桩基础课程设计计算书(1)

地基基础课程设计

学生姓名：王少冬 学 号：[1**********] 指导教师：张兆强 所在学院：工程学院 专 业：土木工程

中国·大庆 2011 年 10 月

地基基础课程设计任务书

（预制桩基础）--土木08-2

一、工程概况

哈尔滨某机械厂车间，为单层单跨排架结构，跨度18米，柱距6米，纵向总长度72m，室内外地面高差0.30米。柱截面500×1000mm。建筑场地地质条件见表A，作用于基础顶面的荷载见表B。

表A 建筑场地地质条件

注：地下水位在天然地面下2.5米处

表B 上部结构传来荷载

注：1、荷载作用于基础顶面，弯矩作用于跨度方向；

2、表中给出的是荷载设计值，如需用到荷载标准值，直接把设计值除以1.3即可。

二、题目分配

按学号选择表B中相应的荷载，全班地质条件均相同（表A）。

三、设计要求

1、设计桩基础（包括桩、承台设计、群桩基础计算等）；

2、绘制施工图，包括基础平面布置图、承台和桩身详图及必要的施工说明等；（A1图纸594mm×841mm）。

3、计算书内容应详尽，数据准确，排版规范（按附件的排版规范执行）。图纸应符合制图规范相关要求，表达完整、准确。

参考设计步骤：1、确定桩的类型、长度（包括确定桩端持力层）、截面尺寸，初步选择承台底面标高（要考虑预制桩的要求）；2、按经验公式确定单桩承载力；3、确定桩数及布置；4、群桩基础计算；5、桩身设计；6、承台设计；7、绘制施工图。

目 录

1 设计资料 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 2 选择桩端持力层、承台埋深 ............................................................. 错误！未定义书签。 3 确定单桩极限承载力标准值 ............................................................................................... 2 4 确定桩数和承台尺寸 ........................................................................................................... 3 5 桩顶作用效用验算 ............................................................................................................... 3 6 桩基础沉降验算 ................................................................................................................... 4

6.1 求基底压力和基底附加压力 .................................................................................... 4 6.2 确定沉降计算深度 .................................................................................................... 4 6.3 沉降计算 .................................................................................................................... 4 6.4 确定沉降经验系数 .................................................................................................... 6 7 桩身结构设计计算 ............................................................................................................... 6 8 承台设计计算 ....................................................................................................................... 8

8.1 承台受冲切承载力验算 ............................................................................................ 8 8.2 承台受剪切承载力验算 ............................................................................................ 9 8.3 承台受弯承载力验算 .............................................................................................. 10 8.4 承台局部受压验算 .................................................................................................. 10

参考文献 ................................................................................................................. 12

桩基础课程设计计算书

1.设计资料

由上结构传至桩基的最大荷载设计值为：N=2956kN，M=231 kN·m，V=80kN

表A 建筑场地地质条件

注：地下水位在天然地面下2.5米处

1.选择桩端持力层、承台埋深

根据表A地质条件，以粉质粘土层为桩尖持力层，采用预制混凝土方桩，桩长L=20m，

截面尺寸为400mm400mm，桩尖进入粉质粘土层为2m。桩身材料：混凝土，C30级，

fc=14.3N/mm2；钢筋，二级钢筋，fy=fy=300N/mm2。承台用C20及混凝土，fc=9.6N/mm2；ft=1.10N/mm2，承台底面埋深d=2.0m。

'

3.确定单桩极限承载力标准值

根据地基基础规范经验公式

QukQskQpkupqsikliqpkAP

桩侧土的极限侧阻力标准值（kPa）按表8.6取值得： 淤泥质粘土层， qs1k=22-30kPa，取qs1k=23.14kPa.

