某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓樁基礎(chǔ)設(shè)計巖土工程課程設(shè)計計算書.docx

巖土工程課程設(shè)計計算書 組號：第九組（荷載放大36%） 學(xué)號：091047 姓名：趙啟慧 目 錄一、設(shè)計資料及要求11、設(shè)計題目12、上部結(jié)構(gòu)資料13、建筑場地資料14、設(shè)計要求15、設(shè)計流程3二、選擇樁型、截面及長度31、選擇樁型32、選擇樁的幾何尺寸及承臺埋深4三、確定單樁承載力51、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法52、原位測試法（靜力觸探法）5四、初步確定樁數(shù)7五、承臺尺寸設(shè)計及樁位布置91、單樁承臺92、兩樁承臺93、三樁承臺94、四樁承臺105、五樁承臺106、六樁承臺127、八樁承臺12六、確定基樁（復(fù)合基樁）承載力特征值141、四樁承臺142、五樁承臺153、六樁承臺154、八樁承臺16七、樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算161、四樁承臺172、五樁承臺19八、沉降計算211、軸212、軸223、沉降分析25九、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算281、配筋計算282、樁身強(qiáng)度驗(yàn)算31十、承臺結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算311、四樁承臺322、五樁承臺36十一、聯(lián)系梁設(shè)計48十二、參考文獻(xiàn)49十三、附錄49共2頁 第2頁一、設(shè)計資料及要求1、設(shè)計題目某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓樁基礎(chǔ)設(shè)計2、上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，上部結(jié)構(gòu)為十二層框架，其框架主梁、次梁及樓板均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強(qiáng)度等級C30。底層層高3.4米（局部10米，內(nèi)有10t橋式吊車），其余層高3.3米，底層柱網(wǎng)平面布置圖及柱底荷載見圖1。3、建筑場地資料擬建建筑物場地位于市區(qū)內(nèi)，地勢平坦。建筑物場地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。場地地下水類型為潛水，地下水位距地表2.1米，根據(jù)已有分析資料，該場地地下水對混凝土無腐蝕性。建筑地基的土層分布情況及各土層物理力學(xué)指標(biāo)見表1。表1 地基各土層物理力學(xué)指標(biāo)土層編號土層名稱層底埋深(米)層厚(米) (kN/m3)e (%)C (kPa) (MPa) (kPa) (MPa)1雜填土1.81.817.52灰褐色粉質(zhì)粘土10.18.318.40.90330.9516.721.15.41250.723灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土22.112.017.81.06341.1014.218.63.8950.864黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土27.45.319.10.88300.7018.423.311.51403.445灰綠色粉質(zhì)粘土27.419.70.72260.4636.526.88.62102.824、設(shè)計要求本工程建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級，環(huán)境類別為二（a）類，重要性系數(shù)均取1.0。5、設(shè)計流程樁基礎(chǔ)設(shè)計流程圖見圖2。圖2 樁基礎(chǔ)設(shè)計流程圖二、選擇樁型、截面及長度1、選擇樁型因本工程中框架結(jié)構(gòu)跨度大而且不均勻，柱底荷載較大，不宜采用淺基礎(chǔ)。根據(jù)施工場地、地基條件以及場地周圍的環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。因鉆孔灌注樁泥漿排泄不便，為了減小對周圍環(huán)境的污染，采用靜壓預(yù)制樁。這樣可以較好地保證樁身質(zhì)量，并在較短的施工工期完成沉樁任務(wù)。同時，當(dāng)?shù)氐氖┕すに?、技術(shù)力量、施工設(shè)備以及材料供應(yīng)也為采用靜壓樁提供了可能性。2、選擇樁的幾何尺寸及承臺埋深依據(jù)地基土的分布，同時為了減小樁數(shù)，增大單樁承載力，選擇第層土作為持力層。因?yàn)樵搶油烈盒灾笖?shù)較小，處于硬可塑狀態(tài)，承載力較高。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.2m（2d），工程樁入土深度為28.6m。