樁基礎(chǔ)課程設(shè)計計算書

基 礎(chǔ) 工 程課程設(shè)計任務(wù)書題 目 名 稱 樁基礎(chǔ)設(shè)計 課 程 名 稱 基礎(chǔ)工程 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 系 、專 業(yè) 指 導(dǎo) 教 師 2012 年 4月30 日基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書年級專業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號題目名稱樁基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計時間一周課程名稱基礎(chǔ)工程課程編號設(shè)計地點(diǎn)一、 課程設(shè)計（論文）目的地基基礎(chǔ)設(shè)計的目的是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的使用功能和結(jié)構(gòu)形式在確定的場地條件下選擇適宜的地基基礎(chǔ)方案并確定其技術(shù)細(xì)節(jié)，使設(shè)計的地基基礎(chǔ)在預(yù)定的使用期限內(nèi)和規(guī)定的使用條件下能夠安全正常地工作，在此基礎(chǔ)上滿足降低造價和保護(hù)環(huán)境的要求。基礎(chǔ)工程是土木工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，在土木工程學(xué)科的知識體系中占據(jù)了重要地位。課程設(shè)計對理解和掌握工程基本原理具有十分重要的作用，也是同學(xué)們由理論學(xué)習(xí)通往工程實(shí)踐的一座橋梁。因此，通過本次課程設(shè)計，同學(xué)們可以更好地理解和鞏固學(xué)習(xí)到的各種理論和方法，有意識地培養(yǎng)自己的工程意識和解決實(shí)際工程問題的能力。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件1、上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，上部結(jié)構(gòu)為7層框架，其框架主梁、次梁均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強(qiáng)度等級C30。底層層高3.4m（局部10m，內(nèi)有10t橋式吊車，其余層高3.3m，底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載如圖2所示。2、建筑物場地資料（1）擬建建筑物場地位于市區(qū)內(nèi)，地勢平坦，建筑物平面位置如圖1所示圖1建筑物平面位置示意圖（4）柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載示意圖（如圖2所示）三、 任務(wù)和要求（一）設(shè)計任務(wù)：1、選擇樁型、樁端持力層、層臺埋深； 2、確定單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值；3、確定樁數(shù)、樁位布置，擬定承臺底面尺寸；4、確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值；5、樁頂作用驗(yàn)算、樁基沉降驗(yàn)算和樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算；6、承臺設(shè)計；7、繪制樁基施工圖（樁的平面布置圖、承臺配筋圖、預(yù)制鋼筋混凝土靜壓樁截面配筋圖）。（二）設(shè)計要求1、完成計算書1份，課程設(shè)計計算說明書要求和撰寫規(guī)范嚴(yán)格按照“淮陰工學(xué)院課程設(shè)計（論文）管理辦法”執(zhí)行；手繪或CAD繪圖一張。2、獨(dú)立完成，不得抄襲他人設(shè)計成果。3、課題選題要求： 分為三大組，每一大組均按學(xué)號順序選擇柱號（共46個柱，每人1個柱號），第一大組的樁邊長取為300mm， 第二大組的樁邊長取為350mm，第三大組的樁邊長取為400mm?；?礎(chǔ) 工 程課程設(shè)計指導(dǎo)書題 目 名 稱 樁基礎(chǔ)設(shè)計 課 程 名 稱 基礎(chǔ)工程 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 系 、專 業(yè) 指 導(dǎo) 教 師 年 月 日內(nèi)容提要本設(shè)計是某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓第A號樁的設(shè)計，不考慮地震影響。樁承臺尺寸為2300mm×2300mm×1000mm，樁采用靜壓預(yù)制樁，樁長22米，分兩段，每段長11米。本設(shè)計的內(nèi)容涉及到樁承臺承載力的計算、樁頂作用驗(yàn)算、樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、承臺設(shè)計以及預(yù)制樁的施工圖的繪制等。這些內(nèi)容都是對我們土力學(xué)樁基礎(chǔ)設(shè)計和鋼筋混凝土設(shè)計的復(fù)習(xí)和鞏固，使我們對CAD等繪圖軟件的運(yùn)用更加熟練，鍛煉了我們獨(dú)立思考和自主創(chuàng)新的能力。本設(shè)計為我們以后從事樁基礎(chǔ)的施工和設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵字：承臺 靜壓預(yù)制樁 承載力 沉降目 錄1 .設(shè)計資料11.1 上部結(jié)構(gòu)資料11.2 建筑物場地資料12 .選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深22.1 選擇樁型22.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深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)和承臺底面尺寸44.1 A柱的樁和承臺的確定45 .確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值55.1 無樁承臺承載力計算（A承臺）66 .樁頂作用驗(yàn)算76.1 五樁承臺驗(yàn)算（A承臺）77 .樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算87.1 A柱沉降驗(yàn)算88 .樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算108.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算109 .