灰色粘土层，IL1.00 时， qs2k=40-55kPa，取qs2k=42.14kPa。 亚粘土层， IL0.60 时， qs3k=55-70kPa，取qs3k=57.14kPa。

粉质粘土层， IL0.60 时， qs4k=55-70kPa，取qs4k=57.14kPa。 桩的极限端阻力标准值，可按查表8.7取值：

粉质粘土层，IL0.60（可塑），混凝土预制桩桩长20m，取qpk=1900-2800kPa，取

qpk=2028.57 kPa

QukQskQpkupqsikliqpkAP

40.4(23.1410.642.143.757.142.757.142)2028.570.421396.19kN 单桩竖向承载力特征值：

Ra=Quk/K1396.19/2698.10kN

水平承载力特征值：

0.75a3EIRhaXoa （Xoa一般取10mm）

Vx

2

W0b0bhmb1

EI0.85EcI0 I0 W0 a26EI

b=｛

kf(d1)kf(1.5d0.5)

d1m

｝ 由于混凝土预制桩桩型为方形，故kf取1.0 d1m

m地基土横向抗力系数的比例系数2~4.5，取2.5

V0x桩顶水平位移系数，ah=0.57×20=11.4>4取ah=4，则V0x=0.940

则

R

0.750.5730.852.551070.00213ha0.0168.22kN

4.确定桩数和承台尺寸

N

Fk2273.3.257 取n=4根

.10Ra

桩距s4d40.41.6m， 取s=1.8m。

承台尺寸 a=b=220.41.82.6m，承台高取0.8m。 确定承台平面尺寸及桩的排列如下图所示。

5.桩顶作用效用验算

单桩所受的平均作用力（取承台及其上的土的平均重度g20kN/m3):

Nk

FkGk2273.852.62.620(20.30)

646.20kNRa698.10kN

n4

单桩所受的最大作用力：

NkmaxNk

(MkHkh)xmax

x

2

646.20

i

(177.6961.540.8)0.9

709.23kN1.2Ra837.72kN2

40.9

基桩水平力设计值

H1k61.15.385kN 远小于Rha=68.22kN故无须验算考虑群桩效应

的基桩水平承载力。

6.桩基础沉降验算

6.1 求基底压力和基底附加压力

基 底 压 力：p

FG2584.81

382.37kPa A2.62

基底附加压力：P0P-r d=382.37-19.66264kPa0.264MPa

6.2 确定沉降计算深度

因不存在相邻荷载影响，故：

Znb(2.50.4lnb)2.6(2.50.4ln2.6)5.5m 取Zn= 6.0m

6.3 沉降计算

表B 计算桩基础最终沉降量

桩尖以下6m处附加应力：z20.4000264=105.6kPa 自重应力cz22021.319.66543.6kPa 由于

z2

0.2 计算到桩尖一下6m即可。 cz2

6.4 确定沉降经验系数

等效沉降系数：eC0

nb121

0.310.356

C1(nb1)C21.979(21)19.967

桩基沉降经验系数：0.65（查桩基规范5.5.11） 桩基沉降为：

S.e.S'.e.p0

i1n

zizii1

0.650.356(88.073.13)21.10

Esi



满足规范要求

7.桩身结构设计计算

两段桩长为10m和10m，采用双点吊立的强度计算进行桩身配筋设计。吊点位置在

2

距桩顶、桩端平面0.207L处，起吊时桩身最大正负弯矩Mmax0.0214kqL，其k1.3，

q0.42254kNm，为每延米桩的自重，故：

Mmax0.02141.3420244.5kNm 0.02141.3420244.5kNm Mmax

桩身截面有效高度h00.40.040.36m

Mmax44.5106

s0.06 2

fcmbh014.34003602

Mmax44.5106

's0.06 22

fcmbh014.3400360

查《混凝土结构设计规范》(GBJ1089)附表3

得10.062，

'0.062，桩身受拉主筋配筋量：As

1fcbh0

fy

0.062

1.014.3400360

426mm2

300

As''

1fcbh0

fy

0.062

1.014.3400360

426mm2

300

为便于配筋，上下两段桩都采用相同的配筋，选用220（628mm2），因此整个截面的主筋为420（1256mm2），其配筋率5%>钢筋见施工图，桩的吊装图如图3所示。