承臺底進(jìn)入第層土0.3m，與地下水位線齊平，減小了地下水對承臺的影響（包括腐蝕性、浮力等）。所以承臺埋深為2.1m，樁基的有效樁長為26.5m。同時，承臺厚度初步選取為1.0m。樁截面選擇方形，尺寸選用500mm500mm。由于施工設(shè)備要求，樁分兩段，上、下段均為14m（不包括樁尖長度在內(nèi)）。實(shí)際樁長比有效樁長大1.5m，這主要是考慮持力層起伏、樁頂嵌入承臺長度以及壓樁完畢后需要鑿去一定長度的樁頂混凝土以露出主筋錨入承臺等情況，而留有余地。樁基及土層分布情況示意圖見圖3。圖3 樁基及土層分布示意圖三、確定單樁承載力本設(shè)計屬二級建筑樁基，采用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法和原位測試法（靜力觸探法）估算單樁承載力特征值。1、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法其中，m，m2查建筑樁基技術(shù)規(guī)范，計算如下表2：表2 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計算單樁承載力特征值土層（m）（kPa）（kPa）84512295.3641.2803100 kN2、原位測試法（靜力觸探法）當(dāng)時，當(dāng)時，這里，為樁端全截面以上8倍樁徑范圍內(nèi)的比貫入阻力平均值，取kPa，為樁端全截面以下4倍樁徑范圍內(nèi)的比貫入阻力平均值，取kPa。 kPa又由于樁長m，即15m30m查表可知，樁端阻力修正系數(shù)按值直線內(nèi)插得 下面再計算各層土的。根據(jù)曲線圖，如圖4所示。圖4 曲線圖對于地表以下6m范圍內(nèi)的土層，即承臺底面以下3.9m范圍內(nèi)的土層，選取直線（A）計算，kPa。對于其他土層，均選取折線（B）計算，即當(dāng)kPa時，當(dāng)kPa時，當(dāng)kPa時， 各層土的計算如下表3所示。表3 原位測試法（靜力觸探法）計算單樁承載力特征值土層（m）（kPa）（kPa）（kPa）3.9154.17203612860435.334401111.22820962820 kN綜上所述，取較小值，即kN 單樁豎向承載力特征值 kN四、初步確定樁數(shù)在根據(jù)柱底荷載進(jìn)行樁數(shù)初步確定時，本應(yīng)該按照荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行計算，但資料中所給組合值為基本組合值。雖然可以按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中的公式進(jìn)行二者的換算，但是這里只是作為初步估算，所以可以簡單地直接采用最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值。同時，所選實(shí)際樁數(shù)中要考慮承臺自重和承臺上土的自重，并且這里荷載均為偏心荷載，所以在計算結(jié)果上均放大1.11.2倍，并取整數(shù)。另外，B、C軸線上的柱距太小，而荷載很大，所以將B、C軸線上的基礎(chǔ)設(shè)計成聯(lián)合承臺形式。在進(jìn)行樁數(shù)確定時，應(yīng)將B、C軸線上柱的荷載合起來計算。最后要注意的是，第九組的計算荷載值均要放大36%。計算結(jié)果如表4所示。從表中可以看到，本工程總樁數(shù)為161根。樁位布置圖詳見附錄結(jié)構(gòu)施工圖。表4 初步確定樁數(shù)柱號最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）荷載放大36%（1+36%）（kN）所需樁數(shù)（/1531）（根）所選樁數(shù)（根）19541297 0.8 1211231527 1.0 239771329 0.9 1422423049 2.0 3537335077 3.3 4630874198 2.7 4716262211 1.4 2819572662 1.7 3932884472 2.9 41031294255 2.8 41132404406 2.9 41231104230 2.8 41331054223 2.8 41432614435 2.9 41531584295 2.8 41631704311 2.8 41719282622 1.7 31819592664 1.7 31922903114 2.0 32032124368 2.9 42130604162 2.7 42230584159 2.7 42331994351 2.8 42430624164 2.7 42530224110 2.7 42615942168 1.4 227372400+1862=42625796 3.8 528384161+2829=69909506 6.2 829393908+2508=64168726 5.7 830404169+2578=67479176 6.0 831414054+2466=65208867 5.8 832424053+2462=65158860 5.8 833434188+2568=67569188 6.0 834444063+2454=65178863 5.8 835454015+2465=64808813 5.8 836462274+1660=39345350 3.5 5總計161五、承臺尺寸設(shè)計及樁位布置1、單樁承臺單樁承臺尺寸為1.0m1.0m，如圖5所示。