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1、1. 设计资料1.1上部结构资料某教学实验楼，上部结构为7层框架，其框架主梁、次梁均为现 浇整体式，混凝土强度等级C30o底层层高3.4m (局部10m,内有10t 桥式吊车，其余层高3.3m，底层柱网平面布置及柱底荷载如图2所 示。1.2建筑物场地资料(1) 拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物平面位置如图 1所示建筑物*L_20 156|13小河:L建筑物O/实验楼道路 单位：m图1建筑物平面位置示意图(2) 建筑场地位于非地震区，不考虑地震影响。场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1m，根据已有分析资料，该场地地下水对混凝土无腐蚀作用。(3) 建筑地基的土层分布情况及各土层物理
2、、力学指标见表1o表1地基各土层物理、力学指标表1地基各土层物理、力学指标土层编号土层 名 称层底埋深（m）层厚（m）天然重度（kN/m）预应力管桩承载力特征值钻孔灌注桩承载力特征值压缩模量（MPa）地基承载 力 （kPa）Qs1a（kPa）Qpa（kPa）qsia（kPa）qpa（kPa）1杂填土1.51.515.52灰褐色粉质 粘 土9.88.317.313125.41103灰 褐 色 淤泥 质 粘 土21.812.016.2873.2504黄 褐 色 粉 土 夹 粉 质 粘 土27.15.318.33011002460011.01485灰- 绿 色 粉 质粘 土27.118.935250
3、03220008.2198柱号轴力(kN)弯矩(kNm)剪力(kN)18254725142. 选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1选择桩型根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。采用预应力高强混凝土薄壁管桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务。桩截面尺寸选用：D=500mm，壁厚t=50mm。混凝土强度C30。考虑承台埋深1.5山，以4层黄褐色粉土夹粉质粘土为持力层， 桩端进入持力层深度2倍桩径即0.6m，桩顶嵌入承台0.1m。这时桩 端一下持力层厚度大于4倍桩径，满足要求。3. 确定单桩承载力特征值初步设计时，单桩竖向承载力特征值估算Ra = qpa
4、+,=1600 x 3.14 x 0.252 + 3.14 x 0.5 x (12 x 8.3 + 7 x 12 + 24 x 0.6 = 429kN作施工图设计时，根据单桩竖向静荷载试验，得到单桩竖向承载力 特征值R = 429kN4. 确定桩数、桩位布置、拟定承台底面尺寸先不计承台及承台上覆土重及偏心荷载估算桩的数量n M = 2547 = 5.94 取桩数 n=6 根R 429为进一步减轻挤土效应，软土中桩距取4倍径，即2m，桩的布置如图，承台尺寸5m x 3m x 1m，满足构造要求。承台及上覆重度取20 kN/m3，则G = 20 x 5 x 3 x 1.5 = 450kN Kn F
5、kMGX1.2 R yk_imax x 2i现在按偏心受荷，验算桩数2547 + 450 uc/ =5.861.2 x 429 -三4 x 22取n=6是合理的5. 确定复合基桩竖向承载力设计值该桩属于非端承桩，并n3，承台底面下并非欠固结土、新填土等, 故承台底面不会与土脱离，所以宜考虑桩群土承台的相互作用效应， 按复合基桩计算竖向承载力设计值5.1六桩承台承载力计算承台净面积 A =5 x 3 - 4 x 3.14 x 0.252 = 14.2m 2承台底地基土极限阻力标准值q = 2 fk = 2 x 110 = 220kPa6桩顶作用验算荷载取 A 柱的 n 组合：F=2547kN ,
6、M=25 kN m，Q=14kN承台高度1m等厚，荷载作用于承台顶面。建筑物的重要性系数人=1.0作用在承台底型心外的竖向力有F,G，但是G的分项系数取1.2F+G= 2547 + 5 x 3 x 1.5 x 20 x 1.2 = 3087 kN作用在承台底型心处的弯矩 M = 25 +14x 1.2 = 41.8kN m桩顶受力计算如下:F + G M x yNmaxNmin些 + 4L8 x 0.75 = 528kN64 x 0.7523087 41.8 x 0.75=501kN4 x 0.752 +、 maxn y 2iF + G M x y max y2 iv F + G 3087N