1256

0.87%min0.8%，其他构造

400360

图3 桩的吊装图

桩身强度：

(cfcAp0.9fy'Ag)1.0(0.8514.34004000.93001256)2283.92kNR

上段桩吊点位置：距桩端0.207l0.207204.14m处 下段桩吊点位置：距桩端0.207l0.207204.14m处

箍筋采用8@200,在桩顶和桩尖应适当加密，具体见桩身结构施工图。桩尖长

1.4b1.50.40.6m，取0.6m，桩顶设置三层8@50钢筋网，层距50mm。

8 承台设计计算

承台高0.8m，桩顶伸入承台50mm，钢筋的保护层取35mm，则承台有效高度：

h00.80.0500.0350.715m715mm 。

8.1承台受冲切承载力验算

8.1.1.柱边冲切

有公式可求得冲垮比与冲切系数0：

ox

aox0.20.840.84

1.750 0.280 ，ox

ox0.20.2800.2h00.715

oy

aoyh0



0.840.840.45

1.013 0.629 ， ox

ox0.20.6290.20.715

因h=800mm，故可取hp1.0。

2[ox(bcaoy)oy(hcaox)]hpfth0

2[1.750(0.50.45)1.013(1.00.2)]1.011000.7154527.25kN>F=2273.85x1.35=3069.70kN(满足)

8.1.2角柱向上冲切

从柱角内边缘至承台外边缘距离C1C20.600m，

a1xaox,1x0x,a1yaoy,1yoy。

1x0.560.560.561.167,1y0.676 1x0.20.2800.20.6290.2

[1x(c2a1y/2)1y(c1a1x/2)]hpfth0

[1.167(0.6000.45/2)0.676(0.6000.2/2)]1.011000.7151129.39kN1.35Nmax957.46kN（满足）

8.2承台受剪承载力计算

剪跨比与以上冲垮比相同，故yoy0.629，

因ho715mm800mm,取ho800mm,hs1.0

。 hpftb0h01.01.07411002.60.7152196.22kN1.352Nmax1914.92kN（满足）1.751.751.074 1.00.6291.0

8.3承台受弯承载力计算

MxNiyi2646.201.350.651134.08kNm

Mx1134.08106

As5874.54mm2 0.9fyh00.9300715

选用1820，As5656mm2，沿平行于y轴方向均匀布置。 MyNixi2709.231.350.4765.97kNm

765.97106

As3967.73mm2 0.9fyh00.9300715

选用1618，As4072mm2，沿平行x轴方向均匀布置。 My

参考文献

【1】 张忠苗．桩基工程．中国建筑工业出版社

【2】 沈蒲生．建筑工程课程设计指南．高等教育出版社

【3】 赵明华．土力学与基础工程．武汉理工大学出版社

【4】 众智软件．《建筑桩基技术规范》和《建筑地基基础设计规范》

地基基础课程设计

学生姓名：王少冬 学 号：[1**********] 指导教师：张兆强 所在学院：工程学院 专 业：土木工程

中国·大庆 2011 年 10 月

地基基础课程设计任务书

（预制桩基础）--土木08-2

一、工程概况

哈尔滨某机械厂车间，为单层单跨排架结构，跨度18米，柱距6米，纵向总长度72m，室内外地面高差0.30米。柱截面500×1000mm。建筑场地地质条件见表A，作用于基础顶面的荷载见表B。

表A 建筑场地地质条件

注：地下水位在天然地面下2.5米处

表B 上部结构传来荷载

注：1、荷载作用于基础顶面，弯矩作用于跨度方向；

2、表中给出的是荷载设计值，如需用到荷载标准值，直接把设计值除以1.3即可。

二、题目分配

按学号选择表B中相应的荷载，全班地质条件均相同（表A）。

三、设计要求

1、设计桩基础（包括桩、承台设计、群桩基础计算等）；

2、绘制施工图，包括基础平面布置图、承台和桩身详图及必要的施工说明等；（A1图纸594mm×841mm）。

3、计算书内容应详尽，数据准确，排版规范（按附件的排版规范执行）。图纸应符合制图规范相关要求，表达完整、准确。

参考设计步骤：1、确定桩的类型、长度（包括确定桩端持力层）、截面尺寸，初步选择承台底面标高（要考虑预制桩的要求）；2、按经验公式确定单桩承载力；3、确定桩数及布置；4、群桩基础计算；5、桩身设计；6、承台设计；7、绘制施工图。

目 录

1 设计资料 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 2 选择桩端持力层、承台埋深 ............................................................. 错误！未定义书签。 3 确定单桩极限承载力标准值 ............................................................................................... 2 4 确定桩数和承台尺寸 ........................................................................................................... 3 5 桩顶作用效用验算 ............................................................................................................... 3 6 桩基础沉降验算 ................................................................................................................... 4