圖5 單樁承臺尺寸2、兩樁承臺兩樁承臺尺寸為1.0m3.0m，如圖6所示。其中，m（），滿足要求。圖6 兩樁承臺尺寸3、三樁承臺三樁承臺為正三角形形式（只不過割掉了三個棱角），這樣新的六邊形尺寸為短邊1.0m，長邊2.6m，如圖7所示。其中，m（），滿足要求。圖7 三樁承臺尺寸4、四樁承臺四樁承臺尺寸為3.0m3.0m，如圖8所示。其中，m（），滿足要求。圖8 四樁承臺尺寸5、五樁承臺2737、3646號柱下的承臺需設(shè)計成五樁聯(lián)合承臺。但由于2737、3646號柱的尺寸不完全一樣，所以需要分別進(jìn)行偏心計算。2737承臺： B軸柱荷載：1862（1+36%）=2532 kN C軸柱荷載：2400（1+36%）=3264 kN 合力作用點(diǎn)距C軸的距離為 m取m3646承臺： B軸柱荷載：1660（1+36%）=2258 kN C軸柱荷載：2274（1+36%）=3093 kN 合力作用點(diǎn)距C軸的距離為 m也取m故可見，2737、3646承臺的荷載偏心情況差不多，樁位布置相同，即承臺和群樁的中性軸距C軸均為1.3m。五樁承臺尺寸為3.0m5.0m，如圖9所示。其中，為樁間最小中心距，大小為2.0m（），滿足要求。圖9 五樁承臺尺寸6、六樁承臺2號柱、5號柱相距很近，且荷載很大。由計算可知，柱下布樁樁數(shù)分別為2根和4根。又因?yàn)槌信_之間需要澆筑聯(lián)系梁進(jìn)行連接，所以為便于施工，直接將2號柱、5號柱下的承臺設(shè)計成六樁聯(lián)合承臺。先進(jìn)行偏心荷載計算。2號柱荷載：1123（1+36%）=1527 kN 5號柱荷載：3733（1+36%）=5077 kN 合力作用點(diǎn)距2/C軸的距離為 m取m即承臺和群樁的中性軸距2/C軸取0.7m。六樁承臺尺寸為3.0m5.6m，如圖10所示。其中，m（），滿足要求。圖10 六樁承臺尺寸7、八樁承臺2838、2939、3040、3141、3242、3343、3444、3545號柱下的承臺需設(shè)計成八樁聯(lián)合承臺形式。由于每個承臺的荷載偏心情況不一樣，需分別進(jìn)行計算，再統(tǒng)計取一個合理平均值，以確定承臺和群樁的中性軸。荷載偏心情況計算如下表5。表5 八樁承臺荷載偏心情況計算柱號B軸柱荷載（kN）B軸柱荷載放大36%（1+36%）（kN）C軸柱荷載（kN）C軸柱荷載放大36%（1+36%）（kN）合力作用點(diǎn)距C軸的距離（m）283828293847 41615659 1.21 293925083411 39085315 1.17 304025783506 41695670 1.15 314124663354 40545513 1.13 324224623348 40535512 1.13 334325683492 41885696 1.14 344424543337 40615523 1.13 354524653352 40155460 1.14 故可取m即承臺和群樁的中性軸距C軸取1.2m。八樁承臺尺寸為3.0m7.0m，如圖11所示。其中，m（），滿足要求。圖11 八樁承臺尺寸六、確定基樁（復(fù)合基樁）承載力特征值該樁基屬于非端承樁，由建筑樁基技術(shù)規(guī)范可知，當(dāng)樁數(shù)少于4根時，不宜考慮承臺效應(yīng)。所以這里，對于單樁承臺、兩樁承臺和三樁承臺均不考慮承臺效應(yīng)，其相應(yīng)的基樁承載力特征值為kN。而對于四樁承臺、五樁承臺、六樁承臺和八樁承臺，承臺底面下并非欠固結(jié)土、新填土等，故承臺底不會與土脫離，均應(yīng)考慮承臺效應(yīng)，其相應(yīng)的復(fù)合基樁承載力特征值按如下公式進(jìn)行計算：（這里處于非地震區(qū)，不考慮地震作用）式中，承臺效應(yīng)系數(shù)，按規(guī)范相應(yīng)表格取值。 承臺下承臺寬度且不超過5m深度范圍內(nèi)各層土的地基承載力特征值按厚度加權(quán)的平均值。 計算基樁所對應(yīng)的承臺底凈面積。 為樁身截面面積。為承臺計算域面積，這里均為承臺總面積。1、四樁承臺樁間中心距m，樁徑m，承臺寬度m，樁長m ， 查表取對于，取第層土的地基承載力特征值，即kPa又 m2 m2 m2故 kN2、五樁承臺基樁為非正方形排列，樁間中心距m，樁徑m，承臺寬度m，樁長m ， 查表取對于，取第層土的地基承載力特征值，即kPa又 m2 m2 m2故 kN3、六樁承臺樁間中心距m，樁徑m，承臺寬度m，樁長m ， 查表取對于，取第層土的地基承載力特征值，即kPa又 m2 m2 m2故 kN4、八樁承臺樁間中心距m，樁徑m，承臺寬度m，樁長m ， 查表取對于，取第層土的地基承載力特征值，即kPa又 m2 m2 m2故 kN七、樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算時，均應(yīng)按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行計算。