基础工程课程设计2.docx
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基础工程课程设计2
题目:
多层教学实验楼工程的桩基础设计
设计依据:
《建筑桩基础技术规范》(JGJ94—94)
《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)
《基础工程课程设计(2004级)》任务书
设计资料:
(1)上部结构资料
某教学实验楼,上部结构为七层框架,其框架为主梁、次梁、楼板均为现浇整体式,混凝土
强度等级C30。
底层层高3.4m,其余层高3.3m。
(2)建筑物场地资料
拟建建筑场地位于市区内,地势平坦。
建筑场地位于非地震区,不考虑地震影响。
场地地下
水类型为潜水,地下水位离地表2.1m,根据已有资料分析,该场地地下水对混凝土无腐蚀
性。
本设计属二级建筑桩基,采用经验参数法和静力触探法估算单桩极限承载力标准值。
一、选择桩的类型
本设计属于二级地基,上部结构为为七层框架,上部结构传给基础的荷载较大,层高不一,且内设有18t桥式吊车,而且,根据设计任务书给的“地基各土层物理、力学性质”可知:
地表为杂填土1.8m,地下1.8m到10.1m为灰褐色粉质黏土,空隙比e=090,偏大;含
水量3=33%;液性指数IL=0.95属于软塑性土;此外土层的承载能力较低。
而较深的10.1m
到22.1m为灰色淤泥粉质黏土,e=1.06,较大;含水量3=34%液性指数|L=1.10,已经是流
塑性土,承载能力很低。
根据以上所以不宜选择浅基础,而选择桩基础。
其次,根据场地环境:
拟建实验楼位于市区内,旁边有小河,考虑到环境问题,选用预
制桩(灌注桩势必会对河水造成影响,污染环境)。
最后,实验楼不远处还有建筑务,为了避免噪声污染,选择静力压桩的施工方法。
综上:
选择桩型为,预制钢筋混凝土桩,采用静力压桩的施工方法。
二、确定桩的规格、单桩竖向承载力设计值及桩的平面布置
1.桩的规格
构造尺寸:
桩长L=1+12.0+8.3+1.8-2.1+0.仁21.1m
桩截面尺寸450mmx450mm
2.单桩竖向承载力
由于上部结构荷载较大,采用复合桩基计算(桩数n>3)
spc
计算数据:
桩身周长:
u=4x450=1800mm=1.8m
桩端面积:
Ap=450mmx450mm=0.2025mm
桩心距:
S=3d=1.35m,l=20.5m
(1)估算桩数:
由94规范,假设Bc/I乞0.2贝Us=0.8p=1.64
查表得:
静力触探法计算时:
s=p=1.60
由静力触探法计算R
Qsk=U^qsikli=1.8X(15X3.6+36X4.4+43X12+111X1)=1510.9KN
Qpk=PSkAp=1784.5X0.2025=361.4KN
所以:
R=1125.9KN
由经验参数法计算R2
Qskqsikli=1.8X(35X8+29X12+55X1)=1229.4KN
Qpk二PSkAp=2200X0.2025=445.5KN
所以R2=1038.8KN
R=min(R,R2)=1038.8KN
以轴线⑦A柱为例
F4239
n=1.1X=1.1X=4.5
R1038.8
所以取n=5
(2)以轴线⑦为例,依次确定各柱下单桩竖向承载力设计值
A柱:
取桩数n=5,按梅花式布置排列桩,承台尺寸取2.9X2.9m2,桩心距3d=1.35m
边桩中心至承台边缘得距离取1d=450伽
如图:
查表得:
s=0.8p=1.64:
=0.11:
=0.63
A=2.9X2.9-5X0.45X0.45=7.398m;
AC=(2.9—0.45)2—5X0.45X0.45=4.99m
A=A—AC=2.408im2
c=
=cccC=(0.11X4.99+0.63X2.408)/7.398=0.28
Ac
qck=2fk=2X125=250kpa
Qck=qck.AC/n=250X7.398-5=369.9KN
由静力触探法计算:
s=p=1.60c=1.70
代入数据得:
Ra1=1186.8KN
由经验参数法计算:
s=p=1.65c=1.70
代入数据得:
RA2=1099.8KN
所以取Ra=min(Rai,Ra2)=1099.8KN
B、C柱:
由于B、C柱相隔太近,故做联合承台桩的布置按排列式取n=10承台尺寸:
6.5X2.3m布置如图:
=二
区1区]□区]区
□0□□区
|1
-R鬥J
'/:
Tbrf-'「[厂
A=6.5X2.3-10X0.45X0.45=12.925m2
AC=(6.5-0.45)X(2.3-0.45)-10X0.45X0.45=9.1675m
AC=Ac—Ac=3.7575m
c=
iA^eAe
=—c——cc=(0.11X9.1675+0.63X3.7575)/12.925=0.26Ac
qck=2fk=2X125=250kpa
Qck=qck.Ac/n=250X12.925-10=323.125KN
由静力触探法计算:
s=p=1.60c=1.70
1_sQskPQPkcQck
RBC=••
spc
代入数据得:
R;c=1175.3KN
由经验参数法计算:
s=p=1.65c=1.70
代入数据得:
RBc=1088.3KN
所以取Rbc=min(R;C,R;C)=1088.3KN
故:
Rd=Ra=1099.8KN
三、单桩受力验算
2•按偏心荷载验算:
故满足要求
B、C柱:
2•按偏心荷载验算
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。
四、变形验算
采用等效作用分层总和法
半=c0+—冷1—
G(nbT)+c2
A柱:
rmd=408.7kpa
lb
附加应力:
二0-;「-rd=408.7-17.5X1.8-18.4X0.3=371.7kpa
则P0=0.40=929.3kpa
nb=2查表得:
C0=0.038C1=1.830C2=16.712\=0.09
根据矩形长宽比及深宽比查表得:
:
z0=0.25厲=0.14二2=0.07ES1=11.5MpaES2=8.6Mpa
则SA=6.2伽
BC柱:
Prmd=629.4kpa
lb
附加应力:
匚0-;.一-rd=629.4-17.5X1.8—18.4X0.3=592.4kpa
则p0=0.250=148.1kpa
nb=2查表得:
C0=0.085G=1.879C?
