一设计题目
高层框架结构( 二级建筑) 的某柱截面尺寸为1000×800mm , 该柱传递至基础顶面的荷载为: F=9000kN , M=380kN?m , H=320kN , 采用6-8根φ600-φ800的水下钻孔灌注桩组成柱下独立桩基础, 设地面标高为±0.00m, 承台底标高控制在-1.70m , 地面以下各土层分布及设计参数见附表, 试设计该柱下独立桩基础。
设计计算内容:
1.确定桩端持力层, 计算单桩极限承载力标准值Q uk;
2.确定桩中心间距及承台平面尺寸;
3.计算复合基桩竖向承载力特征值R a及各桩顶荷载设计值N, 验算基桩竖向承载力; 计算基桩水平承载力R Ha并验算;
4.确定单桩配筋量;
5.承台设计计算;
6.绘制桩基结构图。
二 设计内容 一、.确定持力层
根据地质条件, 以层⑧粉质粘土为桩支持力层。采用φ700的水下钻孔灌注桩。对于黏土, 桩端全截面进入持力层的深度不宜小于2d=1.6m.取桩尖进入持力层厚度 2.2m,桩长33m,承台底面埋深1.7m 。
二、计算单桩极限承载力标准值Q uk
由《建筑桩基础技术规范JGJ94- 》式 5.3.5
uk sk pk sik i pk =Q =u q l q P Q Q A ++∑ 进行试算,
桩周长
0.80.5u m π==
桩横截面积
2
2
0.80.54p mm A π==
计算得:
2.5[23(4.3 1.7)20
3.828 2.840 2.348 3.0
uk Q =??-+?+?+?+?
66 2.558 2.9_60 5.7520.8 2.260]0.5700?+?+?+?+?+?
=3555.5+350 =3905.5KN
三、 确定桩中心间距及承台平面尺寸
由《建筑桩基础技术规范JGJ94- 》表3.3.3-1知桩的最小中心间距为3.0d=2.4m 。先取桩数为6, 由于柱下桩基, 等距离排列, 桩在平面采用行列式布置, 中心间距3~4(3~4)0.8 2.4~3.2a d m S ≥=?=。边桩中心至承台边的距离为1d=0.8m 。此时承台边缘至桩边缘的距离为400mm,符合规范要求( 承台宽度不宜小于500mm,承台边缘距边桩中心的距离不应小于桩的直径, 且边缘挑出部分不应小于150mm) .承台平面尺寸为8.0 4.8m m ?.具体承台桩位布置如下:
承台桩位布置图( 单位:cm)
四、 计算复合基桩承载力R 和各桩顶荷载设计值N, 并验算( 一)
单桩竖向承载力特征值 a R =
1K
uk Q 1
3905.52
1952.75KN =?=
( 二) 计算复合基桩竖向承载力特征值R ( 1) 复合基桩竖向承载力特征值R ,
可根据《建筑桩基础技术规范JGJ94- 》式5.2.5-2
a c ak c
f R R A η=+ 1.25a
ξ
和5.2.5-3 c ps =n /n A A A -（）
进行计算
中心距 3.2a m S = 桩径d=0.8m 承台宽度 桩 4.8c m B =长l=33m 按表5.2.5
/4a d S = /0.145c B l = 取c η=0.0151
承台下0.5宽度1
2.42c m
B =的地基承载力特征值的厚度加权平均值
80ak KPa f =
c ps =n /n A A A -（）=4.462
m
根据《建筑抗震设计规范》( GB5011- )
150 1.1
100ak a f ξ≤=≤的粘性土
2
2
2
20.80.54
(38.460.5)/6 5.98 4.838.4ps c A m A m A mm π===-?==?=
1.1
20151.251952.750.15180 5.9KN
R =∴=+???
验算 R= KN>R a=1952.75KN( 满足要求)
( 2) 桩顶荷载设计值N
根据《建筑桩基础技术规范JGJ94- 》式5.1.1-1
k k
k =n
F G N +
进行计算, 则:
8 4.8 1.7201305.6k KN G =???=
9000k F KN =
∴
90001305.6
1717.66F G N KN n ++=
==
验算 1.0o γ=二级建筑
1717.62019o a N KN R KN γ=<= ( 满足要求)
max
1
y i n
j
j F G M X N
X N
=+=+∑
min
1
y i n
j
j F G M X N
X N =+=-∑
,x y M M 作用于承台底面的外力对经过群桩形心
x,y 轴的力矩
设计值, KN m ?
,i i y x 第i 根桩分别至x,y 轴的距离, m 。
()max 2
380320 1.7 3.21717.6=1789.79 1.224184 3.2a KN R KN
N +??=+<=?
()min 2
380320 1.7 3.21717.6=1645.410
4 3.2KN N +??=->?
以上两项均满足要求。
五、确定单桩配筋量
灌注桩直径d=0.8m,桩长l=33m.混凝土强度等级C30。钢筋选用HRB400。由于水下灌注桩取保护层厚度=50s mm a 。
'14.3=1.43360c t y y MPa
MPa
f MPa f f f ===
该部分设计参考《混凝土结构》中国建筑工业出版社, 结构计算长度033l m l ==
由0/41.25,5-1
=0.213b l ?=查表，得。
选用828,
2'4926s mm A =
s'249260.00980.03800/4'=
A A πρ==
A 的计算没有减去s'A 是正确
的, 且由附表4-6知, min min '=0.6%,''ρρρ>可以故
截面每一侧配筋率20.54926
=0.49800/4'=%0.2%πρ??>可以
\
故满足受压纵筋最小配筋要求, 选用828, 2'4926s mm A =
六、 计算基桩水平承载力并验算
根据《建筑桩基础技术规范JGJ94- 》式5.1.1-3
ik
H H n =
进行计算, 得ik H =53.3KN
单桩配筋率不小于0.65%的灌注桩水平承载力特征值按下式计算:
3=EI
oa
X x R αν
桩顶水平位移允许值
=6,oa x mm h α换算深度
=0.85c o EI E I 抗弯刚度
45s =310,40021030c E MPa HRB E MPa C ?=?钢筋混凝土
2
00020(1)2232o E g W d d d I d a d πρ??==?+-??
扣除保护层厚度的桩直径0800505070mm d =--= 桩身配筋率
0.98%,
6.67g s
E c E E a ρ==
=钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值
40.164o I m =,62=0.85 4.2610c o EI E I KN m =??