【优质】高层建筑基础课程设计任务书

1高层建筑基础课程设计任务书桩基础设计一、设计任务某厂房桩基础设计二、设计资料该厂房上部结构荷载设计值为轴力N=7460KN，弯矩M=840KN·M，柱截面尺寸为600mm×800mm。建筑场地位于城郊，土层分布情况及各土层的物理、力学指标如表1所示。地下水位离地表0.5m，从各测点的静力触探结果看场地土具有不均匀性，东部区域的PS平均值要高于西部，局部地区有明浜，埋深将近2m。1、地基各土层的分布及物理力学性质指标，见表1：表1各土层的物理、力学指标土层序号土层名称层底埋深（m）容重γ（kN/m3）含水量w（%）孔隙比e液性指数IL抗剪强度压缩模量Es1-2（MPa）比贯λ阻力PS（MPa）粘聚力（kPa）内磨擦角（°）②褐黄色粉质粘土2.018.027.80.810.4830(21)25.5(18.5)6.40.59(0.54)③灰色淤泥质粉质粘土6.017.838.81.091.1814(9.8)19.3(13.5)4.50.57(0.38)④灰色淤泥质粘土14.917.053.11.511.2912(8.4)10.5(7.5)2.10.62(0.41)⑤灰~褐色粉质粘土20.018.035.41.020.8016(11.2)18.5(13.2)4.82.27(1.77)⑥暗绿色~草黄色粉质粘土24.018.524.70.710.3136(25.2)25.0(18.0)7.84.76(3.86)⑦灰色粉质粘土34.018.035.51.020.8722(13.4)22.1(13.0)4.9注表中括号内为西区的数值2、桩侧及桩端极限摩阻力标准值，见表2：表2桩侧、桩端极限摩阻力的标准值层序土层名称极限阻力静力触探估算方法经验参数法东部西部③淤泥质粉质粘土qsk(kPa)151525④淤泥质粉质粘土qsk(kPa)3120.521⑤粉质粘土qsk(kPa)81.7569.2547⑥粉质粘土qpk(kPa)281222523200注：由于桩尖进入持力层深度较浅，考虑到持力层有一定起伏，表中第⑥层土仅计桩端阻力。2三、设计内容1、基础持力层、桩型、承台埋深选择；2、单桩竖向承载力的确定；3、桩身结构设计和计算；4、确定桩数和承台尺寸；5、群桩承载力验算；6、群桩沉降计算；7、承台设计计算；8、绘制单桩及承台配筋图；四、设计要求要求完成全部的设计内容，完成设计计算及报告一份，报告插图及设计图纸应手工绘制完成。五、参考资料(1)《高层建筑基础设计》，陈国兴主编．中国建筑工业出版社，2000.(2)《高层建筑基础分析与设计》，宰金珉、宰金璋主编，中国建筑工业出版社，1999.(3)《地基基础设计手册》，沈杰编，上海科学技术出版社，1998.(4)《桩基工程手册》，桩基工程手册编委会，中国建筑工业出版社，1995.(5)《简明建筑基础计算与设计手册》，张季容、朱向荣编著，中国建筑工业出版社，1997.(6)《桩基础设计指南》，林天健、熊厚金、王利群编著，中国建筑工业出版社，1999.(7)《高层建筑设计与施工》，何广乾、陈祥福、徐至钧主编，科学出版社，1994(8)《桩基础设计与计算》，刘金砺，中国建筑工业出版社，1990.3桩基础设计一、设计任务某厂房桩基础设计二、设计资料该厂房上部结构荷载设计值为轴力N=7460KN，弯矩M=840KN·M，柱截面尺寸为600mm×800mm。建筑场地位于城郊，土层分布情况及各土层的物理、力学指标如表1所示。地下水位离地表0.5m，从各测点的静力触探结果看场地土具有不均匀性，东部区域的PS平均值要高于西部，局部地区有明浜，埋深将近2m。