但資料中所給組合值為基本組合值，換算時可參考建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中的公式進(jìn)行換算。而這里出于安全考慮，在已知而反算的情況下，取。同時注意，第九組的計算荷載值均要放大36%。另外，按照小組分工情況，本人進(jìn)行四樁承臺和五樁承臺的樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算。1、四樁承臺四樁承臺共15個，即6號、9號16號、20號25號柱下的承臺。驗(yàn)算時，只需驗(yàn)算荷載較大的1個，即9號柱下的樁基。（1）、最大軸力標(biāo)準(zhǔn)組合承臺埋深m，平面尺寸為3.0m3.0m，厚度m，假設(shè)荷載作用于承臺頂面處。四樁承臺樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算示意圖見圖12。圖12 四樁承臺樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算示意圖 kN kNm kN kNm kN 樁頂受力 kN kN kN kN kN 故滿足要求。（2）、最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合承臺埋深m，平面尺寸為3.0m3.0m，厚度m，假設(shè)荷載作用于承臺頂面處。 kN kNm kN kNm kN 樁頂受力 kN kN kN kN kN 故滿足要求。2、五樁承臺五樁承臺共2個，即2737號、3646號柱下的承臺。驗(yàn)算時，只需驗(yàn)算荷載較大的1個，即2737號柱下的樁基。（1）、最大軸力標(biāo)準(zhǔn)組合承臺埋深m，平面尺寸為3.0m5.0m，厚度m，假設(shè)荷載作用于承臺頂面處。五樁承臺樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算示意圖見圖13。圖13 五樁承臺樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算示意圖 kN kNm kN kNm kN 樁頂受力 kN kN kN kN kN 故滿足要求。（2）、最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合承臺埋深m，平面尺寸為3.0m5.0m，厚度m，假設(shè)荷載作用于承臺頂面處。 kN kNm kN kNm kN 樁頂受力 kN kN kN kN kN 故滿足要求。八、沉降計算沉降計算時，應(yīng)該按照荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合值進(jìn)行計算。但是，所給資料中無荷載準(zhǔn)永久組合，所以應(yīng)該進(jìn)行荷載換算。但建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中沒有準(zhǔn)永久組合與標(biāo)準(zhǔn)組合、基本組合的換算公式，所以只能憑經(jīng)驗(yàn)換算。一般來說，標(biāo)準(zhǔn)組合值比準(zhǔn)永久組合值大20%，故這里我們可以簡單地假定荷載準(zhǔn)永久組合值等于0.8倍最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值。由于本設(shè)計中，所有樁的中心間距均小于6d，故可以采用等效作用分層總和法計算最終沉降量。并且，這里假定采用引孔沉樁技術(shù)，不考慮擠土效應(yīng)，即樁基沉降計算結(jié)果不用乘以1.31.8的擠土效應(yīng)系數(shù)。另外，由于沉降問題必須考慮基礎(chǔ)的整體性，所以對于荷載相近、承臺形式相同的柱，其基礎(chǔ)沉降量可以看作近似相等，只要選擇其中一個驗(yàn)算就可以了，而對于荷載相差較大或承臺形式發(fā)生顯著變化的柱，就必須分別進(jìn)行驗(yàn)算。同時，整棟建筑呈矩形，豎向剛度較大，并且荷載分布情況是四周較小而中間較大，所以可以判斷整個基礎(chǔ)是中間部分（即B、C軸）沉降較大，而兩邊（即A、D軸）沉降較小。因而驗(yàn)算時，應(yīng)選取橫向軸上的樁基進(jìn)行計算，因?yàn)檫@樣可以很直觀地反映出整棟建筑的變形情況。綜上所述，選擇軸、軸、軸、軸、軸進(jìn)行計算，而對于軸、軸、軸、軸、軸上的樁基，其沉降量可以看作與軸相等。按照小組分工情況，本人進(jìn)行軸、軸的沉降計算。1、軸軸上有5個承臺，應(yīng)分別進(jìn)行計算。（1）、10號柱10號柱下承臺為四樁承臺，其承臺形式與9號柱下承臺完全相同。又二者土層分布情況也相同，且荷載也近似相等，故10號柱下樁基的最終沉降量與9號柱下樁基的最終沉降量相同，由同組成員計算結(jié)果可知mm mm， 故滿足要求。（2）、2939號柱2939號柱下為八樁聯(lián)合承臺，其承臺形式與2838號柱下承臺完全相同。