=11.436;=0.16
根据矩形长宽比及深宽比查表得:
、;0=0.25、冷=0.15'^2=0.08Es1=11.5MpaEg2=8.6Mpa
则SBC=13.3伽
g=Sbc-SA=13.3-6.2=7.1<15伽
故满足要求
五、承台与桩身设计
(1)承台设计:
承台厚1m,底层钢筋保护层厚度为80伽,所以h0=0.92m混凝土为
C20
A柱:
承台尺寸如图:
1.冲切承载力验算
h°=bc=0.6m
a0x=1.0-0.3-0.225=0.475m
aoy=a°x=0.475m
Ft=4239KN
冲跨比:
0ox
'ox=°.516oy=■ox=0.516
h°
冲切系数:
- 4fth0: 0(hca0)=4X1.01X(0.6+0.475)X1100X0.92=4395.1KN>4239KN 故满足要求 2.角柱对承台冲切 G 冲切力: Nj^Nman=962.3-45.4=916.9KN n a1x=a1y=0.475m0! =C2=0.675m 冲垮比: ,1x='1y=0^=0.516 h° 角柱冲切系数: : ・1x=>1y=0.67 故满足要求 B、C柱: (联合承台)承台尺寸如下图: 1.两柱单独进行冲切验算 B柱: h0=bc=0.6m a°xi=1.0-0.3-0.225=0.475m aox2=1.8-0.3-0.225=1.275m>h° 取aox2=0.92m a0y=0.7-0.3-0.225=0.175m Fi=Fb=3338KN 冲垮比: 'ox1=0x1=0.516'ox2=1.0'oy=0.2 h0 冲切系数: 'ox1=1.01'ox2=°.6'oy=1.8 则: 0X1*0X2bca°y•〉°y2hc-a0M•a°X2fth° 代入数据得: 5989.8KN>3338KN 故满足要求 C柱: hc=0.9mbc=0.6ma0x1=0.525maox2=0.925m>h0取aox2=0.92 a0y=0.175mF|=Fc=5444KN a 冲垮比: 人灯=-^=0.47hoX2=0.826人y=0.156<0.2取0.2 ho 冲切系数: ■oxi=1.07■0X2=°.7'oy=j8 则: 〔: 0X1X20X2be•a°y貂■工°y2hc•a°xi80X2fth° 代入数据得: 8895.0KN>5444KN 故满足要求 2•两个柱脚共同周边下得冲切验算 h°=1.8+1.2+0.3+0.45=3.75mbc=0.6ma°x1=0.475ma°x2=0.92ma°y=0.175m 冲切力: F|=FbFC=8782KN a 冲垮比: ox1空=0.424'ox2=0.826■oy=0.2 h。 则: 〔〉0捲>=0X2be•a°y2hc•80X1•a°X2fth 代入数据得: 21498.4>8782KN 故满足要求 2.角桩对承台冲切得验算 G 冲切力F1=Nman=1006.6-62.79=943.8KN n 对桩1: 81x1=0.475m81y1=0.175mC^=C2=0.675m 冲垮比: ■1x=0.424'1y=0.2 冲切系数: : 1x=0.769: 1y-1.2 ,zay、■'a1x 则: a1xC2+——+a1yG+——fth0 .■2丿<2丿一 代入数据得: 2070.9KN>943.8KN 对桩2: a1x2=0.925ma1y2=0.175mC)=C2=0.675m 冲垮比: 1x=0.8261y=0.2 冲切系数: : 1x=0.468: [y=1.2 Mr! 丄aiy丄,aix! 1r. 则: ot1x6++a1y&十——|fth0 1<2丿<2丿一 代入数据得: 2121.5KN>943.8KN 所以: 桩1、桩2均满足要求 D柱同A柱,也满足要求。 桩身设计: 桩的截面尺寸为450X450m2桩身长: l0=21.1m 桩身周围为软弱土,lod=46.8混凝土采用C20主筋采用4①18,箍筋采用①6@200, 构件的稳定系数;: =0.62 则: fcAfyA=1337.70N 满足桩身强度要求。 桩身设计图: 地基基础设计 班级: 土木04-1姓名: 安述春学号: 041034112指导老师: 胡雨村
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