柱下独立承台桩基础知识设计

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是一种常用的桩基础形式，适用于柱子位于土层较深或土层较松软时的情况。

该类型的基础通过钢筋混凝土承台将柱子的荷载分散到多个桩上，从而提高承载能力。

下面将详细介绍柱下独立承台钢筋混凝土桩基础的设计及施工要点。

一、基础设计1.土壤力学参数的确定在进行柱下独立承台钢筋混凝土桩基础设计之前，需要先确定土壤力学参数。

通过地质勘察和实验室试验，获取土壤的抗剪强度、承载力和压缩模量等参数。

2.桩基础尺寸的确定桩基础的尺寸包括桩径和桩长。

根据土壤力学参数和工程要求，结合桩身的承载能力和抗倾覆能力，确定适当的桩径和桩长。

3.桩基础的承载力计算根据桩身的荷载传递机制，可以通过以下公式计算柱下独立承台钢筋混凝土桩基础的承载力：P=∑(Qc+Qt)+Qs+Qw-Qr其中，P为桩基础的承载力；Qc为柱子自重；Qt为柱子的其他荷载；Qs为桩身的沉降荷载；Qw为桩身的侧向摩擦力；Qr为桩身的抗拔力。

4.承台设计根据柱子的尺寸和荷载，设计合适的承台。

承台的尺寸应足够大，以保证荷载能够均匀分布到每个桩上。

同时，承台的厚度和钢筋配筋应满足抗弯和抗剪的要求。

5.桩身设计根据桩身的荷载和受力特点，设计合适的钢筋配筋。

桩身的钢筋应具有足够的强度和刚度，使其能够承受桩身的荷载，并保证桩身的稳定性和抗倾覆能力。

二、基础施工要点1.桩基础的施工方法2.基础施工过程中的质量控制在施工过程中，需要严格控制基础的施工质量，特别是钢筋的质量和混凝土的浇筑质量。

钢筋的焊接和连接应符合相关标准和规范，并进行质量检测。

混凝土的配合比应根据设计要求进行调整，并进行拌和试验和浇筑试块的强度检测。

3.基础的施工过程监控在施工过程中，需要对基础的施工过程进行监控，包括钢筋的布置、混凝土的浇筑和养护过程。

通过监控，及时发现和解决施工过程中的问题，确保基础施工的质量和安全。

通过上述基础设计和施工要点，可以合理设计和施工柱下独立承台钢筋混凝土桩基础。

目 录1 柱下独立基础课程设计 (3)1.1设计资料 (3)1.1.1地形 ...................................................................................................................... 3 1.1.2工程地质条件 .................................................................................................... 3 1.1.3岩土设计参数 .................................................................................................... 3 1.1.4水文地质条件 .................................................................................................... 4 1.1.5上部结构材料 .................................................................................................... 4 1.1.6材料 ...................................................................................................................... 4 1.1.7本人设计资料 .................................................................................................... 4 1.2独立基础设计 (5)1.2.1选择基础材料 .................................................................................................... 5 1.2.2选择基础埋置深度 ........................................................................................... 5 1.2.3求地基承载力特征值af (6)1.2.4初步选择基底尺寸 (6)土层编号土的名称重度γ3mKN孔隙比e液性指数I l粘聚力cKPa内摩擦角ϕ0()压缩模量(pa)s E M标准贯入锤击数N承载力特征值()ak f kPa① 杂填土 18 -- -- -- -- -- -- -- ② 粉质粘土 20 0.65 0.84 34 13 7.5 6 130 ③黏土19.40.580.7825238.211180④细砂21 0.62 -- -- 30 11.6 16 240⑤强风22 -- -- -- -- 18 22 300化砂质泥岩1 柱下独立基础课程设计1.1设计资料1.1.1地形拟建建筑地形平整1.1.2工程地质条件自上而下土层依次如下：①号土层：杂填土，层厚0.5m 含部分建筑垃圾。

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。

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：f y＝310MPa 4、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＝310MPa4）、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)586.7p ScyR kNff A A ϕ''=+=⨯⨯⨯+⨯= 2）、根据地基基础规范公式计算： 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)8805pa kPa 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)307.2p ippasia 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 RR ==⨯=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：()()max max min2240050 1.5 1.5297.960.5 1.5iF G nMx Nx+⨯⨯+=±=±=⨯⨯∑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。

