柱下独立承台桩基础设计_例题

任务书
一、工程设计概况
（1）拟建建筑及场地
某市拟建一栋6层框架结构的办公楼，其建筑场地地势平坦，地层层位稳定，地下水位埋深位于地表下3.2m处，场地的工程地质条件和土层物理性质指标（表1）如下。

试设计柱下独立承台桩基础（假设不考虑地震作用的影响），桩的类型（预制桩或灌注桩）及桩的施工方式自行设定。

场地土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1.
表1 土层物理性质指标
（2）上部结构资料
拟建建筑物为6层框架结构，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mm
400 ,横向
mm
400
承重，柱网布置如图1所示。

上部结构荷载作用：上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如表2所示,上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值如表3所示。

表2 柱底荷载效应标准组合值
表3 柱底荷载效应基本组合值
二、设计内容及要求
（1）确定单桩竖向承载力特征值；
（2）确定桩数，桩的平面布置，承台平面尺寸，单桩承载力验算；（3）软弱下卧层承载力验算；
（4）桩基沉降验算；
（5）桩身结构设计及验算；
（6）承台结构设计及验算；
（7）桩及承台施工图设计：包括桩平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图、节点详图、钢筋图、钢筋表和必要的施工说明；
三、设计成果及提交
（1）计算说明书
（2）桩基础施工图。

柱下独立承台钢筋混凝土桩基础设计.
柱下独立承台钢筋混凝土桩基础设计是一种基础形式，适用于大型建筑物或结构中的桥墩、柱状结构等。

设计步骤如下：
1. 确定设计荷载和荷载传递路径，包括垂直荷载、水平荷载和弯矩荷载等。

2. 根据设计荷载计算承台的尺寸和几何形状，包括承载力、几何尺寸和抗倾覆能力等。

3. 根据地质勘察资料确定桩的类型和数量，包括钢筋混凝土桩、摩擦桩和承插桩等。

4. 计算桩的长度和直径，根据地质条件、承载力和抗侧承载力等。

5. 设计桩的布置方式，包括桩间距、桩的排列形式和桩与承台的连接方式等。

6. 设计桩的配筋和钢筋混凝土混凝土配合比，确保桩的强度和耐久性。

7. 进行桩基础的稳定性和承载力计算，包括桩的承载力、桩的沉降和桩的施工质量等。

8. 制作桩基础的施工图纸和技术规范，确保施工质量和安全性。

柱下独立承台钢筋混凝土桩基础设计是一个综合考虑荷载、结构和地质条件的过程，需要进行详细的计算和设计，以确保基础的稳定性和安全性。

注册岩土工程师2018年[专业案例]考试真题与答案解析上午卷一、案例分析题1.湿润平原区圆砾地层中修建钢筋混凝土挡墙，墙后地下水位埋深0.5m，无干湿交替作用，地下水试样测试结果见下表，按《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009年版）要求判定地下水对混凝土结构的腐蚀性为下列哪项？并说明依据。

（）题1表A.微腐蚀B.弱腐蚀C.中腐蚀D.强腐蚀答案：B答案解析：根据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009年版）第12.2.1条和附录G。

