房屋设计

2

8基础设计

8.1工程地质资料

工程地质资料野外钻探了解到土层情况如下： 1﹑杂填土：灰黄色﹑含碎砖和垃圾，结构松散 2﹑淤泥：灰黑色﹑饱和﹑流塑状态

3﹑粉土：黄红色﹑软塑（旧规范称为轻亚粘土） 4﹑粘土：棕红色硬塑

5﹑微风化砂岩：饱和单轴抗压强度标准值为16,000 kPa 层次 1 2 3 4 5 杂填土 淤泥 粉土 粘土 砂岩 土 层 承载力kN/m2 80 100 169 300 天然含水量(％) 淤泥杂填土

容 重 kN/m2 17 18 19．5 19．7 孔隙比 塑限 ％ 液塑 ％ 32 塑性 指数 13 液性 指数 1．42 0．98 32 37．5 粉土1．61 19 26．7 20．8 砂岩粘土0．80 17．0 26．9 9．9 0．70 18．2 29．4 11．2 0．23

杂填土

粘土粉土淤泥砂岩8.2基础设计

由地质资料分析统计可知，上部以松软土层为主，工程性质差，上部结构传来的荷

94

基础设计

载比较大；因此，本工程建筑物不宜采用天然地基，采用冲孔灌注桩,按嵌岩桩设计。

8.2．1柱下桩基础设计

初选桩长和桩径

上部结构传来的荷载设计值,计算时加上基础梁传来的荷载：

Mx23.55KNm，N3744.74 68.1213812.86kN，Vx21.41KN。采用冲孔灌注桩基础，桩径取300mm，桩端进入持力层1.2米，长取15米，承台埋深2.2米。承台材料C30混凝土，桩身材料C30混凝土, 配置HRB335级钢筋。

1． 单桩极限承载力标准值

RkusiqsikliurfrchrpfrcAp

从地质资料可得单桩桩身竖向承载力标准值Rk为

RkusiqsikliurfrchrpfrcAp

=0.3×3.14×(1×13×1.8+1×50×6+1×88×6)+0.3×3.14×0.065×16000×1.2+0.2×16000×3.14×0.3×0.3/4 =2203.7148KN

单桩单位竖向承载力设计值为（考虑桩主要为端承桩，所以确定不考虑群桩效应）：

RRk/=2203.7148/1.6=1377.32175KN

2．确定桩数和承台设计

1) 初选桩数及布桩

nF/R=3812.86/1377.3217=2.77(根)

由于受偏心荷载作用，故取

n1.2n'=3.32=4(根)

暂取4根

2) 初选承台尺寸

，查桩基规范，桩距如下：

Smin3d=3×300=900mm 取1400mm

根据桩构造要求得：承台边缘到边桩中心为一个桩直径400mm，边缘挑出400-150=250mm>150mm,满足要求。

取承台的长边和短边为：

95

框架━剪力墙结构结构设计

ab=2×0.4+1.4=2.2m

承台埋深取2.2m，承台高0.8m，桩顶伸入承台85mm，钢筋保护层厚度取50mm，则承台有效高度为：

h00.80.050.0850.665m。承台大样及桩布置见图8.1。 8.1 承台大样及桩布置图

3) 计算桩顶荷载设计值。 计算桩顶荷载设计值

取承台及其上土的平均重度G20kN/m3，则桩顶竖向荷载特征值为: NFG(3812.86)(202.22.2

n2.2)1.241017kNR1377.32(kN)

NmaxyximinNMx2=1017(23.55+21.41×2.2)×0.7/(4×(0.7×0.7))= i

Nmax1042KN1.2R1.213771652KN

Nmin991KN0满足要求。

基桩水平力H1H/n21.41/45.35RHa10%R137kN 因此无须验算考虑群桩效应的基桩水平承载力设计值。 4) 承台受冲切承载力计算。

96

基础设计

a.柱边对承台的冲切

柱对承台的冲切按下式计算

Fl2ox(bcaoy)oy(hcaox)hpftho

式中：Fl——扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上相应于荷载效应基本

组合的冲切力设计值；

ho——冲切破坏锥体的有效高度； hp——受冲切承载力截面高度影响系数； ox、oy——冲切系数；

aox、aoy——柱边或变阶处至桩边的水平距离； bc、hc——柱的尺寸。 现将圆桩换算成方桩：

bp0.8d0.8300240mm

由《基础设计规范》得冲跨比和冲切系数

aox280mm

aoy330mm

oxaox/h0280/665=0.421 (0.21.0)

oy=0.496 (0.21.0)

ox0.84/(ox0.2)0.84/(0.421+0.2)=1.352

oy0.84/(0.496+0.2)=1.2

2ox(bcaoy)oy(hcaox)hpfth0

=2×(1.352×(0.5+0.33)+1.2×(0.6+0.28))×1×1430×0.665

h800800,hp1

4142.6kN0F3812kN0Fl0(FNi)