杯型基础
式子（2.7.2）确定基础底面积A （2）选择基础底面宽度b A/b即为另一边长l 偏心受压基础的设计 （1）按轴心受压基础初步估算底面面积 （2）计算基础底面内力 （3）计算基础压力值 （4）验算地基承载力
2、基础高度的验算
验算的原因 基础在承受柱传来的荷载时,如果柱的周 边或变阶处的高度不够，将会沿这些界 面产生冲切破坏。 验算时若不满足书上式子（2.7.9），应 增大基础高度，并重新进行验算，直至 满足为止。当基础底面落在从柱边或变 阶处向外扩散的45度线以内时，不必验 算该处的基础高度。
4、基础配筋构造要求
（1）基础采用混泥土强度等级不应低于C20；垫层混泥土强度等 级应为C10 （2）垫层的厚度一般为100mm，不宜小于70mm （3）垫层四周应伸出基础100mm （4）钢筋宜采用HRB400，HRB335级或HPB300级 （5）基础底板受力钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm， 也不宜小于100mm。短边方向的钢筋应置于长边方向的钢筋之上 （6）当有垫层时，钢筋保护层的厚度不应小于40mm；无垫层时不 应小于70mm (7)当柱下钢筋混凝土独立基础的边长大于或等于2.5m，底边的受 力钢筋长度可取边长的0.9倍，并宜交错布置 （8）当柱为轴心受压或小偏心受压且t/h2>=0.65时，或大偏心受 压且t/h2>=0.75时，杯壁可不置筋;当柱为轴心受压或小偏心受压 且0.5<=t/h2<=0.65时，杯壁可按书上148页表2.7.1构造配筋；其 它情况应按计算配筋
柱下独立基础的设计
组长： 组员：
主要内容 1、基础底面尺寸的确定 2、基础高度的验算 3、基础底板配筋计算 4、基础配筋构造要求
基础的分类
（1）按使用的材料分为：灰土基础、砖基础、毛石 基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础。 （2）按埋置深度可分为：浅基础、深基础。埋置深 度不超过5M者称为浅基础，大于5M者称为深基础。 （3）按受力性能可分为：刚性基础和柔性基础。 （4）按构造形式可分为条形基础、独立基础、满堂 基础和桩基础。

凭当地经验确定
承载力特征值的修正：
f a f a k b b 3 d m d 0 . 5
3.3 钢筋混凝土独立基础设计
一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸 设计时，先选定埋深d并初步选择基底尺寸，求
得持力层承载力设计值fa ，在按下列条件验算并调整
尺寸直至满足设计要求。 1、对于中心受压基础：
（条形）
fa Gd
注意： d为基础平均埋深。
3.2 地基承载力的确定
1、地基承载力： 地基在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要 求时的承载能力。
2、地基承载力的确定方法： a、根据《规范》表格确定； b、按静载荷试验方法确定； c、根据土的强度理论计算确定； d、根据相邻条件相似的建筑物经验确定。
按地基载荷试验确定地基的承载力特征值： 在现场通过一定尺寸的载荷板对扰动较
少的浅部地基土体直接加荷，所测得的成 果一般能反映相当于1~2倍载荷板宽度的 深度以内土体的平均性质。
0
p
s
按载荷试验成果确定 地基承载力特征值
承载力特征值的确定：
1.当p~s曲线上有比例界限
时，取该比例界限所对应的荷载值； 2.当极限荷载小于对应比例界限的荷载
值的2倍时，取极限荷载值的一半； 3.当不能按上述二点确定时，如压板面
合理选择地基持力层。另外，选择基础 埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态。 （渗流力、浮托力）
四、相邻建筑物的基础埋深 当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基
础埋深不宜大于原有建筑物的基础埋深。 当埋深大于原有建筑物的基础埋深时，
两基础之间应保持一定净距，其数值应根 据原有建筑物荷载大小、基础型式和土质 情况而定。
第三章 柱下独立基础设计
地基基础设计必须根据建筑物的用途 和安全等级、平面布置和上部结构类型， 充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合 施工条件以及工期、造价等各方面要求， 合理选择地基基础方案，因地制宜、精心 Hale Waihona Puke 计，以保证建筑物的安全和正常使用。

