某建筑工程樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)

目錄1 .設(shè)計(jì)資料11.1 工程概況11.2 荷載情況1 1.3工程地質(zhì)資料.12 .選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深22.1 選擇樁型22.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深23 .確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值33.1 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值34 .確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸54.1 柱的樁和承臺(tái)的確定55 .確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值65.1 四樁承臺(tái)承載力計(jì)算66 .樁頂作用驗(yàn)算76.1 四樁承臺(tái)驗(yàn)算77 .樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算87.1 沉降驗(yàn)算88 .樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算108.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算109 .承臺(tái)設(shè)計(jì)119.1 四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)1110.參考文獻(xiàn)151 設(shè)計(jì)資料1.1工程設(shè)計(jì)概況某城市新區(qū)擬建一棟15層框架結(jié)構(gòu)的辦公樓，其場(chǎng)地位于臨街地塊居中部位，無其它鄰近建筑物，地層層位穩(wěn)定，場(chǎng)地地質(zhì)剖面及樁基計(jì)算指標(biāo)見工程地質(zhì)資料。設(shè)計(jì)柱下獨(dú)立承臺(tái)樁基礎(chǔ)。1.2荷載情況已知上部框架結(jié)構(gòu)由柱子傳至承臺(tái)頂面的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合：軸力F=8300kN，彎矩Mx=80kN·m，My=750kN。1.3工程地質(zhì)資料建筑場(chǎng)地土層按其成因、土性特征和物理力學(xué)性質(zhì)的不同，自上而下劃分為5層，地質(zhì)剖面與樁基計(jì)算指標(biāo)見表1，勘察期間測(cè)得地下水水位埋深為2.2m。地下水水質(zhì)分析結(jié)果表明，本場(chǎng)地地下水無腐蝕性。表1 地質(zhì)剖面與樁基計(jì)算指標(biāo)土層種類層厚/m樁基計(jì)算指標(biāo)預(yù)制樁沉管樁沖、鉆孔樁qpkqsikqpkqsikqpkqsik粘土3.0504044淤泥9.5144012粉質(zhì)粘土4.5300050200040100044淤泥質(zhì)土9.2201416卵石3.01000012070001002800120強(qiáng)風(fēng)化巖未見底700010050007220001002. 選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深2.1 選擇樁型 因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆颍缀奢d大 ，不宜采用淺基礎(chǔ)。根據(jù)施工場(chǎng)地、地基條件以及場(chǎng)地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。因轉(zhuǎn)孔灌注樁泥水排泄不便，為減少對(duì)周圍環(huán)境污染，采用靜壓預(yù)制樁，這樣可以較好的保證樁身質(zhì)量，并在較短的施工工期完成沉樁任務(wù)，同時(shí)，當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)力量、施工設(shè)備以及材料供應(yīng)也為采用靜壓樁提供可能性。2.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深依據(jù)地基土的分布，第層是淤泥，且比較厚；第層是粉質(zhì)粘土：第層淤泥質(zhì)土，且比較厚；第層是卵石，所以第層是較適合的樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.0m（>2d），工程樁入土深度為h。故：由于第層厚3.0m，地下水位為離地表2.2m,為了使地下水對(duì)承臺(tái)沒有影響，所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第層土2.0m，即承臺(tái)埋深為2.0m，樁基得有效樁長(zhǎng)即為27.2-2.0=25.2m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層較高,且上部荷載較大，樁邊長(zhǎng)取500mm×500mm，由施工設(shè)備要求，樁分為兩節(jié)，上段長(zhǎng)13.2m，下段長(zhǎng)13.2m（不包括樁尖長(zhǎng)度在內(nèi)），實(shí)際樁長(zhǎng)比有效樁長(zhǎng)長(zhǎng)1.2m，這是考慮持力層可能有一定的起伏以及樁需要嵌入承臺(tái)一定長(zhǎng)度而留有的余地。樁基以及土層分布示意如圖。粘土淤泥粉質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粘土卵石0.520018009500100020045009200強(qiáng)風(fēng)化巖3000圖2.2.1土層分布示意3 .確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3.1 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值本設(shè)計(jì)屬于二級(jí)建筑樁基，當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，宜按下式計(jì)算：式中 - 樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)可按建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表5.2.8-1（樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。