1、地基各土层的分布及物理力学性质指标，见表1：表1各土层的物理、力学指标土层序号土层名称层底埋深（m）容重γ（kN/m3）含水量w（%）孔隙比e液性指数IL抗剪强度压缩模量Es1-2（MPa）比贯λ阻力PS（MPa）粘聚力（kPa）内磨擦角（°）②褐黄色粉质粘土2.018.027.80.810.4830(21)25.5(18.5)6.40.59(0.54)③灰色淤泥质粉质粘土6.017.838.81.091.1814(9.8)19.3(13.5)4.50.57(0.38)④灰色淤泥质粘土14.917.053.11.511.2912(8.4)10.5(7.5)2.10.62(0.41)⑤灰~褐色粉质粘土20.018.035.41.020.8016(11.2)18.5(13.2)4.82.27(1.77)⑥暗绿色~草黄色粉质粘土24.018.524.70.710.3136(25.2)25.0(18.0)7.84.76(3.86)⑦灰色粉质粘土34.018.035.51.020.8722(13.4)22.1(13.0)4.9注表中括号内为西区的数值2、桩侧及桩端极限摩阻力标准值，见表2：表2桩侧、桩端极限摩阻力的标准值层序土层名称极限阻力静力触探估算方法经验参数法东部西部③淤泥质粉质粘土qsk(kPa)151525④淤泥质粉质粘土qsk(kPa)3120.521⑤粉质粘土qsk(kPa)81.7569.2547⑥粉质粘土qpk(kPa)281222523200注：由于桩尖进入持力层深度较浅，考虑到持力层有一定起伏，表中第⑥层土仅计桩端阻力。4三、设计内容1、基础持力层、桩型、承台埋深选择；2、单桩竖向承载力的确定；3、桩身结构设计和计算；4、确定桩数和承台尺寸；5、群桩承载力验算；6、群桩沉降计算；7、承台设计计算；8、绘制单桩及承台配筋图；四、桩基持力层、桩型、承台埋深选择1）持力层确定由于桩基础荷载较大，持力层应选在较为密实的土层上。从土层分布情况分析，浅部第②层土较好，但厚度较薄，且有明浜切割。③、④、⑤土层较差，不宜选作持力层，作为桩基础的基础形式，第⑥层土是桩基础的理想持力层。2）桩长的确定及承台埋深的选择桩尖进入持力层的深度为1m，工程桩的入土深度为2m。另考虑，到明浜埋深及承台埋深确定为2m，故桩基的有效长度为19m。3）桩型及截面尺寸由于建设场地在郊区，周围环境不要求限制振动、噪声，因此，因优先采用施工速度快，施工质量容易保证的打入桩，桩的截面尺寸选用450mm×450mm钢筋混凝土预制方桩，并在每个柱子下设一独立承台桩基础。五、单桩承载力单桩竖向承载力的计算，是基础设计最主要的内容，也是最主要的设计参数。单桩竖向承载力，是指单桩只具有的承受竖向荷载的能力。单桩极限承载力，是指单桩只具有的承受竖向荷载最大的承载能力。单桩竖向承载力包括：①地基土对桩的支撑能力②桩的结构强度可允许的最大轴向荷载当选取不同的桩基持力层、不同的桩长、不同的桩截面、不同的桩材，强度时，地基土对桩的支承能力与结构强度提供的承载能力，二者之比的比值就会发生变化，好的设计应当选取合适的桩长和截面，使上述俩种极限状态比较接近，以达到最经济的目的。⑴、静载荷试验5对桩逐级施加竖向荷载，测完桩在各级荷载作用下不同时刻的桩顶位移，求解桩的荷载与位移、时间的关系，以分析确定单桩的极限承载力。⑵、规范经验参数法《建筑桩基技术规范》JGJ94-1994对于一般的混凝土预制桩、钻孔灌注桩，用经验参数法计算单桩极限承载力标准值ukQ，表达式为pkSkskQQQppkisikAqLqu式中SKQ、pkQ——单桩极限摩擦阻力标准值、单桩极限端阻力标准值（KN）；u、pA——桩的横截面周长（m）和桩底面积（2m）；iL——桩周各层土的厚度（m)sikq——桩周第i层土的单位极限摩阻力标准值（KPa),可查表；pkq——桩底土的单位极限端阻力标准值（KPa),可查表；⑶静力触探法静力触探法是一种土的原位测试方法，因无需钻孔而高效便捷，所获数据可用确定桩的承载力。静力触探法分单桥探头和双桥探头俩种，单桥探头只能测比贯入阻力sP，双桥探头可测探头摩阻力sf和探头阻力eq。