(二) 端承桩
14
5、按直径大小分—一般直径桩、微桩、大直径桩 微桩（树根桩）—d<250mm，多用于地基加 固、托换 大直径桩— d>800mm，往往是端承，一柱一 桩，人工挖孔 一般直径桩—(250<d<800mm)
15
§ 3.1 预制桩施工
预制桩包括混凝土预制桩、钢桩两种。
混凝土预制桩常用的有钢筋混凝土实心方桩、预应力混 凝土空心管桩。
类型 （常用）：
多功能桩架（沿轨道行驶的） ：机动适应性好；大、装拆运麻烦。
履带式桩架（装在履带底盘上） ：移动方便，适用范围广。
步履式桩架：移动方便，稳定性好,适应性强。
2024/6/13
32
2024/6/13
履带式桩架
多功能桩架
33
动力装置
打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定 的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机； 当选用 蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘。
桩基古已应用。上海龙华塔，7 层，40.4m, 相当于13层楼高, 初建于三国东吴时代 (AD220280), 重建于宋代AD977年, 用 木桩, 桩周用灰土防腐，是软基 上建高层的范例。
6
二、桩的类型 高承台桩基
按承台与地面相对位置分 低承台桩基
竖直桩 按桩轴线方向分 斜桩
叉桩
7
二、桩的类型
桩基工程
一、桩基及其作用 桩基构成：桩+承台 （可为独立、条形、筏、箱）
有高、低两种，前者用于桥梁、码头，后者 用于建筑桩基
1
荷载传递路径：
上部结构 承台 桩 地基
桩的作用： （1）将荷载传至硬土层（图4-1a），或分配到较大 的深度范围 （图4-1b），以提高承载力。

柱下独基及承台设计方法
基础的作用是将上部结构所承受的各种作用传递到地基上。 基础工程是隐蔽工程。
基础类型：独立基础、柱下条形基础、十字交叉基础、伐板 基础、箱形基础和桩基础
基础选型应考虑的主要因素:（1）上部结构的结构形式、层 数、荷载的大小、结构的重要性；（ 2）工程地质条件、水文条 件、施工条件、周围环境等综合因素。
还要考虑：
桩顶与承台的联结。
桩顶主筋与承台的锚固
承台之间的连接。
计算简图
1.计算步骤：
1）按轴压计算公式(D+L)初步确定基础底面面积； 2）考虑偏心影响，将初定基底面积扩大10％～40%； 3）确定基底边长比值 l / b=1.5～2.0； 4）计算基础底面边缘最大和最小压应力； 5）按地基承载力验算公式进行验算。
2.基础高度确定
根据柱与基础交接处混凝土抗冲切承载力要求确定。
基础设计应考虑的主要因素:（1）地基的承载能力与变形； （2）基础本身的安全性、耐久性。
柱下独立基础设计
一、基础形式 杯形基础、高杯基础
两种：锥形、阶梯形。
二、基础的主要尺寸 基础底面尺寸、基础高度、外形尺寸等
三、设计内容
1. 按地基承载力确定基础底面尺寸； 2. 按混凝土冲切、剪切强度确定基础高度和变阶处高 度； 3. 按基础受弯承载力计算板底配筋； 4. 构造处理及施工图绘制
Nl
1x
c2
a1y 2
1y c1
a1x 2
hp
ft h0
1x
0.56
1x 0.2
1y
0.56
1y 0.2
角桩的冲切计算
三桩三角形承台可按下列公式验算
底部角桩
:
Nl

基础工程桩基础设计计算书一 .设计任务1.1工程设计概况某城市新区拟建一栋15层框架结构的办公楼, 其场地位于临街地块居中部位, 无其它邻近建筑物, 地层层位稳定, 场地地质剖面及桩基计算指标见工程地质资料。

试设计柱下独立承台桩基础。

（1）地基基础设计等级为乙级；（3）柱的截面尺寸为: 450mm×600mm；（4）承台底面埋深: d=2.0m（也可自行按规范要求选定）；（5）根据地质资料以及上部荷载情况, 自行选择桩型、桩径和桩长；（6）桩基沉降量容许值: [s]= 200mm或查相关规范确定；（7）桩的类型: 预制桩或者灌注桩（自行斟酌设定）；（8）沉桩方式: 静压或者打入（自行斟酌设定）。

（9）方案要求尽量先选择以粉质粘土为持力层, 若不满足要求, 再行选择卵石或岩石层作为持力层, 并作简要对比说明。

1.2荷载情况已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合: 轴力F=7900kN, 弯矩Mx=160kN·m, My=710kN。

（其中, Mx、My分别为沿柱截面短边和长边方向作用）1.3工程地质资料建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同, 自上而下划分为5层, 地质剖面与桩基计算指标见表1, 勘察期间测得地下水水位埋深为2.2m。

