基础承台设计计算

一、某五层钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸6m³6m，横向承重框架，柱截面500mm³500mm，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3d，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KN²m，其余的均为KN) 地质资料见附图。

附图：

F 室内地面

天然地面标高9.280 天然地面

300mm

200mm M V

杂填土

r=18KN/m3 h=1500

qsa=12kpa

50mm

4.00

粉土

6.10 qsa=22kpa

d=400mm 承台剖面

粉细砂

qsa=24kpa Y

A

0.4 1 al2=232mm

11.00 H

0.4 J 1 D S=1.6

E F 2.59

淤泥质粉土h=0.83≈1.39G X

qsa=8kpa 2 2

0.4 2 3

B C

15.40 0.8 1

粉质粘土0.83/3≈0.460.43/3≈0.23al1=373mm

qsa=25kpa 2.98m

23.00 qpa=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

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 。

（3）确定单桩竖向承载力特征值

Ra=qpaAp + μp ∑qsiali =414

.3³0.4²³800+3.14³0.4³(12³4+22³2.1+24³4.9+8³4.4+25³0.8)

=100.48+355.352=435.832KN

（4）估算桩数及初定承台面积

n=1.2³Fk/Ra=1.2³910/435.832≈2.51 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：

()

)338.04.0213(6.1334.02338.0238.04.08.021⨯⨯⨯-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+⨯⨯++⨯ ≈0.5³2.59³2.98-0.267=3.6㎡

（5）桩基础验算

1）单桩承载力验算

承台及上覆土重Gk=20³3.6³1.85=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 < Ra 满足要求

偏心竖向力作用下，桩顶承受的最大与最小竖向力

Qk=(Fk + Gk)/n ± (Mxk ³Yi)/∑Yi ² ± (Myk ³Xi)/∑Xi ²

=(910 + 133.2)/3 ± (110+50³1.5)³0.8/2³0.8²

=347.73 ± 115.625

463.355 (桩3)

= KN

232.105 (桩2)

最大竖向力Qk max=463.355KN ≤ 1.2Ra=1.2³435.832=523KN

最小竖向力Qk min=232.105KN > 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/∑Yi ² +MyXmax/∑Xi ²

=(1152 + 1.2³133.2)/3 + (140 + 64³1.5)³0.8/2³0.8²

=437.28 + 147.5

=584.78KN

桩身混凝土强度等级为C60，Fc=38.5N/mm ²

ApFc ψc=(3.14³400²)³38.5³1.0/4

≈4836KN > Qmax 满足要求

（6）承台设计

将圆桩换算成正方形桩，(3.14³400²)/4=a ² a=354mm

1) 承台受冲切承载力验算

①柱对承台的冲切(三桩承台不要求）

②角桩对承台的冲切

角桩的最大净反力设计值：

N1=F/n + MyXi/∑Xi ²

=1152/3 + (140 + 64³1.5)³0.8/2³0.8²

=384 + 147.5

=531.5KN

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 al1=800 - 250 - 354/2=373mm ，al2=232mm < 0.2H 。=290mm ,取a12=290mm

角桩冲垮比λl1=al1/H 。=373/1450=0.257,λl2=al2/H 。=290/1450=0.2

角桩冲切系数

βl1=0.56/(λl1 + 0.2)=0.56/(0.257+ 0.2)=1.23

βl2=0.56/(λl2 + 0.2)=0.56/(0.2 + 0.2)=1.4

λl1、λl2满足0.2~1.0。

c1=867mm ，c2=848mm

底部角桩：

[βl1(2c1 + al1)tan 2

1θ]βhpFtH 。 =[1.23³(2×867 + 373)3/3 ]³0.942³1.1³1450

=2248126 ≈2248KN > Nl=531.5KN 满足要求

顶部角桩：

[βl2(2c2 + al2)tan 2

2θ]βhpFtH 。 =[1.4³(2³848 + 290)3/3]³0.942³1.1³1450

=2411894 ≈2412KN > Nl=531.5KN 满足要求