承载力 11

7桩身结构设计 12

8承台设计 12

8.1柱对承台的冲切验算 12

8.2角桩对承台的冲切验算（桩数根） 13

8.3承台抗剪承载力验算 13

8.4承台受弯承载验算 14

9绘制桩基施工图 15

14

·

（一）柱下钢筋混凝土独立基础

1设计资料

1.1上部结构资料

上部结构为四层框架，层高，框架、主梁、次梁、柱为现浇，上部结构传至基础顶面的荷载见附表。

柱的截面尺寸为。

统一采用阶梯形基础。

1.2工程地质资料

该建筑位于非地震区,不考虑地震影响。

建筑场地地质情况复杂，地质由杂填土、亚粘土、淤泥质亚粘土及细粉砂组成（表1.1）。

各层地基土的物理力学指标见下表，工程地质图见附图。

粘土及粉、细砂组成（表1.1）。

各层地基土的物理力学指标见下表。

图1.1柱网平面图

表1.1土的物理力学性质表

土层编号

土层名称

厚度（m）

重度

孔隙比

粘聚力

内摩擦角

含水率

液性指数

承载力特征值

压缩模量

Ⅰ

人工填土

1.5

18

Ⅱ

亚粘土

6.5

19.5

0.95

28

16

35.3

0.65

180

5100

Ⅲ

淤泥质亚粘土

13.1

18

1.10

24

11

36.0

1.0

105

1200

Ⅳ

粉、细砂

19.1

19

30

160

9500

注:

地下水位于粉、细砂层底

1.3基础选用材料

混凝土：

采用。

（）；

钢筋：

钢筋采用，（）；

基础混凝土选用，垫层采用素混凝土，厚。

2基本条件确定

人工填土不能作为持力层，选用亚粘土作为持力层。

3确定基础埋深

3.1设计冻深

=

3.2选择基础埋深

根据设计任务书中给出的数据，人工填土，因持力层应选在亚粘土层处，故基础埋深取。

（见图1.2柱下钢筋混凝土独立基础地质剖面图）

图1.2柱下钢筋混凝土独立基础地质剖面图

4确定基础类型及材料

基础类型为：

柱下独立基础

基础材料：

混凝土采用，钢筋采用。

5确定基础底面尺寸

根据亚粘土孔隙比，，查表得。

5.1确定修正后的地基承载力特征值：

基底以上土的加权平均重度为

假定基础宽度，由，，得

5.2确定柱基底尺寸

考虑荷载偏心，将面积A增加15%进行计算，即，故可取基底边长,

5.3持力层承载力验算

基底处的总竖向力:

基底处的总力矩:

故偏心距：

（mm满足要求）

因基础的短边b小于3m,故不变，则

（满足要求）

因故满足要求

6软弱下卧层验算

在做软弱下卧层验算时，如图所示。

定第三层土淤泥质亚粘土层为软弱下卧层，在计算时取。

淤泥质亚粘土层查表得，有

下卧层承载力特征值修正：

因基础底面，故

计算下卧层顶面的附加压力和自重应力

基地处土的自重应力：

下卧层顶面的自重应力：

下卧层顶面的附加压力：

故满足要求

7基础高度验算

7.1计算基底净反力

7.2基础高度（选用阶梯形基础）

柱边基础截面抗冲切验算

，初步选择基础高度，（有垫层），因为

所以冲切破坏锥体底面落在基础底面以内。

则部分基地面积：

则

因为

所以

满足要求

7.3变阶处抗冲切验算

则验算冲切的部分基地面积：

其中

故

因为

所以

满足要求

8配筋计算

选用钢筋，

8.1基础短边方向

已知，

则柱边Ⅰ-Ⅰ截面处弯矩：

截面配筋：

故选用232@1350+828@150

第一变阶处Ⅲ-Ⅲ截面弯矩：

截面配筋

故选用1320@200

8.2基础长边方向

柱边Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩：

截面配筋:

故选用822@300

第一变阶处Ⅳ-Ⅳ截面弯矩：

截面配筋：

故选用814@700

（二）柱下钢筋混凝土预制桩基础

1设计资料

1.1上部结构资料

某试验大厅柱下桩基，柱截面尺寸为。

作用在基础顶面的荷载效应标准组合为，，，拟采用钢筋混凝土预制桩，桩截面为方桩，桩截面尺寸为。

已确定基桩竖向承载力设计值。

承台尺寸为，承台埋深，承台高度，承台有效计算高度。

承台混凝土强度等级为，配置级钢筋，混凝土的抗拉强度，混凝土的轴心抗压强度，钢筋的抗拉强度，不考虑承台效应，试设计此桩基础。

1.2建筑物场地资料

拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦,建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响。

场地地下水类型为潜水，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。

建筑地基的土层分布情况见地质剖面示意图图2.1所示；各土层物理、力学指标见表2.1。

表2.1土的物理力学性质表

土层名称

厚度（m）

重度

孔隙比

粘聚力

液性指数

塑限

塑性指数

液性指数

饱和度

压缩系数

压缩模量

杂填土

1.7

16.0

粉质粘土

2.0

19.0

0.8

10

31

19

12

0.6

0.89

8.5

饱和软粘土

4.5

18.4

1.1

8

42.6

24.1

18.5

0.97

1.0

0.95

粘土

>8.0

21.7

0.5

15

32.5

12.5

20

0.25

0.98

13.0

2确定桩基础持力层

根据地质勘察资料，依据地基土的分布，第②层是粉质粘土，第③层是饱和软粘土，且比较厚，而第④层是粘土，所以第④层是较适合的桩端持力层，确定第④层粘土为桩端持力层。

桩端全断面进入持力层0.8m（），工程桩入土深度为。

故：

3选择桩的类型和几何尺寸

因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。

根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。

因钻孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。

桩截面尺寸选用：

由于经验关系建议：

楼层<10时,桩边长取300～400,故取。

因此，对于本设计采用钢筋混凝土预制桩，桩截面为方桩，桩截面尺寸，桩长为9米。

初步确定承台尺寸为，承台埋深，承台高度。

图2.1地质剖面示意图

4确定基桩竖向承载力设计值

4.1确定单桩极限承载力标准值

本设计属于二级建筑桩基，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：

式中---桩侧第层土的极限侧阻力标准值如无当地经验值时可按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）中表5.2.8-1（桩的极限侧阻力标准值）取值。

---―极限端阻力标准值如无当地经验值时可按表《建筑桩基技术规范》JGJ94-94中表GE5.2.8-2（桩的极限端阻力标准值）取值。

对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土不计算其桩侧阻力。

根据表2.1地基各土层物理、力学指标，按《建筑桩基技术规范》JGJ94-94查表得极限桩侧、桩端阻力标准值（表2.2）。

查表内插求值得

表2.2极限桩侧、桩端阻力标准值表

序号

土层名称

深度

（m）

1

粉质粘土

2

0.6

60

2

饱和软粘土

4.5

0.97

38

3

粘土

2.4

0.25

82

2500

按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值：

＝

＝

取

估算的单桩竖向承载力设计值

查表得1.7，所以考虑承台底土的抗力为

＝

按桩的静载荷试验取

所以最终按静力触探法计算单桩承载力设计值，即采用，初步确定桩数。

5确定桩的数量、间距和布置形式

此桩基受偏心荷载作用，故

取

桩间距那么桩排列如图所示：

6验算桩基的承载力

轴心荷载作用

满足要求

偏心荷载作用：

由设计要求知：

满足要求

7桩身结构设计

桩的截面尺寸为，桩长9米，箍筋为热轧HPB335级钢筋钢筋保护层为

40mm，混凝土强度等级。

8承台设计

承台混凝土强度等级采用,承台是正方形，双向配筋相同。

8.1柱对承台的冲切验算

如图所示

因为故

又则

故取

因此

所以

满足要求

8.2角桩对承台的冲切验算（桩数根）

如图

因为

所以

满足要求

8.3承台抗剪承载力验算

柱下等厚度承台斜截面受剪成载力计算：

当时，

时，

验算Ⅰ-Ⅰ截面

取故

满足要求

验算Ⅱ-Ⅱ截面

取故

满足要求

8.4承台受弯承载验算

如图所示：

Ⅰ-Ⅰ截面处

截面面积：