柱边冲切满足要求。

b.角桩向上冲切，从角桩内边缘至承台外边缘距离

角桩对承台的冲切按下式计算

Nl1x(c2a1y2)1y(c1a1x)hpftho 2

式中：Nl——扣除承台及其上填土自重后角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向

力设计值；

ho——承台外边缘的有效高度； hp——受冲切承载力截面高度影响系数；

97

框架━剪力墙结构结构设计

1x、1y——角桩冲切系数；

a1x、a1y——从承台底角桩内边缘引450冲切线与承台顶或承台变阶处相交点至

角桩内边缘的水平距离；

c1、c2——从角桩内边缘至承台外边缘的距离。

扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上相应于荷载效应基本组合的冲切力设计值Nl；

NlF3812/4+25.23=978KN nxi2

Myxi

c1c2400240/20.52m a1xaox280,1xox0.421

a1yaoy330,1yoy0.496 1x1.352

1y1.2

1x(c2a1y/2)1y(c1a1x/2)hpfth0=(1.352×(0.52+0.33/2)+1.2×(0.52+0.28/2))×1×1430×0.665=1633KN >0Nmax=978KN 角桩冲切满足要求。 5) 承台受剪承载力计算

承台斜截面受剪计算按下式计算

Vhsftboho

式中：V——扣除承台及其上填土自重后角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时斜截面最

大剪力设计值；

bo——承台计算截面处的计算宽度； ho——计算宽度处承台的有效高度； ——剪切系数；

hs——受剪切承载力截面高度影响系数。

剪跨比与以上冲垮比相同，故对Ι–Ι斜截面 ox0.421,

.751.×751430×2.2×0.665=2573KN>20Nl=2×978=1956KN hsftb10h01.231.23x1.01.3xⅡ–Ⅱ截面，

oy=0.496 y=1.17

hsftb0h02447KN>20Nl

98

基础设计

满足要求。 6) 承台局部受压计算

承台采用的混凝土等级是C30，预制管桩的混凝土等级是C80，承台和柱的强度等级一样，不用验算柱下承台局部受压；承台比桩的强度小，需要验算桩上承台的局部受压。承台局部受压承载力按下式计算

Nl1.35clfcAln

式中：Nl——局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值； c——混凝土强度影响系数；

l——混凝土局部受压时的强度提高系数； Aln——混凝土局部受压净面积。

A90023002b4635850mm2,Al470650mm2 Ab93.0,A(30021602l)ln50554mm2A l4 FFGl nMyxix21603kNi

1.35clfcAln1.351.03.014.3505542927.8kNFl1603kN承台局部受压满足要求。 7) 承台受弯承载力计算

考虑承台效应i桩为竖向总反力设计值。

MxNiyi1017×2×(0.7-0.3)=813KN·m My1042×2×(0.7-0.25)=9372KN·m h0665mm 0Mx0My937 A.9f106s4978mm20yh00.9fyh00.9300665

X和Y方向都采用20，n=4978/254.5+1=20.2根 s=（2200-70）/20.2=105mm, 取100mm，则选20@100，As20254.45088mm2

承台配筋图见施工图。 8）桩身配筋

主筋计算：

99

框架━剪力墙结构结构设计

当桩身直径为300mm~2000mm时，正截面配筋率取0.65%~0.2%。

0.65%0.2%(300300)0.65%0.65%； 本计算书，d=0.3m，则3002000As0.65%Ap0.65%3.140.1520.000459m2459mm2 采用14钢筋作为主筋，单根14的钢筋面积As153.9mm2。 周长：Sπd3.140.30.942m

《桩基规范》规定，主筋净矩不应小于60mm， 可得根数不应少于13根,选配13根14钢筋, 本设计的配筋长度取2/3桩长。 主筋配筋深度：2/3×15=10m。

箍筋计算：

箍筋采用螺旋式配筋，采用Φ6@200，加密区为距离桩端2m范围，加密区箍筋Φ6@100。每隔桩身2m，设计加劲肋Φ16。 9）桩身验算

钢筋混凝土轴心受压桩5d范围内，螺旋式箍筋间距不大于100mm的，使用下式计算：

/ NcfcAps0.9fy/AS式中，N——荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值； c——基桩成桩工艺系数，按规定取值c=0.9； fc——混凝土轴心抗压强度设计值；

Aps——桩身截面面积；

fy/——纵向主筋抗压强度设计值； As/——纵向主筋截面面积。

/ NcfcAps0.9fy/AS.062kN =0.914.33.140.15241030.93001030.00245797符合要求。

8.2.2墙下的桩基础设计

地质资料参照8.1节。

初选桩长和桩径：

上部结构传来的荷载设计值,计算时加上基础梁传来的荷载：

100

基础设计

Mx3987KNm，N4696 16.44712.4kN，Vx331KN。采用冲孔灌注桩基础，桩径取300mm，桩端进入持力层1.2米，长取15米，承台埋深2.2米。承台材料C30混凝土，桩身材料C30混凝土, 配置HRB335级钢筋。 同3柱下的设计相同