①按环境类型评价腐蚀性挡土墙墙后接触地下水，墙前暴露在大气中，环境类型定为I类，无干湿交替。

SO42－含量为210.75mg/L，S042－＜200×1.3＝260mg/L，微腐蚀性。

Mg2＋含量为45.12mg/L，Mg2＋＜1000mg/L，微腐蚀性。

总矿化度为736.62mg/L ＜10000mg/L，微腐蚀性。

②按地层渗透性评价腐蚀性持力层为圆砾，属于强透水层，侵蚀性CO2为4.15mg/L＜15mg/L，微腐蚀性。

pH值为6.3，介于5.0～6.5之间，弱腐蚀性。

矿化度736.62mg/L＝0.74g/L＞0.1g/L，HCO3－腐蚀性不用判别。

③判定腐蚀等级取腐蚀性等级最高的作为腐蚀性等级，可得地下水对混凝土腐蚀性等级为弱腐蚀性。

2.在近似水平的测面上沿正北方向布置6m长测线测定结构面的分布情况，沿测线方向共发育了3组结构面和2条非成组节理，测量结果见下表。

按《工程岩体分级标准》（GB/T50218—2014）要求判定该处岩体的完整性为下列哪个选项？并说明依据。

（假定没有平行于测面的结构面分布）（）A.较完整B.较破碎C.破碎答案：B答案解析：根据《工程岩体分级标准》（GB/T50218—2014）附录B。

①结构面沿法线方向的真间距第一组真间距：6/12×sin30°×cos0°＝0.25m。

1、某钢筋混凝土条形基础，基础宽度b＝1.6m,埋深2m.①层杂填土，γ=17kN/m3；②层粉质粘土：γ=19kN/m3,f ak＝160kPa；ηb＝0。

3；ηd＝1.6；（地下水位于基底）求该条形基础能承担的竖向荷载F k最大是多少？(20分)解：γm = （17×1+19×1）/f a = 160+1.6 × 18 ×（（F k+G k) / b ≤ f a（F k+20×1。

6×2) / 13F=4200kN,M k=540kN·mkD=2m。

（1）寸(10分）（2）假定承台有效高度为800mm,,M=1。

35M k，试进行柱对承台的冲切验算。

（10分）解：(1）确定桩数与承台平面尺寸初选桩的根数：由F k/R a=4200/1200=3。

5 取n=4初选承台尺寸：桩距：s=3＊400=1200，承台边长a=1200+400*2=2000mm 桩顶平均竖向力：N k=（F k+G k)/n=(4200+20＊2*2*2)/4=1090kN<Ra=1200桩顶最大竖向力：N kmax=N k+（M k＊x i）/∑x i2=1090+（540*0.6)/(4＊0。

6*0.6)=1315kN〈1.2R a 桩顶最小竖向力：N kmin=N k—(M k＊x i)/∑x i2=1090+（540＊0。

6）/（4＊0。

6*0。

6)=865kN>0 所选桩数及承台平面尺寸均满足要求(2)柱对承台的冲切验算F=1。

35F k=1.35＊4200=5670 kN,M=1.35*540=729 kN。

mF l=F—0=5670kNh0=800，a0x=a0y=600-200-250=150λ0x= λ0y=150/800=0.1875〈0。

2, 取λ0x= λ0y=0。

2α0x=α0y=0。

72/(0。

2+0.2)=1.82 ［α0x （b c+a0y ) + α0y( h c+a0x )］f t h0= 2［1。

桩基础经典习题集【例题4—1】某柱下独立建筑桩基,采用400×400mm 预制桩，桩长16m 。

建筑桩基设计等级为乙级,传至地表的竖向荷载标准值为F k ＝4400kN,M ky ＝800kN.m ，其余计算条件见图所示。

试验算基桩的承载力是否满足要求.解:基础为偏心荷载作用的桩基础,承台面积为A ＝3×4＝12m 2，承台底面距地面的埋置深度为d =1.5m 。

1。

基桩顶荷载标准值计算kN n d A F n G F N G k k k K 79365.112204400=⨯⨯+=+=+=γkN x x M n G F N N ik k k k k 6609261337935.145.180079322max minmax =±=⨯⨯±=±+=∑2.复合基桩竖向承载力特征值计算按规范推荐的经验参数法（公式4—10）计算单桩极限承载力标准值。

桩周长u ＝0。

4×4＝1。

6m;桩截面面积A p ＝0。

42＝0。

16m 2.软土层、粘土层和细砂层桩极限侧阻力标准值分别为q sk ＝25kPa ，60kPa ，60kPa 。

细砂层中桩端极限端阻力q pk ＝4200kPa 。

单桩极限承载力标准值为pk p ski i pk sk uk q A q l u Q Q Q +=+=∑＝1.6×(25×11。

0＋60×4。

0＋60×1。

0)＋0。

16×4200＝1592kN因为摩擦桩型，并Sa ＜6d ，故复合基桩承载力特征值计算时应按(公式4-22）考虑承台效应.c ak c ukc ak c a A f Q A f R R ηη+=+=2承台效应系数ηc 查表,41.1612===n A s a m,B c /l ＝3。

