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1、辽宁工业大学土木工程专业基础工程课程设计指导书 院 （系）： 土木建筑学院 教 研 室： 结构教研室 指导专业（方向）： 建筑工程 一、 桩基础设计内容桩基础是埋深较大、以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层。桩基础设计内容包括：(1) 确定桩的截面尺寸和长度，确定承台埋深；(2) 单桩配筋设计和计算；(3) 确定桩数和桩的平面布置；(4) 承台结构计算（冲切、受剪和受弯）及设计；(5) 桩基沉降计算(6) 绘制桩及承台施工图。二、 桩基础设计方法（一） 基桩可按下列规定分类1按承载性状分类：1)摩擦型桩：摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷
2、载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计；端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。2)端承型桩：端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计；摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。2按成桩方法分类：1)非挤土桩：干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩；2)部分挤土桩：长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入（静压）预制桩、打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H型钢桩；3)挤土桩：沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩、打入（静压
3、）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。3按桩径（设计直径d）大小分类：1)小直径桩：d 250mm；2)中等直径桩：250mmd800mm；3)大直径桩：d800mm。（二） 桩基设计原则桩基是由桩、土和承台共同组成的基础，应考虑桩、土、承台的共同工作。桩基设计应按变形控制设计。桩基设计应满足的基本条件：(1) 单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值；(2) 桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；(3) 对位于坡地岸边的桩基稳定性验算。（三） 单桩竖向承载力取决于桩身材料的强度和地层的支承力两方面(1) 按桩身材料的强度计算，计算低桩承台桩基的单桩承载力时，按轴心受压杆件计算
4、（纵向弯曲系数为1）公式：(2) 地层的支承力对地基基础设计等级为丙级的建筑，可采用静力触探及标贯试验方法确定。初步设计时，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：(3) 桩的主筋应经计算确定。打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%；静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%；灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%0.65%（小直径桩取大值）。配筋长度：1） 受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应按计算确定。2） 桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土层或液化土层。3） 坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩桩应通长配筋。4） 桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造
5、钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。（四） 桩的平面布置(1) 桩的根数当桩基为轴心受压时，桩数n应按下式计算：(2) 桩的平面布置桩的平面布置可采用对称式、梅花式、行列式和环状排列。布置桩位时，桩的间距（中心距）一般采用34桩径。柱下独立承台布桩方法举例：（五） 承台结构计算和设计 承台的作用是将各桩联成一整体，把上部结构传来的荷载转换、调整分配于各桩。桩基承台分柱下独立承台、柱下或墙下条形承台（梁式承台）、筏板承台和箱形承台。承台应进行受弯、受冲切、受剪切和局部承压承载力计算。1.承台设计内容：1）选择承台材料及强度等级2）几何形状及尺寸3）结构承载力验算4）构造要求2.承台结构计算包括：(1
6、) 受剪计算公式 (2) 冲切计算：包括一种是柱对承台的冲切，一种是角桩对承台的冲切柱对承台冲切冲切系数：冲跨比：l 角桩对承台的冲切多桩矩形承台：冲切系数：冲跨比：l 三桩三角形承台：底部角桩 顶部角桩 (3) 受弯计算：a) 柱下多桩矩形承台柱边或台阶边缘：b) 柱下三桩承台等边三桩承台 等腰三桩承台 (4) 局部受压计算计算公式：（六） 桩基承台的构造1.桩基承台的构造，应满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构要求，尚应符合下列要求：1)独立柱下桩基承台的最小宽度不应小于 500mm，边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于 150mm。对于