地下水水质分析结果表明, 本场地地下水无腐蚀性。

1.4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）若必要, 进行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；表1 地质剖面与桩基计算指标1.5建议的设计步骤及涵盖内容（1）列出设计资料（包括上部结构资料、建筑场地资料）；（2）选择桩型、桩端持力层和承台埋深；（3）确定单桩机选承载力标准值；（4）确定桩数和承载底面尺寸； （5）确定群桩竖向承载力设计值； （6）桩基中单桩荷载验算；（7）桩基软弱下卧层和沉降验算（若不须验算桩基软弱下卧层沉降, 建议另行设定条件自行练习）；（8）承台设计（包括柱对承台以及角桩对承台的冲切计算、承台斜截面抗剪验算及承台配筋等）。

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。

文章编号:100926825(2007)0820103202柱下独立基础连系梁设计吴　伟摘　要:对柱下独立基础连系梁的功能进行了分析,在考虑基础的水平移位、地基不均匀沉降和基础转动的情况下,在此基础上提出了连系梁的设计建议,以供工程设计人员参考借鉴。

关键词:连系梁,功能,内力,独立基础中图分类号:TU471.11文献标识码:A 在工程实践中,经常遇到这样的情况,柱下独立基础是否应沿双向设置连系梁、连系梁的截面配筋如何设计?对这样的问题现行规范都或多或少地有所涉及,但很不具体,目前也很少有文献对此论述。

连系梁的盲目设计可能会造成结构的不安全或不经济,文中试图讨论连系梁的设计问题,供工程设计人员参考。

1　连系梁功能分析柱下独立基础之间的连系梁在结构中起着举足轻重的作用,是联系上部结构与地基的重要构件,协助基础将上部结构的各种作用顺利地传递到地基中去。

因此,连系梁主要有如下的功能: 1)传递竖向荷载。

当连系梁兼作基础梁、承托上部墙体的重量时,连系梁将所承担的竖向荷载传给基础。

2)传递水平作用。

建筑物、尤其是高层建筑都承受较大的风荷载、地震荷载等水平作用,连系梁将柱底巨大的水平剪力的一部分进行再分配,通过拉结作用将水平剪力传给邻近的基础或筏板,使各基础在水平荷载作用下的水平位移大致相等,防止个别基础因水平承载力不足而出现过大的水平位移。

传递水平作用是连系梁的重要功能,尤其是对高层建筑和有抗震设防建筑的柱下单桩基础、柱下单排桩基础、地基主要受力层有较弱层或严重不均匀土层的基础。

3)分担柱底弯矩。

当连系梁相对于柱和基础有足够的抗弯刚度时,它能分担一部分柱底弯矩,减小基础的转动变形,保证内力分析时柱底嵌固的力学模型。

4)调整不均匀沉降。

连系梁对基础之间的不均匀沉降有一定的调节能力,其调节能力的大小取决于连系梁的刚度,如果连系梁的跨度很大,线刚度(EI/l)很小,则调整不均匀沉降的能力较弱。

以上四项功能中,传递竖向荷载是可以作定量分析的,关于基础梁设计的文献也较多,传递水平作用的功能是最主要的也是最有效的,分担柱底弯矩和调整不均匀沉降的能力都较弱,后三项功能的连系梁目前还没有定量的计算方法。

桩基础设计实例某城市中心区旧城改造工程中，拟建一幢18层框剪结构住宅楼。

场地地层稳定，典型地质剖面图及桩基计算指标见表8-5。

柱的矩形截面边长为400mm ×500mm ，相应于荷载效应标准组合时作用于柱底的荷载为：5840=k F kN ，180=xk M kN ·m ，550=yk M kN ·m ，120=xk H kN 。

承台混凝土强度等级取C30，配置HRB400级钢筋，试设计柱下独立承台桩基础。

表8-5 地质剖面与桩基计算指标解：（1）桩型的选择与桩长的确定人工挖孔桩：卵石以上无合适的持力层。

以卵石为持力层时，开挖深度达26m 以上，当地缺少施工经验，且地下水丰富，故不予采用。

沉管灌注桩：卵石层埋深超过26m ，现有施工机械难以沉管。

以粉质粘土作为持力层，单桩承载力仅240~340 kN ，对16层建筑物而言，必然布桩密度过大，无法采用。

对钻（冲）孔灌注桩，按当地经验，单位承载力的造价必然很高，且质量控制困难，场地污染严重，故不予采用。

经论证，决定采用PHC400-95-A （直径400mm 、壁厚95mm 、A 型预应力高强混凝土管桩），十字型桩尖。

由于该工程位于城市中心区，故采用静力法压桩。

初选承台埋深d =2m 。

桩顶嵌入承台0.05m ，桩底进入卵石层≥1.0m ，则总桩长L=0.05+1.0+10.4+3.5+9.3+1.0≈25.3m 。

（2）确定单桩竖向承载力 ①按地质报告参数预估∑+=i sia P p pa a L q u A q R()4596910.1803.9105.3304.1061254.044.055002+=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯+⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=ππ =1150kN②按当地相同条件静载试验成果u Q 的范围值为2600 ~3000kN 之间，则 1500~13002/==u a Q R kN ，经分析比较，确定采用13502/==u a Q R kN 。