0/16=0.19，s a /d ＝1。

41/0。

4＝3。

53。

查表4－11得ηc 取0。

一级注册结构工程师专业部分试卷-17(总分40,考试时间90分钟)1. 设某框架角柱截面尺寸b×h=600mm×600mm，抗震等级为一级。

Ⅱ类场地，采用040混凝土，纵向受力钢筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级。

该柱截面配筋如图6-70-1所示。

设所配钢筋均满足柱的承载能力和变形要求，则配筋图中标有处，选项中全部有错误的是哪项?提示：未标注处不必判别正确或错误。

2. 框架柱顶梁柱节点采用托板支座与柱连接(托板刨平顶紧)，梁的支座端板用C级普通螺栓(4.6级)与局部加厚的柱翼缘板相连形成梁柱刚性节点。

其螺栓布置如图6-28-1所示。

已知：框架柱顶节点弯矩设计值为M=172.1kN·m，试问应选用以下何项公称直径的螺栓? 提示：假定螺栓连接的中和轴位于底排螺栓中心线上。

A.M27，Ac=459.4mm2**，Ac=352.5mm2**，Ac=303.4mm2**，Ac=244.8mm2某修建在季节性冻土地区的轻型房屋，该房屋基础为筏板式钢筋混凝土承台下设9根钢筋混凝土灌注短桩基础，短桩长5m，桩径0.5m，桩位平面见图6-54-1，标准冻深为承台底面下3m，桩侧极限阻力标准值qsk=80kPa，抗拔系数λ=0.7。

3. 试问该房屋标准冻深线以下群桩呈整体破坏时，基桩抗拔极限承载力标准值Tgk(kN)与下列何项数值最接近?A. 150B. 180C. 220D. 2754. 条件同上，试问该房屋标准冻深以下群桩呈非整体破坏时，基桩抗拔极限承载力标准值Tuk(kN)与下列何项数值最接近?A. 265B. 305C. 350D. 4005. 某承受集中荷载的独立混凝土箱形截面梁，其支座截面由集中荷载产生的剪力值占总剪力值的75%以上，该截面的剪力计算值V=400kN，剪跨比λ=3.5，梁的截面尺寸如图6-11-1所示，混凝土强度等级为C30，试问按计算支座截面腹板内所需箍筋直径(包括钢材级别)及间距与下列何项最接近?提示as==35mm，fc=14.3N/mm2，f1=14.3N/mm2。

基础工程课程设计————某住宅楼桩基础设计一：设计资料1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为四层，物理力学指标见下表。

勘查期间测得地下水混合水位深为2.0m,地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。

建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载：V = 3200kN, M=400kN mg，H = 50kN；柱的截面尺寸为：400×400mm；承台底面埋深：D ＝ 2.0m。

2、根据地质资料，以黄土粉质粘土为桩尖持力层，钢筋混凝土预制桩断面尺寸为300×300，桩长为10.0m3、桩身资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值fc＝ 15MPa，弯曲强度设计值为fm ＝16.5MPa，主筋采用：4Φ16，强度设计值：fy＝310MPa4、承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为fc＝15MPa，弯曲抗压强度设计值为fm＝1.5MPa。

、附：1）：土层主要物理力学指标；2）：桩静载荷试验曲线。

附表一：附表二：桩静载荷试验曲线二：设计要求：1、单桩竖向承载力标准值和设计值的计算；2、确定桩数和桩的平面布置图；3、群桩中基桩的受力验算4、承台结构设计及验算；5、桩及承台的施工图设计：包括桩的平面布置图，桩身配筋图，承台配筋和必要的施工说明；6、需要提交的报告：计算说明书和桩基础施工图。