7、墙下条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不应小于 75mm。承台的最小厚度不应小于 300mm。2)高层建筑平板式和梁板式筏形承台的最小厚度不应小于 400mm，多层建筑墙下布桩的剪力墙结构筏形承台的最小厚度不应小于 200mm。3)高层建筑箱形承台的构造应符合高层建筑筏形与箱形基础技术规范JGJ6 的规定。2.承台混凝土材料及其强度等级应符合结构混凝土耐久性的要求和抗渗要求。3.承台的钢筋配置应符合下列规定：1)柱下独立桩基承台纵向受力钢筋应通长配置(图 -a)，对四桩以上（含四桩）承台宜按双向均匀布置，对三桩的三角形承台应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围
8、内(图 4.2.3-b)。纵向钢筋锚固长度自边桩内侧（当为圆桩时，应将其直径乘以 0.8 等效为方桩）算起，不应小于 35dg (dg 为钢筋直径)；当不满足时应将纵向 钢筋向上弯折，此时水平段的长度不应小于 25dg，弯折段长度不应小于 10dg。承台纵向受力钢筋的直径不应小于 12mm，间距不应大于 200mm。柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于 0.15%。2)柱下独立两桩承台，应按现行国家标准混凝土结构设计规范（GB 50010）中的深受弯构件配置纵向受拉钢筋、水平及竖向分布钢筋。承台纵向受力钢筋端部的锚固长度及构造应与柱下多桩承台的规定相同。3)条形承台梁的纵向主筋应符合现行国家标
9、准混凝土结构设计规范（GB 50010）关于最小配筋率的规定，主筋直径不应小于 12mm，架立筋直径不应小于 10mm，箍筋直径不应小于 6mm（图 -c）。承台梁端部纵向受力钢筋的锚固长度及构造应与柱下多桩承台的规定相同。4)筏形承台板或箱形承台板在计算中当仅考虑局部弯矩作用时，考虑到整体弯曲的影响，在纵横两个方向的下层钢筋配筋率不宜小于 0.15；上层钢筋应按计算配筋率全部连通。 当筏板的厚度大于 2000mm 时，宜在板厚中间部位设置直径不小于 12mm、间距不大于 300mm 的双向钢筋网。5)承台底面钢筋的混凝土保护层厚度，当有混凝土垫层时，不应小于 50mm，无垫层时不应小于 70
10、mm；此外尚不应小于桩头嵌入承台内的长度。4.桩与承台的连接构造应符合下列规定：1)桩嵌入承台内的长度对中等直径桩不宜小于 50mm；对大直径桩不宜小于 100mm。2)混凝土桩的桩顶纵向主筋应锚入承台内，其锚入长度不宜小于 35 倍纵向主筋直径。对于抗拔桩，桩顶纵向主筋的锚固长度应按现行国家标准混凝土结构设计规范（GB50010）确定。3)对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时可设置承台或将桩与柱直接连接。5.柱与承台的连接构造应符合下列规定：1)对于一柱一桩基础，柱与桩直接连接时，柱纵向主筋锚入桩身内长度不应小于 35 倍纵向主筋直径。2)对于多桩承台，柱纵向主筋应锚入承台不应小于 35 倍纵
11、向主筋直径；当承台高度不满足锚固要求时，竖向锚固长度不应小于20 倍纵向主筋直径，并向柱轴线方向呈 90弯折。3)当有抗震设防要求时，对于一、二级抗震等级的柱，纵向主筋锚固长度应乘以 1.15 的系数；对于三级抗震等级的柱，纵向主筋锚固长度应乘以 1.05 的系数。6.承台与承台之间的连接构造应符合下列规定：1)一柱一桩时，应在桩顶两个主轴方向上设置连系梁。当桩与柱的截面直径之比大于 2 时，可不设连系梁。2)两桩桩基的承台，应在其短向设置连系梁。3)有抗震设防要求的柱下桩基承台，宜沿两个主轴方向设置连系梁。4)连系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高。连系梁宽度不宜小于 250mm，其高度可取承台
12、中心距的 1/101/15，且不宜小于 400mm。5)连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；位于同一轴线上的连系梁纵筋宜通长配置。（七） 桩基沉降计算实体深基础桩底平面处的基底附加应力计算可按下列方式：地基变形计算深度： (1) 考虑扩散作用沉降量：(2) 不考虑扩散作用沉降量：三、 参考资料(1) 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002.(2) 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.北京：中国建筑工业出版社，2008.(3) 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）.北京：中国建筑工业出版社，200
13、2.(4) 建筑结构构造资料集.北京：中国建筑工业出版社，2008.(5) 唐岱新 孙伟民.高等学校建筑工程专业课程设计指导书.北京：中国建筑工业出版社，2000.(6) 华南理工大学 浙江大学.基础工程（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2008.(7) 杨克己等.实用桩基工程.北京：人民交通出版社，2004.四、 附承台结构计算例题五桩桩基承台计算一、设计依据建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002)混凝土结构设计规范 (GB50010-2002)建筑桩基技术规范 (JGJ94-94)二、示意图三、计算信息承台类型: 五桩承台计算类型: 验算截面尺寸1. 几何参数矩形柱宽bc=6
14、00mm矩形柱高hc=600mm圆桩直径d=400mm承台根部高度H=800mm承台端部高度h=600mmx方向桩中心距A=900mmy方向桩中心距B=900mm承台边缘至边桩中心距 C=500mm2. 材料信息柱混凝土强度等级: C30 ft_c=1.43N/mm2,fc_c=14.3N/mm2承台混凝土强度等级:C30 ft_b=1.43N/mm2,fc_b=14.3N/mm2桩混凝土强度等级: C30 ft_p=1.43N/mm2,fc_p=14.3N/mm2承台钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm23. 计算信息结构重要性系数: o=1.0 纵筋合力点至近边距离:as=40mm4. 作用在承台顶部荷载基本组合值F=3000.000kNMx=0.000kN*mMy=0.000kN*mVx=0.000kNVy=0.000kN四、计算参数1. 承台总长 Bx=C+2*A+C=0.500+2*0.900+0.500=2.800