又二者土層分布情況也相同，故2939號柱下樁基的沉降可參考2838號柱下樁基的沉降，只不過相關(guān)比值則取決于二者承臺底部附加壓力的比值。豎向荷載準(zhǔn)永久組合值 kN 基底附加壓力 kPa其值為2838號柱下承臺底面附加壓力（即367.1 kPa）的0.919倍。 2939號柱下樁基的最終沉降量也是2838號柱下樁基的最終沉降量的0.919倍，而由同組成員計算結(jié)果可知，2838號柱下樁基的最終沉降量為34.2mm，所以2939號柱下樁基的最終沉降量 mm mm 故滿足要求。（3）、3號柱3號柱下為單樁承臺，其承臺形式與1號柱下承臺完全相同。又二者土層分布情況也相同，且荷載也近似相等，故3號柱下樁基的最終沉降量與1號柱下樁基的最終沉降量相同，由同組成員計算結(jié)果可知mm mm， 故滿足要求。（4）、6號柱6號柱下承臺為四樁承臺，其承臺形式與9號柱下承臺完全相同。又二者土層分布情況也相同，且荷載也近似相等，故6號柱下樁基的最終沉降量與9號柱下樁基的最終沉降量相同，由同組成員計算結(jié)果可知mm mm， 故滿足要求。（5）、19號柱19號柱下承臺為三樁承臺，其承臺形式與4號柱下承臺完全相同。又二者土層分布情況也相同，且荷載也近似相等，故19號柱下樁基的最終沉降量與4號柱下樁基的最終沉降量相同，由同組成員計算結(jié)果可知mm mm， 故滿足要求。2、軸軸上有4個承臺，應(yīng)分別進(jìn)行計算。（1）、17號柱17號柱下承臺為三樁承臺，其承臺形式與8號柱下承臺完全相同。又二者土層分布情況也相同，且荷載也近似相等，故17號柱下樁基的最終沉降量與8號柱下樁基的最終沉降量相同，由同組成員計算結(jié)果可知mm mm， 故滿足要求。（2）、3646號柱3646號柱下為五樁聯(lián)合承臺，其承臺形式與2737號柱下承臺完全相同。又二者土層分布情況也相同，故3646號柱下樁基的沉降可參考2737號柱下樁基的沉降，只不過相關(guān)比值則取決于二者承臺底部附加壓力的比值。豎向荷載準(zhǔn)永久組合值 kN 基底附加壓力 kPa其值為2737號柱下承臺底面附加壓力（即314.1kPa）的0.924倍。 3646號柱下樁基的最終沉降量也是2737號柱下樁基的最終沉降量的0.924倍，而由同組成員計算結(jié)果可知，2737號柱下樁基的最終沉降量為16.0mm，所以3646號柱下樁基的最終沉降量 mm mm 故滿足要求。（3）、7號柱7號柱下為兩樁承臺，屬于單排樁形式，本應(yīng)該按照明德林解進(jìn)行沉降計算，但按照明德林解計算豎向附加應(yīng)力，再計算樁基沉降，過程相當(dāng)繁瑣。同時，這里兩樁承臺的荷載并不很大，所以仍近似地采用等效作用分層總和法進(jìn)行計算。承臺尺寸為1.0m3.0m。豎向荷載準(zhǔn)永久組合值 kN 基底附加壓力 kPa再確定計算深度，按應(yīng)力比法確定。這里，樁端平面的自重應(yīng)力 kPa另外，在進(jìn)行土層劃分時，由于引入應(yīng)力面積的概念，本可以按照天然土層面劃分，但在本設(shè)計中，樁端平面以下為土層厚度較大的第層土，不宜按照天然土層面劃分。所以這里取1倍承臺面寬度，即約3m，作為每層土的厚度。因此，樁端平面下土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力（）的計算結(jié)果如表6所示。表6 7號柱下樁基的、計算（m）（kPa）（kPa）0263.0300.250594.63.0292.736.00.03378.56.0322.4312.00.00921.4在m處，故可取m。沉降量的計算結(jié)果如表7所示。表7 7號柱下樁基的沉降計算（mm）（mm）（mm）（kPa）（mm）0300.25000300036.00.1114334.2334.2860092.46000312.00.0645387.052.8860014.6 mm又由于計算深度范圍內(nèi)壓縮模量當(dāng)量值MPa 10 MPa 取樁基沉降計算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為。然后再確定樁基等效沉降系數(shù)。 m， m ，取在計算時，由于兩樁承臺下為規(guī)則布樁，且m，m 又長徑比， 查表得， 7號柱下樁基的最終沉降量mm mm 故滿足要求。（4）、26號柱26號柱下承臺為兩樁承臺，其承臺形式與7號柱下承臺完全相同。又二者土層分布情況也相同，且荷載也近似相等，故26號柱下樁基的最終沉降量與7號柱下樁基的最終沉降量相同，即mm mm， 故滿足要求。3、沉降分析整理并綜合小組其他成員的計算結(jié)果，可以繪制如圖14所示的沉降分布圖。從沉降分布圖中可以看到，整個地基基礎(chǔ)的沉降分布比較符合一般的沉降等值線規(guī)律，即四周較小，而中間較大。但局部地區(qū)，如16號柱地區(qū)，其沉降有較大的起伏，不符合實(shí)際情況。因?yàn)樵趯?shí)際過程中，必須考慮基礎(chǔ)的整體剛度和上部結(jié)構(gòu)剛度對差異沉降的調(diào)整。所以，這里可以忽略該局部的計算誤差，從而可以得到如圖15所示的沉降等值線圖。