三：桩基础设计 （一）：必要资料准备1、建筑物的类型机规模：住宅楼2、岩土工程勘察报告：见上页附表3、环境及检测条件：地下水无腐蚀性，Q —S 曲线见附表 （二）：外部荷载及桩型确定1、柱传来荷载：V = 3200kN 、M = 400kN •m 、H = 50kN2、桩型确定：1）、由题意选桩为钢筋混凝土预制桩； 2）、构造尺寸：桩长L ＝10.0m ，截面尺寸：300×300mm 3）、桩身：混凝土强度 C30、cf＝15MPa 、mf＝16.5MPa4φ16yf＝310MPa 4）、承台材料：混凝土强度C30、cf＝15MPa 、mf＝16.5MPatf＝1.5MPa（三）：单桩承载力确定1、 单桩竖向承载力的确定： 1）、根据桩身材料强度（ϕ＝1.0按0.25折减，配筋 φ16）2()1.0(150.25300310803.8)586.7pS cyR kNf f AA ϕ''=+=⨯⨯⨯+⨯=2）、根据地基基础规公式计算： 1°、桩尖土端承载力计算： 粉质粘土，LI＝0.60，入土深度为12.0m100800(800)8805pakPa q -=⨯= 2°、桩侧土摩擦力： 粉质粘土层1：1.0LI= ， 17~24sakPa q = 取18kPa粉质粘土层2：0.60LI= ， 24~31sakPa q = 取28kPa28800.340.3(189281)307.2pippasia Ra kPaqq lA μ=+=⨯+⨯⨯⨯+⨯=∑3）、根据静载荷试验数据计算：根据静载荷单桩承载力试验Q s -曲线，按明显拐点法得单桩极限承载力550ukN Q=单桩承载力标准值：55027522uk kN QR === 根据以上各种条件下的计算结果，取单桩竖向承载力标准值275akN R=单桩竖向承载力设计值1.2 1.2275330k kN R R ==⨯=4）、确桩数和桩的布置：1°、初步假定承台的尺寸为 223m ⨯ 上部结构传来垂直荷载： 3200V kN = 承台和土自重： 2(23)20240G kN =⨯⨯⨯= 32002401.1 1.111.5330F G n R ++=⨯=⨯= 取 12n =根 桩距 ：()()3~43~40.30.9~1.2S d m ==⨯= 取 1.0S m =2°、承台平面尺寸及柱排列如下图：桩平面布置图1：100桩立面图（四）：单桩受力验算： 1、单桩所受平均力：3200 2.6 3.6220297.912F G N kPa R n ++⨯⨯⨯===< 2、单桩所受最大及最小力：()()maxmax min 2240050 1.5 1.5297.960.5 1.5iF G nMx N x+⨯⨯+=±=±=⨯⨯∑3、 单桩水平承载力计算： 150 4.212i H kPa n H === ， 3200266.712i V == 4.211266.763.512H V ==<<Q即 i V 与i H 合力 与i V 的夹角小于5o∴单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。

KN 905218102Quk Ra ===计算书一、设计资料学号：20180802258 柱尺寸：450mm ×600mm 水平力Hk ：500kN 竖向力F ：7500+100×8=8300kN 弯矩M ：950-25×5=825KN ·m表3-2 岩土设计参数表二、选择端桩持力层、承台埋深根据表地质条件，以粉细砂层为桩尖持力层，采用预装混凝土方桩，桩长L=20m ,截面尺寸为500mm ×500mm ，桩尖进入粉细砂层为5.4m 。

桩身材料：混凝土C30级，2/3.14mm N f c =；钢筋：三级钢，2/360'mm N f f y ==。

承台采用C25混凝土，22/27.1;/9.11mm N f mm N f t c ==，承台底面埋深m d 0.2=。

三、确定单桩极限承载力标准值桩的极限测阻力标准值，按表3-2取值四、单桩坚向承载力特征值：kN K Q R uk a 9782/1956/=== 为端承型桩，不考虑承台作用水平承载力特征值：oa x ha X V a 75.0= R 3EI 51EI mb a 1=2b W I 000=6bh 20=W 00.85EcI = EI 1956KN Quk 0.50.52400465.45.3423.8203.5560.54 Qpk Qsk Quk AP qpk qsikli up Qpk Qsk Quk =⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=+=+∑=+=）（已知bxh=500mm ×500mm ，X Oa 一般取10mm 因为是矩形截面，b=500mm ＜1m ，所以b 0=1.5b+0.5=1.25m ，地基土横向抗力系数的比例系数m=6.0MN/m 4=6.0×103KN/m 4,E C =3.0×107KN/m 2把已知数据代入公式得：因为ah=7.035＞4，所以ah=4 V 0x =0.940五、确定桩数和承台尺寸9.797883001.105.1n =⨯⨯=≥ak G e R F ζζ初选取n=12根六、初定承台尺寸桩距取m s m d s 2,25.044==⨯=≥取mm a 5225.02b :7235.02:=⨯+⨯==⨯+⨯=承台短边承台长边承台埋深d=2m ，承台高度h=1.5，桩顶深入承台50mm 钢筋保护层70mm ，则承台有效高度为m h 415.1035.0050.05.10=--=m3021.060.50.526bh 20=⨯==W m 4301.021.250.0212b W I 000=⨯==m 331500100.0133.00.85 0.85EcI = EI 470=⨯⨯⨯=0.469513315001061.25351EI mb a 1=⨯⨯==7.035150.469ah =⨯=KN EI 123.270.010.940.4690.0052288000000.753=X Vx a 75.0= R oa 3ha =⨯⨯⨯⨯m 40520.0500.53121bh 3121I =⨯==。