桩基础的设计应符合安全、合理合经济的要求。
当天然地基不能满足建筑物、构筑物承载力或沉降要求时， 一般可提出桩基础、地基加固方案进行比较。当天然地基承载 能力已基本满足或差不多而地基沉降偏大时，也可考虑在地基 中设置部分桩，成为一种沉降控制桩基础，此时，需按控制 沉降进行桩基础设计。
对桩和承台来说，应有足够的强度、刚度合耐久性。
1x = 0.56 1x + 0.2
1y = 0.56 1y + 0.2
（a）锥形承台； (b)阶形承台 四桩以上（含四桩）承台角桩冲切计算示意
（2）三桩三角形承台可按下列公式计算受角桩冲切的承载力 ：
底部角桩：
( ) N l
11
2c1 + a11
hp tg
1
2
f tho
0.56
11 = 11 + 0.2
向设置联系梁。
4） 联系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高。联系梁 宽度不宜小于250mm，其高度可取承台中心距的 1/10~1/15，且不宜小于400mm。
5） 联系梁配筋应按计算确定，梁上下部配筋不宜小 于2根直径12mm钢筋；位于同一轴线上的联系梁纵 筋宜通长配置。
承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙应灌 注素混凝土，或采用灰土、级配砂石、压实 性较好的素土分层夯实，其压实系数不宜小 于0.94。
5、验算作用于单桩的荷载，若不符合要求，需调整平面布置与承台 尺寸再进行验算，直至满足要求。
6、验算群桩承载力和变形，若不符合要求则返回第4步修正设计，直 至满足要求。
7、桩身结构设计和计算。 8、承台设计和计算。 9、绘制桩位、桩身结构和承台结构施工图，编制设计说明。
2 桩型和持力层的选择
一、桩型、截面和桩长选择原则

桩基础课程设计灌注桩基础课程设计一、设计资料（1）设计题号C -6，设计轴号○C （○A 轴、○B 轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数）。

（2）柱底荷载效应标准组合值如下○A 轴荷载：N k 165V m kN 275M kN 2310F k k k =•==；； ○B 轴荷载：N k 162V m kN 231M kN 2690F k k k =•==；； ○C 轴荷载：N k 153V m kN 238M kN 2970F kk k =•==；； （3）柱底荷载效应基本组合值如下○A 轴荷载：N k 204V m kN 286M kN 2910F k k k =•==；； ○B 轴荷载：N k 188V m kN 251M kN 3790F k k k =•==；； ○C 轴荷载：N k 196V m kN 266M kN 3430F kk k =•==；； （4）工程地质条件①号土层：素填土，层厚1.6m ，稍湿，松散，承载力特征值ak f =70kPa 。

②号土层：淤泥质土，层厚3.2m ，流塑，承载力特征值ak f =60kPa 。

③号土层：粉砂，层厚6.6m ，稍密，承载力特征值ak f =140kPa 。

④号土层：粉质粘土，层厚4.2m ，湿，可塑，承载力特征值ak f =165kPa 。

⑤号土层：，粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值ak f =230kPa 。

（5）水文地质条件地下水位于地表下3.5m ，对混凝土结构无腐蚀性。

（6）场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度为7级，场地内无可液化砂土、粉土。

（7）上部结构资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长30m ，宽9.6m 。

室外地坪高同自然地面，室内外高差450mm ，柱截面尺寸400mm ×400mm ，横向承重，柱网布置图如下：二、灌注桩基设计建筑物基础设计方案采用混凝土沉管灌注桩，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。