- 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)可按表建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表GE5.2.8-2（樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。對(duì)于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土不計(jì)算其樁側(cè)阻力。根據(jù)表1.1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)，按建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94查表得極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（表2.3.1）。表2.3.1 極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值層序液限指數(shù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法I粉質(zhì)粘土0.86742.552淤泥的粉質(zhì)粘土0.60856.912粉質(zhì)粘土0.80038.8001391.428按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：=估算的單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值（）所以最終按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算單樁承載力設(shè)計(jì)值，即采用，初步確定樁數(shù)。4 .確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸4.1 柱樁數(shù)和承臺(tái)的確定最大軸力組合的荷載：F=8210 kN ，M= 741N·m初步估算樁數(shù),由于柱子是偏心受壓，故考慮一定的系數(shù)，規(guī)范中建議取， 現(xiàn)在取1.1的系數(shù)， 即： 取n4根，樁距 ,樁位平面布置如圖4.1.1，承臺(tái)底面尺寸為2.5m2.5m4.1.1四樁樁基礎(chǔ)5. 確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值該樁基屬于非端承樁，并n>3,承臺(tái)底面下并非欠固結(jié)土，新填土等，故承臺(tái)底面不會(huì)于土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺(tái)的相互作用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計(jì)算豎向承載力設(shè)計(jì)值。目前，考慮樁基的群樁效應(yīng)的有兩種方法。地基規(guī)范采用等代實(shí)體法，樁基規(guī)范采用群樁效應(yīng)系數(shù)法。下面用群樁效應(yīng)系數(shù)法計(jì)算復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值5.1四樁承臺(tái)承載力計(jì)算 承臺(tái)凈面積：。 承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值： 分項(xiàng)系數(shù) 因?yàn)闃斗植疾灰?guī)則，所以要對(duì)樁的距徑比進(jìn)行修正，修正如下： 群樁效應(yīng)系數(shù)查表得： 承臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù): 承臺(tái)外區(qū)凈面積 承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積 查表 那么，復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值R:6 .樁頂作用驗(yàn)算6.1四樁承臺(tái)驗(yàn)算（1）荷載柱的組合：F=8210 kN ， ,。 承臺(tái)高度設(shè)為1m等厚，荷載作用于承臺(tái)頂面。 本工程安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物的重要性系數(shù)=1.0.承臺(tái)的平均埋深。作用在承臺(tái)底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項(xiàng)系數(shù)取為1.2.樁頂受力計(jì)算如下： 滿足要求7 樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算采用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算。由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于6d，所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量。7.1 柱沉降驗(yàn)算 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值 基底處壓力 基底自重壓力 基底處的附加應(yīng)力 樁端平面下的土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力（）計(jì)算如下：在z=0時(shí)： =39.6+6.4+42.75+38.25+55.2+11 =193.2kpa在時(shí)：在時(shí)將以上計(jì)算資料整理于表7.1.1;的計(jì)算結(jié)果Z(m)0193.2100.251020.52215.211.60.0785320.4374.3346.88713.440.021889.99在z=4.3m處，所以本基礎(chǔ)取計(jì)算沉降量。表7.1.2計(jì)算沉降量Z(mm)平均附加應(yīng)力系0100.250200011.60.17025340.5340.511000126.36430013.440.10175437.52596.0251100035.63故：S=83.72+23.61+7.03=114.46mm200mm，故滿足要求。