目录一．设计任务书………………………………………………………二．设计资料……………………………………………………………………三．设计内容……………………………………………………………………四．桩基承载力验算……………………………………………………………五．桩沉降验算………………………………………………………………六．桩结构强度计算和配筋…………………………………………………七．承台设计验算………………………………………………………………八．联系梁设计计算…………………………………………………………………………《基础工程》课程设计任务书（一）设计题目某钢筋混凝土框架结构建筑，采用柱下独立承台桩基础，首层柱网布置及上部结构传至柱底的荷载相应标准组合值如图所示，试设计该基础。

（二）设计资料（1）工程地质条件由地表向下土层分布及土层性质如下：①杂填土：厚1.5m，重度为16kN/m3。

②深灰色淤泥质土，厚4.2m，重度为16.9 kN/m3，流塑～软塑状，含少量有机质，压缩模量为3MPa，f ak＝45kPa；③灰白色粘土：厚2.1m，重度为18.1kN/m3，压缩模量为5.0MPa，液性指数为0.85，f ak＝95kPa；④黄色粉质粘土：厚1.8m，重度为18.8kN/m3，压缩模量为8.0MPa，液性指数为0.70，f ak＝130kPa；⑤黄褐色粉质粘土：厚8.5m，重度19.2kN/m3，硬可塑状，液性指数为0.45，f ak＝220kPa，压缩模量为9.2MPa；⑥中砂土：勘探未钻穿，重度20.1kN/m3，中密到密实状态，f ak＝245kPa，压缩模量为20.0MPa；地下水位位于地表下1.5m处。

（2）给定参数所有柱截面尺寸均为500mm×500mm；相应标准组合，上部结构传至底层柱底的荷载见图。

相应于荷载效应基本组合时，近似取荷载效应标准组合值的1.35倍。

假设竖向荷载效应准永久组合值为荷载效应标准组合值的0.95倍。

桩基设计例题某大城市中心城区旧城区改造工程中，拟建一栋16层高、内筒外框楼房。

建筑物对差异沉降没有特殊要求。

舱底位于拆迁区的居中部位。

场地底层层位稳定，底层剖面和桩基设计参数指标如下表。

已知荷载效应标准组合条件下，作用于承台顶面的竖向荷载F =5800kN ，x M =180kN •m ，y M =680 kN •m 。

荷载效应基本组合条件下，作用于承台顶面的竖向荷载F =7830kN ，x M =2430kN •m ，y M =918 kN •m 。

试设计柱下独立承台桩基础。

设计：按规定确定桩基设计等级为乙级 第一步：桩型选择与桩长确定 （一）选择桩型1. 对人工挖孔灌注桩：由于粘土层厚度3.5m ，不足以作为16层建筑物的持力层，以卵石维持理想鞥，深度大26m 以上，又因为卵石层透水性强，地下水位高，，故不予采用。

2. 对沉管灌注桩：承载力较高的卵石层的埋深超过26m ，当地施工机械无法施打。

若以埋深较浅粉质粘土为持力层，单桩承载力在240-40kPa ，对16层的建筑，需要基桩数量较多，布桩密度会很大，不予采用。

3. 对冲孔灌注桩：当地缺乏反循环清渣设备，桩底沉渣得不到保证，极大影响成桩质量，不予采用。

4. 对底层分布和当地施工经验，决定采用混泥土预制桩。

预制桩边长为400mm 的方桩，桩端进入卵石层0.5m 。

（二）确定桩长初选承台埋深d=2m ，桩顶入承台50mm （规范4.2.4条第1款：桩嵌入承台的长度对中等直径桩不宜小于50mm ，对大直径桩不宜小于100mm 。

），桩端全断面进入卵石层50mm （依据规范）3.3.3第5款（第8页）对于碎石土桩基全断面进入层不宜小于1d （边长或直径）.桩长设计取值，（1）桩嵌入承台长度为0.05m ；（2）穿过土层的长度为(3-2)+10.4+3.5+9.3=24.2m ；（3）进入持力层长度为0.05m （大于1.0d=40mm ）；（4）锥形桩尖长为0.5m 。