（略）根据单桥探头静力触探比贯入阻力资料，钢筋混凝土预制桩的单桩极限承载力标准值ukQ可按下式计算，pskisikukAPlquQ式中：u——桩身周长（m）sikq——用静力触探比贯入阻力标准值估算的桩周第i层土的极限桩侧摩阻力标准值（kpa)il——桩穿过第i层土的厚度（m）——桩端阻力修正系数；skp——桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值（kpa）pA——桩端面积（2m）⑷标准贯入法（略）⑸动力法考虑到场地土的不均匀性，单桩承载力的验算采用了经验参数法和静力触探法俩种估算（见表2）。1、规范法计算6根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94，桩侧的极限侧阻力标准值可按下式估算sp1000kpa时，skq取0.05sp，kpaps1000时，skq取0.02525sp，桩端阻力的计算公式为：skppkpq21)(21skskppp上式根据桩尖入土深度（本项设计h=21m），桩端阻力修正系数p取0.8；1skp——桩端全截面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；2skp——桩端全截面一下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；——折减系数，由于1skp/2skp5，故取5，故取1，桩入土深度（m）15h3015h6030h桩端阻力修正系数0.750.75~0.90.9注：桩入土深度3015h时，值按h值直接使用内插法；h为基底至桩端全截面的距离（不包括桩尖高度）。折减系数值21skskpp5712.51516532212、静力触探法计算单桩总极限侧阻力SKQ,端部阻力pkQ东部：isiksklquQ=1.525.819.8316.41545.04=1355.1KNppkpkAqQ1=2812245.0=569.43KN西部:)6.425.694.95.200.415(45.042skQ=1028.25KNKNQpk0.45645.0225222单桩竖向承载力的设计值（承台底下为淤泥质软土，不考虑承台效应）；东部：pSKsSKrQrQR111=6.14.5691.1355=1202.8KN7西部：6.103.45613.10722R=927.6KN单桩竖向承载力标准值：pskisikukAplquQ单桩竖向承载力设计值：ppksSKrQrQR3、经验参数法确定的单桩竖向承载力设计值R1.5479.82142545.043SKQ=947.88KN320045.023PKQ=648KN65.1/64888.9473R=967.2KN六、桩身结构设计和计算采用二点吊，吊点位置在距桩顶、桩尖0.207l(桩长）处，起吊时桩身最大正负弯矩2max0214.0ql，其中mKNq06.525145.02,为每延长米桩的自重。所以mKN09.39max，桩身截面弯矩设计值mKNr91.4609.392.1max（在这里2.1r为恒载分项系数）。桩身混凝土强度采用C35，桩身受拉主筋面积配筋量2601.4054153109.0/1091.469.0mmhfMAyg，仅需2根18或16钢筋3根，因此整个截面的主筋为168184或，其它钢筋构造参照有关标准图集。由于桩基入土不深，穿越的土层主要是软土，单桩承载力不高，打桩过程中的锤击拉应力和使用过程中的桩身抗压强度可不进行验算。八、确定桩数和承台尺寸根据轴心荷载设计值N和基桩承载力R估算桩数，RNn1.1分别代人上述三个单桩承载力设计值代入；8222.68125.120274601.11n取7根592.81.95574601.12n取9根484.82.96774601.13n取9根根据桩数，桩型及穿越土层情况，查表获得最小间距为3.0d（东西区，d为方桩边长或圆桩直径）。因此，西区承台下可采用9根桩，按33布置，桩距1.5m，故承台的平面尺寸可按mm44设计，如图：8如图1桩基及承台结构计算简图东西俩区承台尺寸相同，布