基础承台设计计算

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1、一、某五层钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸6mX6m，横向承重框架，柱截面500mmX 500mm，底层平面图及地质资料见附图。基础采用静压预制混凝土管桩，桩直径400mm，桩 身混凝土强度等级为C60，承台混凝土强度等级为C20，桩端进入持力层深度2d，最小桩距 取3各桩传至承台顶的内力（柱号：Z1，Z2 Fk=910,1500，Mk=110,40.，Vk=50,22, F=1152,1935, M=140,50，V=64,25，单位符号除Mk、M 为 KN -m，其余的均为 KN）地 质资料见附图。附图：F室内地面天然地面-4300mm200mmVh=500天然地面标高9.2807杂填土r=1

2、8KN/m3qsa=12kpa50mm4.00粉土6.10 qsa=22kpad=400mm 承台剖面粉细砂qsa=24kpa0.411.000.415.40淤泥质粉土 h=0.43qsa=8kpa1.39 0.42/显BAal2=232mm2.59GXC0.8:J艮ES=1.6粉质粘土L F I0.8 3 /30.46 0.4 %/3 /30.23 al1=373mmqsa=25kpa2.98m23.00qpa=800Kpa等边三桩承台地质资料一、Z1基础设计计算：【解】(1) 确定桩端持力层根据地质情况，初步选择粉质粘土层作为桩端持力层。(2) 确定桩的类型、桩长和承台埋深5m，静压预制混

3、凝土管桩，直径为400mm进入粉质粘土层2d=0.8m，初定承台高度为1.承台顶距天然地面0.2m，承台埋深1.5m。(3) 确定单桩竖向承载力特征值Ra=qp裨p + pEqsiali二丁 X0.42 X 8 00+3.14 X 0.4X (12 X 4+22 X 2.1+24 X 4.9+8 X 4.4+25 X 0.8)二100.48+355.352=435.832KN(4) 估算桩数及初定承台面积n=1.2XFk/Ra=1.2X910/435.832e2.51取 3 根因桩位静压预制混凝土管桩，所以取桩距S=4d=1.6m 取等边三桩承台：如上图承台面积为：1 X2.8 + 0.4 +

4、 0.8 再)J L 0.8后” 0.4V3q A cx 2 x+ 2 x+1.6 - (333k71八0.8*、 x x 0.4 x)230.5X2.59X2.98-0.267=3.6 廿(5) 桩基础验算1) 单桩承载力验算承台及上覆土重 Gk=20X3.6X 1.85=133.2KN轴心竖向力作用下，桩顶承受的平均竖向力Qk=(Fk + Gk)/n=(910 + 133.2)/3=347.73KN 0满足要求2) 桩身混凝土强度：桩顶承受的最大竖向力设计值Qmax=(F + G)/n + MxYmax/E Yi2 +MyXmax/EXi2= (1152 + 1.2X 133.2)/3 +

5、 (140 + 64X 1.5)X0.8/2X0.82=437.28 + 147.5=584.78KN桩身混凝土强度等级为C60, Fc=38.5N/mm2ApFcq c=(3.14 X 4002 )X 38 . 5X 1.0/4-4836KN Qmax满足要求(6) 承台设计将圆桩换算成正方形桩，(3.14 X 4002)/4=a2a=354mm1) 承台受冲切承载力验算 柱对承台的冲切(三桩承台不要求) 角桩对承台的冲切角桩的最大净反力设计值：N1=F/n + MyXi/Xi2= 1152/3 + (140 + 64X1.5)X0.8/2X0.82=384 + 147.5=531.5KN从

6、角桩内边缘引45冲切线，使柱处于45线以内时取角桩内边缘至桩边水平距离 al1=800 - 250 - 354/2=373mm, al2=232mm Nl=531.5KN 满足要求顶部角桩：9 2 p l2(2c2 + al2)tan p hpFtH。= 1.4X (2X848 + 290R/3 /3 X0.942X 1.1 X 1450=2411894 Q2412KN Nl=531.5KN 满足要求2) 承台受剪承载力验算1- 1斜截面：V1=Nmax=531.5KN (桩 3)剪跨比同冲垮比入x二入11=0.257p x=1.75/(入 x + 1.0)=1.75/(0.257 + 1.0

7、)=1.39p hs=(800/H。)% = (800/1450) %=0.862B。 =2590mmp hsp xFtB。H。=0.862X1.39X1.1X2590X1450=4949741 Q4950KNV1=531.5KN 满足要求2- 2斜截面：桩 3： N3=531.5KN桩 2： N2=F/n - MyXi/EXi2=1152/3 - (140 + 64X 1.5) X0.8/2X0.82 =384 - 147.5=236.5KNV2=N3 + N4=531.5 + 236.5=768KN入 y二入 l2=0.2 p y=1.75/(入 l2+ 1.0)=1.75/(0.2 +

8、1.0)=1.458B。 =2980mmp hsp xFtB。H。=0.862 X 1.458 X 1.1 X 2980 X 1450=5973677 5974KNV2=768KN 满足要求3) 三桩承台弯矩及配筋计算N max34 J531.53rx 1.6 -Ix 0.354 4=177.2x1.45 = 256.94 KM mAs1二M/0.9 X fy X H。=256.94 X 106/0.9 X 300 X 1450=656.3mm2【附：相似三角形： AJH 相似于&?；其中 AJ=0.8、AG=0.8 + 0.695-0.25=1.245、AH=0.46 + 0.23=0.69

