地基基础设计docx.docx
- 文档编号:9313607
- 上传时间:2023-02-04
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:105.65KB
地基基础设计docx.docx
《地基基础设计docx.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《地基基础设计docx.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
地基基础设计docx
基础工程学
课程设计
题目
框架结构桩基础设计
班级
工程管理二班
学号
1145513214
学生姓名
李波华
指导教师
王炳辉
时间
2014/6/19
1.设计题目…………………………………………………………………………1
2.设计荷载…………………………………………………………………………1
3.地层条件及其参数………………………………………………………………1
1).地形…………………………………………………………………………..1
2).工程地质条件………………………………………………………………..1
3).岩土设计技术参数…………………………………………………………..2
4).水文地质条件………………………………………………………………..2
5).场地条件……………………………………………………………………..2
6).上部结构资料………………………………………………………………..2
4.预制桩基设计……………………………………………………………………3
1).单桩承载力计算………………………………………………………………...3
2).桩基竖向承载力特征值………………………………………………………...4
3).桩基竖向承载力验算…………………………………………………………...4
4).承台设计………………………………………………………………………...5
5).承台厚度及受冲切承载力验算.................................…………………………..6
(1).柱的向下冲切验算…………………………………………………………..6
(2).角桩的冲切验算……………………………………………………………..6
6).承台受剪承载力验算……………………………………………………….…..6
7).承台受弯承载力计算…………………………………………………………...7
8).承台构造设计…………………………………………………………………….7
9).桩身结构设计…………………………………………………………………….7
10).桩身构造设计……………………………………………………………….…..8
5.估算B.C轴线柱下桩数………………………………………………………....9
1).桩数估算………………………………………………………………………...9
2).承台平面尺寸确定……………………………………………………………...9
6.参考文献………………………………………………………………………...10
基础工程课程设计
1.设计题目
本次课程实际题目:
框架结构桩基础设计
2.设计荷载
题号:
14号设计B轴柱下桩基,A,C,D轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数
(1)柱底荷载效应标准组合值如下。
轴荷载:
Fk=1870kNMk=205kN.MVk=139kN
轴荷载:
Fk=2160kNMk=204kN.MVk=149kN
轴荷载:
Fk=2080kNMk=213kN.MVk=134kN
轴荷载:
Fk=2000kNMk=263kN.MVk=141kN
(3)柱底荷载效应基本组合值如下。
轴荷载:
F=2320kNM=215kN.MV=181kN
轴荷载:
F=3310kNM=214kN.MV=166kN
轴荷载:
F=2780kNM=238kN.MV=174kN
轴荷载:
Fk=2803kNMk=222kN.MVk=174kN
3.设计资料
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:
1号土层:
素填土,厚度1.5m,稍湿,松散,承载力特征值fak=95kPa。
2号土层:
淤泥质土,厚度3.3m,流塑,承载力特征值fak=65kPa。
3号土层:
粉砂,厚度6.6m,稍密,承载力特征值fak=110kPa。
4号土层:
粉质粘土,厚度4.2m,湿,可塑,承载力特征值fak=165kPa。
5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
①
素填土
-
-
-
-
5.0
②
淤泥质土
1.04
62.4
1.08
-
3.8
③
粉砂
0.81
27.6
-
14
7.5
④
粉质粘土
0.79
31.2
0.74
-
9.2
⑤
粉砂层
0.58
-
-
31
16.8
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
1
素填土
22
-
2
淤泥质土
28
-
3
粉砂
45
-
4
粉质粘土
60
900
6
粉砂层
75
2400
4).水文地质条件
1.拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。
2.地下水位深度:
位于地表下2.5m。
5).场地条件
建筑物所处场地抗震设防烈度7度,场地内无液化砂土,粉土。
6).上部结构资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土结构,长30m,宽9.6m。