通過分析可以看到，最大沉降約為31.4mm，小于規(guī)范允許值200mm，橫向最大差異沉降為mm mm（這里，為相鄰柱下樁基的距離，即B、C軸柱下聯(lián)合承臺中性軸至A軸柱下承臺中性軸的距離，其值為7800mm）對于縱向最大差異沉降，主要考慮軸與軸、軸與軸的差異沉降，同時考慮縱向整體剛度較大，差異沉降值計算偏大，可以假定乘以0.7的折減系數(shù)，所以縱向最大差異沉降為mm mm（這里，為相鄰柱下樁基的距離，即橫向各軸的間距，其值為6000mm）故綜上所述，本設(shè)計中樁基的沉降變形滿足要求。九、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算本設(shè)計中，樁身采用混凝土強(qiáng)度等級C30（N/mm2，N/mm2），主筋強(qiáng)度等級級（即HRB335，N/mm2），箍筋強(qiáng)度等級級（即HPB300，N/mm2）。注意進(jìn)行計算時，荷載值均取基本組合值。1、配筋計算本設(shè)計中，兩段樁長均為14m。采用兩點(diǎn)起吊運(yùn)輸、單點(diǎn)吊立豎起的方式進(jìn)行計算，吊點(diǎn)位置如圖16所示。圖16 吊點(diǎn)位置示意圖此時，樁身彎矩為：兩點(diǎn)起吊：單點(diǎn)吊立：其中，為動力系數(shù)，取1.5。 為樁單位長度自重，即 kN/m 。 （這里1.35為恒荷載分項(xiàng)系數(shù)，主要是考慮樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計時，荷載效應(yīng)取基本組合值，故需乘以1.35的分項(xiàng)系數(shù)。） 取14m。則 kNm取縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為40mm，則樁身截面的有效高度為 mm進(jìn)行配筋計算時，偏于安全考慮，仍采用單筋矩形截面受彎的計算公式。同時，為避免求解一元二次方程，將受彎承載力公式簡化為 查表得， 樁身受拉主筋配筋量 mm2 單側(cè)鋼筋選用3B25（mm2），而整個截面的主筋則為8B25（mm2）。 其配筋率為，滿足要求。樁身截面示意圖如圖17所示。對于箍筋，按構(gòu)造要求選取，選擇直徑8mm，中間段間距取200mm（即A8200），加密段間距取100mm（即A8100），加密范圍為兩端各4d，即2000mm。并且對于上段樁頂，考慮其與承臺的連接時需要鑿去部分混凝土以露出主筋使其錨入承臺，其加密范圍設(shè)計成3000mm。樁尖部分箍筋也應(yīng)該加密，并且由于樁尖在沉樁過程中受力較大，易破壞，加密程度應(yīng)更大，所以箍筋間距取50mm（即A850）。這里，樁尖設(shè)計成楔形，長度取1.5d，即750mm。由于保護(hù)層原因，箍筋加密范圍小于750mm，取650mm。在樁尖還要設(shè)置一根800mm長的B25鋼筋，超出樁尖長度為50mm。圖17 樁身截面示意圖 圖18 網(wǎng)片示意圖其次，每段箍筋加密范圍內(nèi)，設(shè)置5層鋼筋網(wǎng)片，以提高局部承壓能力。網(wǎng)片鋼筋選取A8，布置間距取50mm，鋼筋網(wǎng)片應(yīng)與樁端箍筋相連。網(wǎng)片布置位置詳見結(jié)構(gòu)施工圖。網(wǎng)片示意圖如圖18所示。圖19 樁身配筋示意圖同時，上、下段樁的連接采用焊接方式。為便于焊接，上、下兩段需分別預(yù)埋鋼板（或稱鋼帽），鋼帽應(yīng)該與樁身主筋焊接相連。鋼帽截面與樁截面相同，即500mm500mm，高度為250mm。另外，為便于起吊、吊立，在兩樁端0.293L（即4100mm）處，應(yīng)該預(yù)埋吊環(huán)。吊環(huán)的埋置應(yīng)該滿足一定的構(gòu)造要求，詳見結(jié)構(gòu)施工圖。圖19為樁身配筋示意圖。2、樁身強(qiáng)度驗(yàn)算由于樁頂以下5d（即2500mm）范圍內(nèi)的樁身箍筋間距為200mm，大于100mm，所以樁的強(qiáng)度計算公式為 N kN kN這里，為穩(wěn)定系數(shù)，取1.0。為基樁成樁工藝系數(shù)。由于是混凝土預(yù)制樁，故取0.85。為混凝土抗壓強(qiáng)度。為樁身截面面積。 顯然，樁身強(qiáng)度滿足要求。十、承臺結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算本設(shè)計中，承臺采用混凝土強(qiáng)度等級C30（N/mm2，N/mm2），主筋強(qiáng)度等級級（即HRB335，N/mm2），箍筋強(qiáng)度等級級（即HPB300，N/mm2）。注意進(jìn)行計算時，荷載值均取基本組合值。同時，第九組荷載應(yīng)該放大36%。另外，承臺設(shè)計時，承臺底面布置C10素混凝土墊層，厚度取100mm，四周寬出承臺邊緣100mm。承臺底面鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度取60mm，即承臺的有效高度為 mm （這里，均初步取承臺厚度為1000mm。）對于樁與承臺的連接，樁嵌入承臺內(nèi)的長度取60mm，混凝土樁的樁頂縱向主筋錨入承臺長度取900mm（大于35d）。施工時，待壓樁完畢后可鑿去樁頂混凝土以露出主筋使其錨入承臺。