10
灌注桩—钻孔、放钢筋笼、浇砼。尺寸灵活，还可扩头，配筋率可以小 ，但现场脏，质量难保证，如断桩、缩颈、露筋、清底不充分等。
11
3、按设置效应分 —是否挤土
例上海某电话局机务大楼，打桩使周边房屋破坏， 赔40万。解决方法：挖地沟、合理安排打桩顺序。
挤土桩—打入或压入，预制桩或沉管灌注桩。挤土使土密实，但打入有噪声， 挤土会发生漂桩，还会破坏周边设施
(二) 端承桩
14
5、按直径大小分—一般直径桩、微桩、大直径桩 微桩（树根桩）—d<250mm，多用于地基加固、托换 大直径桩— d>800mm，往往是端承，一柱一桩，人工挖孔
一般直径桩—(250<d<800mm)
15
§ 3.1 预制桩施工
预制桩包括混凝土预制桩、钢桩两种。
混凝土预制桩常用的有钢筋混凝土实心方桩、预应力混凝土空心管桩。 钢桩有钢管桩、H型钢桩、其他异性钢桩。
（1）打桩机械
打桩机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三个部分。
➢桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具； ➢桩架的作用是将桩吊到打桩位置，并在打桩过程中引导桩的方向，保证桩锤能沿要求的方向
冲击；
➢动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备。
10/8/2020
22
10/8/2020
23
施工中常见的桩锤有落锤、蒸汽锤（单动汽锤、双动汽锤）、柴油汽锤、振动桩锤和液压锤。
3. 预制桩堆放
堆放地点应平整坚实，排水通畅； 垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上； 堆放层数不宜过多，一般不宜超过4层； 避免二次搬运。
10/8/2020
21
预制桩沉桩——锤击沉桩的施工方法
锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度间施工有所限制。

土力学课程设计姓名：学号：班级：二级学院：指导老师：地基基础课程设计任务书[工程概况]某城市新区拟建一栋10层钢筋混凝土框架结构的办公楼，长24.0m ，宽9.6m ，其1-5轴的柱底荷载效应标准组合值如下所示。

建筑场地位于临街地块部·位，地势平坦,室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。

柱截面尺寸均为500mm ×500mm ，横向承重，柱网布置图如图1所示。

场地内地层层位稳定，场地地质剖面及桩基计算指标详见工程地质资料，如表1所示。

勘察期间测得地下水水位埋深为2.5m 。

地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。

试按乙级条件设计柱下独立承台桩基础。

柱底荷载效应标准组合值1轴荷载：5417;85.m;60k k k F kN M kN V kN ===。

2轴荷载：5411;160.m;53k k k F kN M kN V kN ===。

3轴荷载：5120;88.m;63k k k F kN M kN V kN ===。

4轴荷载：5300;198.m;82k k k F kN M KN V kN ===。

5轴荷载：5268;140.m;60k k k F kN M kN V kN ===。

图1 框架结构柱网布置图（预制桩基础）--12土木1班工程概况某市新区钢筋混凝土框架结构的办公楼，长24.0米，柱距6米，宽9.6米，室内外地面高差0.45米。

柱截面500×500mm。

建筑场地地质条件见表1。

表1 建筑场地地质条件注：地下水位在天然地面下2.5米处目录地基基础课程设计任务书........................................................................................................ - 0 - 工程概况.................................................................................................................................... - 1 -1.设计资料................................................................................................................................. - 3 -2.选择桩型与桩端持力层、确定桩长和承台埋深................................................................. - 3 -3.确定单桩极限承载力标准值................................................................................................. - 4 -4.确定桩数和承台尺寸............................................................................................................. - 5 -5.桩顶作用效应验算................................................................................................................. - 5 -6.桩基础沉降验算..................................................................................................................... - 6 -6.1 求基底压力和基底附加压力..................................................................................... - 6 -6.2 确定沉降计算深度..................................................................................................... - 6 -6.3 沉降计算..................................................................................................................... - 6 -6.4 确定沉降经验系数..................................................................................................... - 7 - 8 承台设计计算........................................................................................................................ - 9 -8.1承台受冲切承载力验算.............................................................................................. - 9 -8.1.1.柱边冲切........................................................................................................... - 9 -8.1.2角桩向上冲切................................................................................................. - 10 -8.2承台受剪承载力计算................................................................................................ - 10 -8.3承台受弯承载力计算.................................................................................................- 11 - 参考文献...................................................................................................................................- 11 -桩基础课程设计计算书1.设计资料由上结构传至桩基的最大荷载设计值为：N=5268kN ，M=140 kN·m ，V=60kN表1 建筑场地地质条件2.选择桩型与桩端持力层、确定桩长和承台埋深根据表1地质条件，以粉砂土层为桩尖持力层，采用预制混凝土方桩，桩长L=20m ，截面尺寸为500mm 500mm ，桩尖进入粉砂土层为2m 。