室外地坪标高同自然地面,室内外高差450mm。
柱截面尺寸均为400×400,横向承重,柱网布置如图1所示。
4.预制桩基设计
建筑物基础设计方案采用混凝土预制桩,具体设计方案如下:
室外地坪标高为-0.45m,自然地面标高同室外地坪标高。
该建筑桩基属丙级建筑基桩,拟采用截面为直径400mm的混凝土预制圆桩,以
号土层粉质粘土为持力层,桩尖深入1.6m,设计桩长14.4m,初步设计承台高0.8m,承台底面埋置深度-1.60m,桩顶伸入承台50mm。
1).单桩承载力计算
根据以上设计,桩顶标高为-1.6m,桩底标高为-16m,桩长14.4m。
单桩竖向极限承载力标准值按下式计算:
Quk=Qsk+Qpk=up∑qsikli+Apqpk
由于
Qsk=3.14×0.4×(3.2×28+6.6×45+4.2×60+0.4×75)=839.76kN
Qpk=3.14×0.2×0.2×900=113.04kN
则Quk=839.76+113.04=952.8kN
2).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ηc=0,则有
R=Ra=
=952.8/2=476.4kN
根据上部荷载初步估计粧数为n=1.1*
=2376/476.4=4.99
取设计桩数为6根。
3).桩基竖向承载力验算
根据《建筑桩基技术规范》,当按单桩承载力特征值进行计算时,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,且场地内无可液化砂土,因此不进行地震效应的承载力验算。
根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台,取承台变长为2.0m×2.0m,矩形布桩,桩中心距取3.0d,则s=3×400=1200mm,取s=1200mm,桩心距承台边缘为400mm。
承台及其上土壤的总重为Gk=3.2×2.0×1.6×20=204.8kN
计算时取荷载的标准组合,则
Qk=
=(2160+204.8)/6=394.13﹤R(=476.4)
Qkmax=Qk+
=394.13+(204+149×1.6)×0.6/(6×0.6×0.6)=394.13+122.89=517.02
Qkmin=Qk-
=394.13-122.89=258.44
因此
Qkmax=517.02<1.2R(=1.2*476.4=571.68)
Qkmin=258.44>0
满足设计要求,故初步设计是合理的。
4).承台设计
根据以上桩基设计及构造要求,承台尺寸3.2×2.0m,预估承台厚0.6m,承台选用等级为C40的混凝土,混凝土的抗拉强度为ƒt=1.71N/mm2,抗压强度为ƒc=19.1N/mm2;承台钢筋选用HRB335级钢筋,ƒy=300N/mm2.
承台内力计算:
承台的内力计算采用荷载效应组合设计值,则基桩净反力设计值为
Qmax=
+
=3310/6+(214+166×1.6)×0.6/6×0.6×0.6=684.89Qmin=
-
=3310/6-133.22=418.45kN
N=
=3310/6=551.67kN
5).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,初步设计厚度0.8m,承台底保护层厚度80mm,则h0=800-80=720mm。
分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算,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:
Fl≤2{β0x(bc+aoy)+βoy(ac+aox)}βhpƒth0
式中:
aox=0.24λox=aox/h0=0.33β0x=0.84/(0.2+λox)=1.58aoy=0.84
λoy=aoy/h0=1.0β0y=0.84/(0.2+λoy)=0.70bc=ac=0.4mβhp=1.0
2{β0x(bc+aoy)+βoy(bc+aox)}βhpƒth0
=2×{1.58×(0.4+0.84)+0.7×(0.4+0.24)}×1×1710×0.72
=5927.49kN>Fl(=3310kN)
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/≤{β1x(c2+
)+β1y(c1+
)}βhpƒth0
由于Nl=Nmax=551.67kN,从角桩内边缘至承台边缘距离为
c1=c2=0.6ma1x=0.24ma1y=0.84mλ1x=
=0.24/0.72=0.33λ1y=
=1.0β1x=
=0.56/(0.33+0.2)=1.06β1y=
=0.47
抗冲切力={β1x(c2+
)+β1y(c1+
)}βhpƒth0=1747.81kN>N,ma(=551.67kN)
故厚度为0.8m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必须不大于抗剪切力,即满足:
V≤βhsβƒtbh0,对于I-I截面:
A1x=0.24mλx=
=0.24/0.72=0.33β=1.75/λ+1=1.31
βhs=(800/h0)1/4=1.03b=2.0mV=2×551.67=1103.34kN
抗剪切力=1.03×1.31×1710×2.0×0.72=3322.52kN>1103.34N
故满足抗剪切要求。
对于II-II截面:
a1y=0.84mλy=0.84/0.52=1.0β=1.75/λ+1=0.86
βhs=(800/h0)1/4=1.03b=3.2mV=3×551.67=1655.01kN