對于柱與承臺的連接，柱的縱向主筋錨入承臺長度也取900mm（大于35d）。施工時，承臺可與底層框架柱同時現(xiàn)澆，以提高建筑的整體穩(wěn)定性。由于柱、承臺、樁的混凝土強(qiáng)度等級相同，均為C30，所以無需進(jìn)行局部受壓計算，只需進(jìn)行受彎、受沖切、受剪計算。按照小組分工，本人進(jìn)行四樁承臺、五樁承臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。1、四樁承臺四樁承臺共15個，即6號、9號16號、20號25號柱下的承臺。計算時，只需計算荷載較大的1個，即9號柱下的承臺。雖然6號、9號16號、20號25號柱的尺寸不一樣，6號柱為700mm600mm，9號16號柱為600mm600mm，20號25號柱為800mm600mm，計算時，結(jié)果可能有所差異，但它們相差甚微，仍只需計算9號柱下的承臺。（1）、受彎計算圖20 四樁承臺受彎計算示意圖圖20為四樁承臺受彎計算示意圖，其中mm。由單樁反力可知，樁頂最大反力kN，扣除承臺及其上土重，并換算成基本組合值（換算時，標(biāo)準(zhǔn)組合值乘以1.35的分項(xiàng)系數(shù)即為基本組合值），則kN這里，kN。 kNm 橫、縱向配筋 mm2采用20B25150（mm2）。 ，滿足要求。（2）、受沖切計算、柱對承臺的沖切圖21為四樁承臺柱對承臺的沖切計算示意圖。圖21 四樁承臺柱對承臺的沖切計算示意圖mm， mm，mm ，且 又 mm 插值得 N kN再計算。這里，為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下沖切破壞錐體內(nèi)各基樁的反力設(shè)計值之和。由于沖切破壞錐體內(nèi)無任何基樁，故為0。而為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下柱底的豎向荷載設(shè)計值。在樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算時可知，kN。換算成基本組合值，則 kN。 kN kN，滿足要求。、角樁對承臺的沖切圖22為四樁承臺角樁對承臺的沖切計算示意圖。圖22 四樁承臺角樁對承臺的沖切計算示意圖mm， mm，mm，mm ，且 又 mm 插值得 N kN再計算。這里，為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁的反力設(shè)計值。 kN kN，滿足要求。（3）、受剪計算圖23為四樁承臺受剪計算示意圖。圖23 四樁承臺受剪計算示意圖mm，mm， mm ，且 又 N kN再計算。這里，為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下斜截面的最大剪力設(shè)計值。 kN kN，滿足要求。2、五樁承臺五樁承臺共2個，即2737號、3646號柱下的承臺。計算時，只需計算荷載較大的1個，即2737號柱下的承臺。雖然27號、36號柱的尺寸不一樣，27號柱為600mm600mm，36號柱為900mm600mm，計算時，結(jié)果可能有所差異，但2737號、3646號柱下為聯(lián)合承臺，尺寸較大，能有效地調(diào)整受力不均勻，故它們相差甚微，仍只需計算2737號柱下的承臺。（1）、受彎計算由單樁反力可知，樁頂最大反力kN，最小反力kN，扣除承臺及其上土重，并換算成基本組合值（換算時，標(biāo)準(zhǔn)組合值乘以1.35的分項(xiàng)系數(shù)即為基本組合值），則kNkN這里，kN。而對于柱底的豎向荷載設(shè)計值，在樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算時可知，kN。換算成基本組合值，則 kN。但注意，這里的為雙柱的合力，需要分成C柱荷載、B柱荷載兩部分，即 kN kN圖24 五樁承臺受力情況示意圖圖25 五樁承臺縱向內(nèi)力分析示意圖則承臺的受力情況如圖24所示，縱向內(nèi)力分析如圖25所示。根據(jù)內(nèi)力進(jìn)行配筋計算，采用彎矩、剪力值時，本應(yīng)該考慮柱、樁尺寸影響，即、最大的地方并非最危險截面，應(yīng)進(jìn)行支座邊緣修正。但此處出于安全考慮，仍采用最大內(nèi)力進(jìn)行配筋計算，故kNm，kN。 縱向配筋量 mm2采用20B25150（mm2）。 ，滿足要求。對于橫向配筋，受彎計算示意圖如圖26所示。圖26 五樁承臺橫向受彎計算示意圖其中，mm kNm 橫向配筋量 mm2采用25B25200（mm2）。 ，滿足要求。（2）、受沖切計算、柱對承臺的沖切、對每根柱分別進(jìn)行計算圖27為五樁承臺柱對承臺的沖切計算示意圖。圖27 五樁承臺柱對承臺的沖切計算示意圖對于C柱對承臺的沖切：mm，mm，mm mm，mm ，取，且，且 又 mm 插值得 N kN再計算。這里，為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下沖切破壞錐體內(nèi)各基樁的反力設(shè)計值之和。由于沖切破壞錐體內(nèi)無任何基樁，故為0。