7、= 515kNn 6满足要求y 0 N = 528kN 1.2R=1025 kNy 0N = 515kN R = 854.2kN7. 桩基承降验算8. 桩身结构设计计算9. 承台设计 9.1桩承台抗弯验算承台抗弯计算截面位于柱边，桩的竖向力设计值N计算时应扣除i承台上覆土自重。承台右侧第1列桩的竖向力值N1为“F M x2547 25 x 2N = + i =+= 428kN1 n 乙 x244 x 22承台中间第2列桩的竖向力值N为承台左侧第3列桩的竖向力值N3为F M x 2547 25 x 2N3 = 一一乎k i = 421kNn 乙 x 264 x 22柱边计算截面弯矩 M =ZNx
8、 = 2x428x 1.75 = 1498kNM =N y = 3x421 x0.75 = 947kN沿X轴，y轴方向配筋都可计算设承台混凝土强度等级为C25,轴心抗压强度设计值f广11.9MPa， 保护层厚度0.1m，钢筋为HRB335,强度设计值fy = 300MPa，承 台有效高度h = 1.1m，承台截面宽度b=2m。根据混凝土结构设 0计规范，有沿X轴方向配筋 b=3m则xM a f bx(h 2)1498 1 x 11.9 x 1000 x 3x(0.9 - X)2得到受压区高度x =0.048m钢筋截面积 A =f = 1 x W x 3 x 0.048 = 5712mm2 s
9、f300y选配 80 32 200沿Y轴方向配筋b=5m,则Mx a f bx(h - X)947=1 x 11.9x 1000x5xx (0.9-0.5x)X=0.018A =f = 1 x W x 5 x 0.018 = 3570mm2 s f300y9.2承台抗冲切验算4500的周桩按周长等效为边长400mm的方桩，包括柱冲切、角桩冲切a.柱冲切F F = 2547kNl满足要求b.角桩冲切N P (c + %) + P (c + %) P fhl1 x c 2 21 y 1 2 ph t oN扣除承台和其上覆土自重后角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值；人,人 角桩冲跨比，其
10、值满足0.21.0，X = 1,入=*y ；1 x 1 y1 x h1 y hooP ,P 角桩冲切系数；c,c -从角桩内边缘至承台外边缘距离；a,匕-从承台底角桩内边缘引45。冲切线于承台底面或承台变 阶处相交点至角桩内边缘的水平距离。入 1x=aix/h0=1.67 1取 1p 1x=0.56/(入 1x+0.2)=0.56/(1+0.2)=0.467入 =a/h0=0.55/0.9=0.6p ：=0.56/(入 1y+0.2)= =0.56/(0.gt6+0.2)=0.79.3承台抗剪切验算抗剪切验算时，圆桩按周长等效为方桩(同抗冲切验算)。入 x= ax/ h0=1.55/0.9=1
11、.67p X=1.75/(A x+1.0)= 1.75/ (1.67+1.0) =0.66p hs=(0.8/h0)1/4=(0.8/0.9)1/4=0.97p h：P xftb0 h0=0.97X0.66X1.27X1000X3X0.9=2195kNV=2X428=856kN 满足要求。入=a/h0=0.55/0.9=0.6p y=1.75/(A +1.0)=1.09p hsp ftb0 h：=0.82X 1.09X 1.27X 1000X5X0.9=5108kNV=3X425=1275kN 满足要求。9.4承台局部受压承载力验算由于承台混凝土强度等级低于柱及桩的混凝土强度等级，需要混凝土结构设计规范验算承台局部受压承载力。柱子边长500mm x500mm，柱混凝土强度等级C30.F 1.35PP fAll c c lnF-局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值；lA七-混凝土局部受压时的强度提高系数，七=；if -混凝土轴心、抗压强度设计值，f = 11.9N/mm2；P -混凝土强度影响系数，混凝土强度不超过C50时=1.0 ；混凝土强度为C80时，p = 0.8，其间线性内插;A-混凝土局部受压面积；A -混凝土局部受压的计算底面积；bA 混凝土局部受压净面积。A广 0.5 x 0.5 = 0.25m2， A(0.5 x 3)2