抗剪切力=1.03×1.710×1×3.2×0.72=4058.04kN>1655.01kN
故满足抗剪切要求。
7).承台受弯承载力计算
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/max=551.67进行计算,则
xi=600-200=400mm=0.4mMy=∑Nixi=2×551.67×0.4=441.34kN.mAsl=
=441.3×106/(0.9×300×720)=2270mm2
因此,承台x轴方向选用三级钢筋6@200,钢筋数为n=2000/200+1=11
取,11
6@200实际钢筋As=3102mm2,满足要求。
对于II-II截面,取基桩净反力平均值N=551.67进行计算,此时
xi=1200-200=1000mm=1m
则Mx=∑Niyi=3×551.67×1=1655.01kN.m
As=
=1655.01×106/(0.9×300×720)=8513.42mm2
因此,承台y轴方向选用三级直径
25@110,钢筋根数为n=2000/110+1=19,
取19根三级直径
25@110,实际钢筋As=8524mm2,满足要求。
8).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,梁内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。
9).桩身结构设计
预制桩的桩身混凝土强度等级选用C40,钢筋选用HRB335级。
根据《建筑桩基技术规范》,桩顶轴向压力应符合下列规定:
Nmax≤φψcƒcaps
Nmax=
+
=(3310+204.8)/6+(214+166×1.6)×0.2/6×0.04=573+399.67=972.67KN
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φ=1;对于预制桩,基桩施工工艺系数ψc=0.85;C40级混凝土,ƒc=19.1N/mm2,则
ΦψcƒcA=1×0.85×19.1×106×0.42
=2597.6kN>Nmax(=972.67kN)
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范围内间距50mm,距桩顶2-4m范围内间距100mm。
采用打入法沉桩,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范围内箍筋加密,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,起吊点距桩两端距离为
a=0.207L=0.207×14.4=2.981m
则吊起时桩身最大弯矩为
Ml=0.0214kql2=0.0214×1.2×(0.42×25)×14.42=21.30kN.m
桩身配筋验算;混凝土采用C40级,钢筋采用HRB335级,则ƒc=19.1N/mm2,ƒy=300N/mm2,由于b=400mm,h0=400-40=360mm,每边配3根直径为14的三级钢筋,As=461N/mm2,则
X=fyAS/α1ƒcb=(300×461)/(1.0×19.1×400)=18.10mm
Mu=α1ƒcbx(h0-
)
=1.0×19.1×400×18.10×(360-18.10/2)
=48.53×106N.mm
=48.53kN.m
所以Mu>Ml
故桩身配筋满足吊装要求。
5.估算A.C.D轴线柱下粧数
1).桩数估算
轴柱下荷载标准组合值为Fk=1870kNMk=205kNVk=139kN
根据
轴下荷载初步估算
轴柱下根数,
n=
=1870/476.4=4.08取n=5
则
轴下设计桩数为5根。
轴柱下荷载标准组合值为Fk=2080kNMk=213kNVk=134kN
根据
轴下荷载初步估算
轴柱下根数,
n=
=2080/476.4=4.5取n=5
则轴
下设计桩数为5根。
轴柱下荷载标准组合值为Fk=2000kNMk=263kNVk=141kN
根据
轴下荷载初步估算
轴柱下根数,
n=
=2000/476.4=4.3取n=5
则轴
下设计桩数为5根。
6.参考文献
(1)《基础工程学》(第二版)陈国兴,樊良本等,中国水利水电出版社,2013.
(2)《建筑地基基础规范技术规范》GB50007-2002.
(3)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008).
(4)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010).
(5)《预应力混凝土管桩基础技术规程》DGJ/TJ109-2010.
(6)《预应力混凝土管桩》国家建筑标准设计图集10G409.
(7)《钢筋混凝土承台设计规程》CECS88:
97
设计说明:
1.图中单位未作说明均以mm计。
2.根据工程地质报告,该工程采用预制桩基,
号土粉质粘土作为持力层,采用400mm×400mm钢筋混凝土预制圆桩,设计桩长11m,桩尖进入持力层不低于1.2m,单桩竖向极限承载力标准值Quk=689.04kN,基桩承载力特征值R=344.52kN。
3.材料、混凝土:
C40级钢筋,承台及预制桩纵向钢筋为HRB335级,预制桩箍筋为HPB300级。
4.保护层:
承台80mm,预制桩30mm。
5.承台下做100mm厚C10混凝土垫层,出承台边100mm。
桩顶嵌入承台50mm
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 地基基础 设计 docx
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)