6.1 求基底压力和基底附加压力 .................................................................................... 4 6.2 确定沉降计算深度 .................................................................................................... 4 6.3 沉降计算 .................................................................................................................... 4 6.4 确定沉降经验系数 .................................................................................................... 6 7 桩身结构设计计算 ............................................................................................................... 6 8 承台设计计算 ....................................................................................................................... 8

8.1 承台受冲切承载力验算 ............................................................................................ 8 8.2 承台受剪切承载力验算 ............................................................................................ 9 8.3 承台受弯承载力验算 .............................................................................................. 10 8.4 承台局部受压验算 .................................................................................................. 10

参考文献 ................................................................................................................. 12

桩基础课程设计计算书

1.设计资料

由上结构传至桩基的最大荷载设计值为：N=2956kN，M=231 kN·m，V=80kN

表A 建筑场地地质条件

注：地下水位在天然地面下2.5米处

1.选择桩端持力层、承台埋深

根据表A地质条件，以粉质粘土层为桩尖持力层，采用预制混凝土方桩，桩长L=20m，

截面尺寸为400mm400mm，桩尖进入粉质粘土层为2m。桩身材料：混凝土，C30级，

fc=14.3N/mm2；钢筋，二级钢筋，fy=fy=300N/mm2。承台用C20及混凝土，fc=9.6N/mm2；ft=1.10N/mm2，承台底面埋深d=2.0m。

'

3.确定单桩极限承载力标准值

根据地基基础规范经验公式

QukQskQpkupqsikliqpkAP

桩侧土的极限侧阻力标准值（kPa）按表8.6取值得： 淤泥质粘土层， qs1k=22-30kPa，取qs1k=23.14kPa.

灰色粘土层，IL1.00 时， qs2k=40-55kPa，取qs2k=42.14kPa。 亚粘土层， IL0.60 时， qs3k=55-70kPa，取qs3k=57.14kPa。

粉质粘土层， IL0.60 时， qs4k=55-70kPa，取qs4k=57.14kPa。 桩的极限端阻力标准值，可按查表8.7取值：

粉质粘土层，IL0.60（可塑），混凝土预制桩桩长20m，取qpk=1900-2800kPa，取

qpk=2028.57 kPa

QukQskQpkupqsikliqpkAP

40.4(23.1410.642.143.757.142.757.142)2028.570.421396.19kN 单桩竖向承载力特征值：

Ra=Quk/K1396.19/2698.10kN

水平承载力特征值：

0.75a3EIRhaXoa （Xoa一般取10mm）

Vx

2

W0b0bhmb1

EI0.85EcI0 I0 W0 a26EI

b=｛

kf(d1)kf(1.5d0.5)

d1m

｝ 由于混凝土预制桩桩型为方形，故kf取1.0 d1m

m地基土横向抗力系数的比例系数2~4.5，取2.5

V0x桩顶水平位移系数，ah=0.57×20=11.4>4取ah=4，则V0x=0.940

则

R

0.750.5730.852.551070.00213ha0.0168.22kN

4.确定桩数和承台尺寸

N

Fk2273.3.257 取n=4根

.10Ra

桩距s4d40.41.6m， 取s=1.8m。

承台尺寸 a=b=220.41.82.6m，承台高取0.8m。 确定承台平面尺寸及桩的排列如下图所示。

5.桩顶作用效用验算

单桩所受的平均作用力（取承台及其上的土的平均重度g20kN/m3):

Nk

FkGk2273.852.62.620(20.30)