樁基礎(chǔ)持力層性能良好，去沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。短邊方向樁數(shù)，等效距徑比，長(zhǎng)徑比，承臺(tái)的長(zhǎng)寬比，查表得：所以，四樁樁基礎(chǔ)最終沉降量= 滿足要求8樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算8.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算兩端樁長(zhǎng)各13.2m,采用單點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=13.2m)處，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩，其中K=1.3; 。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項(xiàng)系數(shù)）。樁身長(zhǎng)采用混凝土強(qiáng)度C30,級(jí)鋼筋，所以：樁身截面有效高度樁身受拉主筋選用，因此整個(gè)截面的主筋胃814，配筋率為>。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。樁身強(qiáng)度 =3231.32 故滿足要求9 承臺(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C25,承臺(tái)是正方形，雙向配筋相同。9.1四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力：（1） 柱對(duì)承臺(tái)的沖切 由圖9.1.1， ，承臺(tái)厚度H=1.0m,計(jì)算截面處的有效高度，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取80mm.沖垮比，0.25取當(dāng)，滿足0.21.0=275mm 0.20= 0.20mm 故取275mm。同理200mm沖切系數(shù)C柱截面取，混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值沖切力設(shè)計(jì)值符合要求(2) 角樁對(duì)承臺(tái)的沖切 由圖9.1.1， 角樁沖垮比， 角樁的沖切系數(shù) 滿足要求（3）斜截面抗剪驗(yàn)算 計(jì)算截面為I-I，截面有效高度，截面的計(jì)算寬度，混凝土的抗壓強(qiáng)度，該計(jì)算截面的最大剪力設(shè)計(jì)值： 剪跨比 。當(dāng)時(shí)，取0.3；當(dāng)時(shí)，取 由于，故取 剪切系數(shù) 滿足要求（4）受彎計(jì)算 承臺(tái)I-I截面處最大彎矩 級(jí)鋼筋,.選用1625 整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用鋼筋取16根，即1625（雙向布置）（5）承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算 C柱截面面積，局部受壓凈面積，局部受壓計(jì)算面積 混凝土的局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù) 滿足條件圖9.1.1四樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算圖10、參考文獻(xiàn)（1）GB50007-2002. 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范S（2）JGJ 94-94. 建筑樁基技術(shù)規(guī)范S（3）劉昌輝, 時(shí)紅蓮編著. 基礎(chǔ)工程學(xué)M. 武漢: 中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 2005（4）劉大鵬, 尤曉暐主編. 基礎(chǔ)工程M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2005（5）周景星, 李廣信, 虞石民等編著. 基礎(chǔ)工程M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2007（6）朱炳寅, 婁宇, 楊琦編著. 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法及實(shí)例分析M. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2007（7）王成華. 基礎(chǔ)工程學(xué)M. 天津: 天津大學(xué)出版社, 2002（8）陳希哲. 土力學(xué)地基基礎(chǔ)M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2004（9）李克釧. 基礎(chǔ)工程M. 北京: 中國鐵道出版社, 2004（10）王廣月, 王盛桂, 付志前編著. 地基基礎(chǔ)工程M. 北京: 水利水電出版社, 2006（11）曾巧玲, 崔余江, 陳文化等主編. 基礎(chǔ)工程M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2007（12）顧曉魯, 錢鴻縉, 劉惠珊等主編. 地基與基礎(chǔ)M. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2003（13）趙明華. 基礎(chǔ)工程M. 北京: 高等教育出版社, 2003（14）金喜平, 鄧慶陽主編. 基礎(chǔ)工程M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2006致謝這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在楊老師的辛勤指導(dǎo)下和各位同學(xué)的幫助下，總算圓滿解決了。同時(shí)，在楊老師的身上我們學(xué)得到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我表示感謝！通過這次課程設(shè)計(jì),我了解到自己在樁基和畫圖方面還有很多不足。不過在做設(shè)計(jì)過程中楊老師給了我很大的幫助和鼓勵(lì)，使我們克服這些困難。我們將永遠(yuǎn)珍惜這段經(jīng)歷，同時(shí)在以后的學(xué)習(xí)中我們將會(huì)更加的努力，去面對(duì)更多的困難。