承臺設(shè)計119.1 五樁承臺設(shè)計（A柱）1110.參考文獻(xiàn)141 設(shè)計資料1.1 上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，上部結(jié)構(gòu)為七層框架，其框架主梁、次梁、樓板均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強(qiáng)度等級為C30。底層層高3.4m（局部10m，內(nèi)有10 t橋式吊車），其余層高3.3m，底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載見附圖。1.2 建筑物場地資料擬建建筑物場地位于市區(qū)內(nèi)，地勢平坦,建筑物場地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。 場地地下水類型為潛水，地下水位離地表2.1米，根據(jù)已有資料，該場地地下水對混凝土沒有腐蝕性。建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學(xué)指標(biāo)見表1.1。表1.1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)土層編號土層名稱層底埋深（m）層厚（m）天然重度（kN/m）含水量（%）孔隙比液限（%）塑限（%）內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角壓縮模量(MPa)地基承載力(kPa)1雜填土1.51.515.52灰褐色粉質(zhì)粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103灰褐色泥質(zhì)粘土21.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.21004黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.01485灰-綠色粉質(zhì)粘土>27.118.925.30.7232.518.833.024.78.21982. 選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深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)施工場地、地基條件以及場地周圍環(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，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埋深依據(jù)地基土的分布，第層是灰褐色粉質(zhì)粘土，第層是灰色淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土，且比較厚，而第層是黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土，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1.5m，地下水位為離地表2.1m,為了使地下水對承臺沒有影響，所以選擇承臺底進(jìn)入第層土0.6m，即承臺埋深為2.1m，樁基得有效樁長即為22.8-2.1=20.7m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層<10時,樁邊長取300400,故取350mm×350mm，由施工設(shè)備要求，樁分為兩節(jié)，上段長11m，下段長11m（不包括樁尖長度在內(nèi)），實(shí)際樁長比有效樁長長1.3m，這是考慮持力層可能有一定的起伏以及樁需要嵌入承臺一定長度而留有的余地。樁基以及土層分布示意如圖。圖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)計屬于二級建筑樁基，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，宜按下式計算：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)值時可按建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表-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)值時可按表建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表GE-2（樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。對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2.1）。表2.1 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)計值（）所以最終按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計算單樁承載力設(shè)計值，即采用，初步確定樁數(shù)。4 .確定樁數(shù)和承臺底面尺寸柱底荷載設(shè)計值如下：最大軸力組合： 最大軸力4043kN， 彎矩104 kNm， 剪力56kN最大彎矩組合： 軸力 3963 kN， 最大彎矩203 kNm， 剪力81kN最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值：3110 kN4.1 -A柱樁數(shù)和承臺的確定最大軸力組合的荷載：F=4043 kN ，M= 104kNm，Q=56 kN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n5根，樁距 ,樁位平面布置如圖4.1，承臺底面尺寸為2.3m×2.3m 圖4.1五樁樁基礎(chǔ)5. 確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值該樁基屬于非端承樁，并n>3,承臺底面下并非欠固結(jié)土，新填土等，故承臺底面不會與土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺的相互作用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計算豎向承載力設(shè)計值。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)法計算復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計值5.1五樁承臺承載力計算（A承臺） 承臺凈面積：。 