而為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下柱底的豎向荷載設(shè)計值。 kN kN kN，滿足要求。對于B柱對承臺的沖切：mm mm，取mm（因?yàn)橐獫M足沖切破壞錐體與底面夾角不小于45） mm，mm， mm ，且，且 又 mm 插值得 N kN再計算。這里，為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下沖切破壞錐體內(nèi)各基樁的反力設(shè)計值之和。由于沖切破壞錐體內(nèi)無任何基樁，故為0。而為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下柱底的豎向荷載設(shè)計值。 kN kN kN，滿足要求。、雙柱對承臺的整體沖切計算圖28為五樁承臺雙柱對承臺的整體沖切計算示意圖。圖28 五樁承臺雙柱對承臺的整體沖切計算示意圖mm，mm，mm mm，mm，mm ，取，且，且 又 mm 插值得 N kN再計算。這里，為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下沖切破壞錐體內(nèi)各基樁的反力設(shè)計值之和。由于沖切破壞錐體內(nèi)有一根基樁，故kN。而為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下柱底的豎向荷載設(shè)計值。 kN kN kN，滿足要求。、角樁對承臺的沖切圖29 五樁承臺角樁對承臺的沖切計算示意圖圖29為五樁承臺角樁對承臺的沖切計算示意圖。對于樁1對承臺的沖切：mm，mm，mm，mm，mm ，取，且 又 mm 插值得 N kN再計算。這里，為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁的反力設(shè)計值。 kN kN，滿足要求。對于樁2對承臺的沖切：取值，即mm（因?yàn)檫@里角樁的沖切破壞錐體與底面夾角假定為45）mm，mm，mm ，且 又 mm 插值得 N kN再計算。這里，為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁的反力設(shè)計值。 kN kN，滿足要求。（3）、受剪計算圖30為五樁承臺受剪計算示意圖。mm，mm， mm，mm，mm ，取，且 圖30 五樁承臺受剪計算示意圖又 N kNN kN再計算。這里，為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下斜截面的最大剪力設(shè)計值。 對于縱向剪力 kN kN，滿足要求。對于橫向剪力 kN kN，滿足要求。十一、聯(lián)系梁設(shè)計本設(shè)計中，聯(lián)系梁采用混凝土強(qiáng)度等級C30（N/mm2，N/mm2），主筋強(qiáng)度等級級（即HRB335，N/mm2），箍筋強(qiáng)度等級級（即HPB300，N/mm2）。注意進(jìn)行計算時，荷載值均取基本組合值。同時，第九組荷載應(yīng)該放大36%。設(shè)置聯(lián)系梁，是為了保證樁基的整體剛度。聯(lián)系梁頂面與承臺頂面位于同一標(biāo)高，這里即為-1.400m。聯(lián)系梁高度取承臺中心距（即6000mm）的，即600mm，寬度取450mm，故其截面尺寸為600mm450mm。聯(lián)系梁的平面布置詳見結(jié)構(gòu)施工圖。聯(lián)系梁的配筋則根據(jù)柱剪力，按照軸心受拉構(gòu)件確定，并滿足構(gòu)造要求。在所有柱剪力中，19號柱的剪力最大，其基本組合值為kN。為簡化起見，忽略混凝土的抗拉能力，則所需的鋼筋量 mm2采用6B25（mm2），上、中、下對稱通長布置。而對于箍筋，則按構(gòu)造要求選取A8200，中部拉結(jié)筋也是A8200。聯(lián)系梁的截面示意圖如圖31所示。圖31 聯(lián)系梁截面示意圖十二、參考文獻(xiàn)1、袁聚云，樓曉明，姚笑青等. 基礎(chǔ)工程設(shè)計原理. 北京：人民交通出版社，20112、袁聚云，錢建固，張宏鳴，梁發(fā)云. 土質(zhì)學(xué)與土力學(xué). 北京：人民交通出版社，20103、唐岱新，孫偉民. 高等學(xué)校建筑工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo). 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，20004、顧祥林. 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，20115、顧祥林. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，20116、中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，20017、中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 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