646.20kNRa698.10kN

n4

单桩所受的最大作用力：

NkmaxNk

(MkHkh)xmax

x

2

646.20

i

(177.6961.540.8)0.9

709.23kN1.2Ra837.72kN2

40.9

基桩水平力设计值

H1k61.15.385kN 远小于Rha=68.22kN故无须验算考虑群桩效应

的基桩水平承载力。

6.桩基础沉降验算

6.1 求基底压力和基底附加压力

基 底 压 力：p

FG2584.81

382.37kPa A2.62

基底附加压力：P0P-r d=382.37-19.66264kPa0.264MPa

6.2 确定沉降计算深度

因不存在相邻荷载影响，故：

Znb(2.50.4lnb)2.6(2.50.4ln2.6)5.5m 取Zn= 6.0m

6.3 沉降计算

表B 计算桩基础最终沉降量

桩尖以下6m处附加应力：z20.4000264=105.6kPa 自重应力cz22021.319.66543.6kPa 由于

z2

0.2 计算到桩尖一下6m即可。 cz2

6.4 确定沉降经验系数

等效沉降系数：eC0

nb121

0.310.356

C1(nb1)C21.979(21)19.967

桩基沉降经验系数：0.65（查桩基规范5.5.11） 桩基沉降为：

S.e.S'.e.p0

i1n

zizii1

0.650.356(88.073.13)21.10

Esi



满足规范要求

7.桩身结构设计计算

两段桩长为10m和10m，采用双点吊立的强度计算进行桩身配筋设计。吊点位置在

2

距桩顶、桩端平面0.207L处，起吊时桩身最大正负弯矩Mmax0.0214kqL，其k1.3，

q0.42254kNm，为每延米桩的自重，故：

Mmax0.02141.3420244.5kNm 0.02141.3420244.5kNm Mmax

桩身截面有效高度h00.40.040.36m

Mmax44.5106

s0.06 2

fcmbh014.34003602

Mmax44.5106

's0.06 22

fcmbh014.3400360

查《混凝土结构设计规范》(GBJ1089)附表3

得10.062，

'0.062，桩身受拉主筋配筋量：As

1fcbh0

fy

0.062

1.014.3400360

426mm2

300

As''

1fcbh0

fy

0.062

1.014.3400360

426mm2

300

为便于配筋，上下两段桩都采用相同的配筋，选用220（628mm2），因此整个截面的主筋为420（1256mm2），其配筋率5%>钢筋见施工图，桩的吊装图如图3所示。

1256

0.87%min0.8%，其他构造

400360

图3 桩的吊装图

桩身强度：

(cfcAp0.9fy'Ag)1.0(0.8514.34004000.93001256)2283.92kNR

上段桩吊点位置：距桩端0.207l0.207204.14m处 下段桩吊点位置：距桩端0.207l0.207204.14m处

箍筋采用8@200,在桩顶和桩尖应适当加密，具体见桩身结构施工图。桩尖长

1.4b1.50.40.6m，取0.6m，桩顶设置三层8@50钢筋网，层距50mm。

8 承台设计计算

承台高0.8m，桩顶伸入承台50mm，钢筋的保护层取35mm，则承台有效高度：

h00.80.0500.0350.715m715mm 。

8.1承台受冲切承载力验算

8.1.1.柱边冲切

有公式可求得冲垮比与冲切系数0：

ox

aox0.20.840.84

1.750 0.280 ，ox

ox0.20.2800.2h00.715

oy

aoyh0



0.840.840.45

1.013 0.629 ， ox

ox0.20.6290.20.715

因h=800mm，故可取hp1.0。

2[ox(bcaoy)oy(hcaox)]hpfth0

2[1.750(0.50.45)1.013(1.00.2)]1.011000.7154527.25kN>F=2273.85x1.35=3069.70kN(满足)

8.1.2角柱向上冲切

从柱角内边缘至承台外边缘距离C1C20.600m，

a1xaox,1x0x,a1yaoy,1yoy。

1x0.560.560.561.167,1y0.676 1x0.20.2800.20.6290.2

[1x(c2a1y/2)1y(c1a1x/2)]hpfth0

[1.167(0.6000.45/2)0.676(0.6000.2/2)]1.011000.7151129.39kN1.35Nmax957.46kN（满足）

8.2承台受剪承载力计算

剪跨比与以上冲垮比相同，故yoy0.629，

因ho715mm800mm,取ho800mm,hs1.0

。 hpftb0h01.01.07411002.60.7152196.22kN1.352Nmax1914.92kN（满足）1.751.751.074 1.00.6291.0

8.3承台受弯承载力计算

MxNiyi2646.201.350.651134.08kNm

Mx1134.08106

As5874.54mm2 0.9fyh00.9300715

选用1820，As5656mm2，沿平行于y轴方向均匀布置。 MyNixi2709.231.350.4765.97kNm

765.97106

As3967.73mm2 0.9fyh00.9300715

选用1618，As4072mm2，沿平行x轴方向均匀布置。 My

参考文献

【1】 张忠苗．桩基工程．中国建筑工业出版社

【2】 沈蒲生．建筑工程课程设计指南．高等教育出版社

【3】 赵明华．土力学与基础工程．武汉理工大学出版社

【4】 众智软件．《建筑桩基技术规范》和《建筑地基基础设计规范》