承臺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： 承臺底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù): 承臺外區(qū)凈面積： 承臺內(nèi)區(qū)凈面積：m2 查表 那么，A復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計值R: 6 .樁頂作用驗(yàn)算6.1五樁承臺驗(yàn)算（A承臺）（1）荷載取A柱的組合：F= 4043kN ，M= 104kNm，Q=56 kN 承臺高度設(shè)為1m等厚，荷載作用于承臺頂面。 本工程安全等級為二級，建筑物的重要性系數(shù)=1.0.由于柱處于軸線，它是建筑物的邊柱，所以室內(nèi)填土比室外高，設(shè)為0.3m，即室內(nèi)高至承臺底2.4m，所以承臺的平均埋深d=1/2(2.1+2.4)=2.25m作用在承臺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.作用在承臺底形心處的彎矩：·m樁頂受力計算如下： 滿足要求（2）荷載取組合：F=3936kN ，M= 203kN·m，Q=81 kN 樁頂受力計算如下： 滿足要求7 樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算采用長期效應(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算最終沉降量。7.1 -A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（）計算如下：在z=0時： =172.54 在時： 在時在時將以上計算資料整理于表7.1表7.1的計算結(jié)果（5-A柱）Z(m)0172.54100.25604.2722189.1411.740.10152208.234.3208.2313.740.030573.7215.72206914.960.0181843.94在z=5.7m處，所以本基礎(chǔ)取計算沉降量。計算如表7.2表7.2計算沉降量（-A柱）Z(mm)平均附加應(yīng)力系0100.250200011.740.18675373.5373.51100082.07430013.740.11787506.86133.361100029.79570014.960.09941536.6529.7982006.545故：S=82.07+29.79+6.545=117.915mm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，長徑比，承臺的長寬比，查表得：所以，五樁樁基礎(chǔ)最終沉降量= 滿足要求8樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算8.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算兩端樁長各11m,采用單點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=11m)處，起吊時樁身最大正負(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)）。樁身長采用混凝土強(qiáng)度C30, 級鋼筋，所以：樁身截面有效高度樁身受拉主筋選用，因此整個截面的主筋用，配筋率為>。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。樁身強(qiáng)度 =915.40 故滿足要求9 承臺設(shè)計承臺混凝土強(qiáng)度等級采用C20,承臺是正方形，雙向配筋相同。9.1五樁承臺設(shè)計（-A柱）由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力： 9.11 柱對承臺的沖切 由圖9.1，承臺厚度H=1.0m,計算截面處的有效高度，承臺底保護(hù)層厚度取80mm.沖垮比： 當(dāng)，滿足0.21.0=325mm 0.20= 0.20mm且=325mm920mm 故取325mm。即：沖垮比沖切系數(shù)A柱截面取，混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值沖切力設(shè)計值 （滿足要求）9.12 角樁對承臺的沖切 由圖9.1， 角樁沖垮比， 滿足0.21.0，故取0.3533。 角樁的沖切系數(shù) 滿足要求9.13斜截面抗剪驗(yàn)算 計算截面為I-I，截面有效高度，截面的計算寬度，混凝土的抗壓強(qiáng)度，該計算截面的最大剪力設(shè)計值： 剪跨比 （介于0.31.4之間） 當(dāng)時，取0.3；當(dāng)時，取 故取 剪切系數(shù) 滿足要求9.14受彎計算 承臺I-I截面處最大彎矩 二級鋼筋,. 選用 整個承臺寬度范圍內(nèi)用鋼筋取18根，即（雙向布置）9.15承臺局部受壓驗(yàn)算 A柱截面面積，局部受壓凈面積，局部受壓計算面積 混凝土的局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù) 滿足條件圖9.1五樁承臺結(jié)構(gòu)計算圖10、參考文獻(xiàn)【1】 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JGJ9494） .北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002【2】 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB500072002）.北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002【3】 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB200102002）.北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002【4】 丁 星 編著.樁基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)與設(shè)計實(shí)例.成都：四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，2006【5】 王 廣 月，王 盛 桂，付 志 前 編著.地基基礎(chǔ)工程.北京：中國水利水電出版社，2001【6】 趙 明 華 主編，徐 學(xué) 燕 副主編.基礎(chǔ)工程.北京：高等教育出版社，2003【7】 陳 希 哲 編著.土力學(xué)地基基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，2004【8】 熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，賈 正 甫 編著.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理.北京：科學(xué)出版社，2002