9、、由相似比得：AJ AHAG AF0.8/1.245=0.69/AFAF 1.08由AED 相似于AGF，其中 AE=0.8 + 0.354/2=0.977由相似比得：AE AF 一心AG AFa12=0.232】0977/1245=(108-al2)/108A2.4)mm,ayd=40( TT 7二、Z2基础设计计算:【解】(1)确定桩端持力层yi根据地质情况，初步选择粉质粘土层作为桩端持力层。(2) 确定桩的类型、桩长和承台埋深静压预制混凝土管桩，直径为400mm进入粉质粘土层2d=0.8m，初定承台高度为1.5m承台顶距天然地面0.2m，承台埋深1.5m。1.62.4(3) 确定单桩竖向

10、承载力特征值Ra=(3paAp + “pEqsiali二丁 X0.42 X 8 00+3.14 X 0.4X (12 X 4+22 X 2.1+24 X 4.9+8 X 4.4+25 X 0.8)二100.48+355.352=435.832KN(4) 估算桩数及初定承台面积n=1.2 XFk/Ra=1.2 x1500/435.8323.44取 4 根因桩位静压预制混凝土管桩，所以取桩距S=4.0d=1.6m承台短边长为：2d + s=2X0.4 + 1.6=2.4m 承台长边长与短边长一样， 承台面积为：2.4X2.4=5.76m(5) 桩基础验算1) 单桩承载力验算承台及上覆土重 Gk=2

11、0X2.4X2.4X1.85=213.12KN轴心竖向力作用下，桩顶承受的平均竖向力Qk=(Fk + Gk)/n=(1500 + 213.12)/4=428.28KN 0满足要求2) 桩身混凝土强度：桩顶承受的最大竖向力设计值Qmax=(F + G)/n + MxYmax/E Yi2 +MyXmax/EXi2= (1935 + 1.2X213.12)/4 + (50 + 25X 1.5)X0.8/4X0.82 =547.686 + 27.344 =575.03KN桩身混凝土强度等级为C60,查表得：Fc=27.5N/mm2ApFcq c=(3.14 X 4002 )X 27 . 5X 1.0/

12、4=3454KN Qmax满足要求(6) 承台设计将圆桩换算成正方形桩，(3.14 X 4002)/4=a2a=354mm1)承台受冲切承载力验算 柱对承台的冲切1500 - 50=1450mm桩顶伸入承台50mm，承台有效高度H。=1450mm，承台混凝土强度等级为C20, Ft=1.1N/mm2Fl=F - ENi =1935 - 0=1935KN(破坏锥体内无桩)A。x =800 - (354/2) - 250A。x =373 0.2h。=290mm, 取 A。x =373mmTana =1500/373=4.02, a 76 45同理可得，A。y = A。x =373mm, a 76

13、45入。x = A。x/H。= 373/1450 =0.26 二入。yP。x = 0.84/(入。x + 0.2) =1.83 =p。y因H=1500mm，直线插入法，P hp =1 - (1.0 - 0.9) X (1500 - 800)/(2000 - 800)=0.9422p。x(Bc + A。y) + p。y (Hc + A。x)p hpFtH。=21.83X (500 + 373) + 1.83 X (500 + 373) X 0.942 X 1.1 X 1450=9601452 -9601KN Fl=1935KN 满足要求 角桩对承台的冲切角桩的最大净反力设计值：Nl=F/n +

14、MyXi/Xi2= 1935/4 + (50 + 25X1.5)X0.8/4X0.82=483.75 + 27.344=511.094KN从角桩内边缘引45冲切线，使柱处于 45线以内时取角桩内边缘至桩边水平距离 A1x=373mm， A1y=373mm。角桩冲垮比入 1x=A1x/H。=373/1450=0.26入 1y=A1y/H。 =373/1450=0.26角桩冲切系数 p 1x=0.56/(入 1x + 0.2)=0.56/(0.26 + 0.2)=1.22=p 1y入1x、入1y满足0.21.0。C1=C2=577mmp 1x(C2 + A1y/2) + p 1y(C1 + A1x

15、/2)p hpFtH。=1.22 (577 + 373/2) + 1.22 (577 + 373/2) 0.942 1.1 1450=2799049 Q2799KN Nl=511.094KN满足要求2) 承台受剪承载力验算1- 1斜截面：V1=2Nmax=2 511.094=1022.2KN (桩 2、桩 4)剪跨比同冲垮比入x二入。x=0.26p x=1.75/(入 x + 1.0)=1.75/(0.26 + 1.0)=1.39p hs=(800/H。)% = (800/1450) %=0.862B。 =2400mmp hsp xFtB。H。=0.862 1.39 1.1 2400 1450

16、=4586633 4587KNV1=1022.2KN 满足要求2- 2斜截面：桩 4： N4=511.094KN桩 3： N3=F/n - MyXi/EXi2=1935/4 - (50 + 25 1.5) 0.8/4 0.82=483.75 - 27.344=456.406KNV2=N3 + N4=456.406 + 511.094=967.5KN入 y二入 x=0.26 p y=p x=1.39B。 =2400p hsp xFtB。H。=0.862 1.39 1.1 2400 1450=4586633 4587KNV2=976.5KN 满足要求3) 承台弯矩及配筋计算对柱边 1-1 截面弯矩

17、 M1=ENiXi=2 511.094 1.5=1533.3KN m对柱边2-2截面弯矩M2=ENiYi=511.094 0.55 + 456.406 0.55=281.1 + 251=532.1KN2 m采用 HRB335 级钢筋，fy=300N/mm2钢筋垂直 1-1 截面放置 As1= M1=(1533.3 106)/(0.9 300 1450)=3916.5mm20.9 FyH。配 120 20200 钢筋(As=3768mm2)钢筋垂直2-2截面放置As2= oMh= (5 3 2.1 106)/(0 . 9 3 00 1 45 0)=13 5 9mm2 配 90 14260 钢筋(As=1385mm2)