单桩竖向承载力标准值（与3柱设计相同）

RkusiqsikliurfrchrpfrcAp

=0.3×3.14×(1×13×1.8+1×50×6+1×88×6)+0.3×3.14×0.065×16000×1.2+0.2×16000×3.14×0.3×0.3/4 =2203.7148KN

单桩单位竖向承载力设计值为（考虑桩主要为端承桩，所以确定不考虑群桩效应）：

RRk/=2203.7148/1.6=1377.32175KN

确定桩数和承台尺寸

a) 初选桩数及布桩

nF/R=4712.4/1377.3217=3.421 (根)

由于受偏心荷载作用，故取

n1.2n'=4.1=6(根)

b) 初选承台尺寸 查桩基规范，桩距如下：

Smin3d=3×300=900mm

取x方向取1500mm；Y方向取1600mm.

根据桩构造要求得：承台边缘到边桩中心为一个桩直径400mm，边缘挑出400-150=250mm>150mm,满足要求。

取承台的长边和短边为：

a2.3m

b4m

承台埋深取2.2m，承台高1m，桩顶伸入承台85mm，钢筋保护层厚度取50mm，则承台有效高度为：

h01.00.050.0850.865m 承台大样及桩布置见图8.2。

101

框架━剪力墙结构结构设计

桩顶荷载设计值 计算桩顶荷载设计值

取承台及其上土的平均重度G20kN/m3，则桩顶竖向荷载特征值为:

NFG(4712)(202.342.2)1.2866kNR1377.32(kN) n6

8.2承台大样及桩布置图maxNminNNmax Nmin129KN0

满足要求。

1603KN1.2R1.213771652KN Mxyiyi2 =866(3987+331×2.2)×1.6/(4×(1.6×1.6))=

基桩水平力H1H/n331/655.16RHa10%R137kN

因此无须验算考虑群桩效应的基桩水平承载力设计值。

承台验算与承载力配筋

1) 承台受冲切承载力计算。 a.柱边对承台的冲切

柱对承台的冲切按下式计算（各参数含义同上桩基础）

Fl2ox(bcaoy)oy(hcaox)hpftho

现将圆桩换算成方桩：

bp0.8d0.8300240mm

由《基础设计规范》得冲跨比和冲切系数 墙长边到边桩内边缘的水平距离为

aox1500/2125240/2505mmho865mm

墙短边到边桩内边缘的水平距离小于零，并且短边边中无桩，难形成对承台的冲切，所

102

基础设计

以不用进行冲切验算。

oxaox/h0505/8650.583 (0.21.0)

ox0.84/(ox0.2)0.84/(0.583+0.2)=1.07

h1800,hp0.983

2ox(bcaoy)oy(hcaox)hpfth0

=2×(1.07 ×0.25+4.2×(3.3+0.583))×0.983×1430×0.865

40310kN0F4712kN0Fl0(FNi) 墙边冲切满足要求。 b.角桩向上冲切，

从角桩内边缘至承台外边缘距离

角桩对承台的冲切按下式计算

Nl1x(c2a1y2)1y(c1a1x)hpftho 2

扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上相应于荷载效应基本组合的冲切力设计值Nl；

NlFMyxi4712/6+736=1522KN nxi2

c1c2520mm

分析可知道：a1x505mm a1y0

Y方向上柱子在桩线以内，所以不用进行角桩冲切验算 角桩冲切满足要求。

2) 承台受剪承载力计算

承台斜截面受剪计算按下式计算

Vhsftboho

剪跨比与以上冲垮比相同，故对Ι–Ι斜截面

xox0.760.3x y

1.751.751.34x1.01.3103

hsftb0h011.3414302.30.8653812KN20Nl215223044kN框架━剪力墙结构结构设计

Ⅱ–Ⅱ截面（短边方向），柱边到桩内边缘水平距离小于零，满足斜截面抗剪要求 承台受剪承载力计算

3) 承台局部受压计算

承台采用的混凝土等级是C30，预制管桩的混凝土等级是C80，承台和柱的强度等级一样，不用验算柱下承台局部受压；承台比桩的强度小，需要验算桩上承台的局部受压。承台局部受压承载力按下式计算

Nl1.35clfcAln

式中：Nl——局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值； c——混凝土强度影响系数；

l——混凝土局部受压时的强度提高系数； Aln——混凝土局部受压净面积。

229003002 Ab635850mm,Al70650mm244

l 1.35

承台局部受压满足要求。

4) 承台受弯承载力计算。不考虑承台效应i桩为竖向总反力设计值。 各排桩竖向反力为总竖向反力计算由前已计算。

cAb(30021602)93.0,Aln50554mm2Al4FGMyxiFl1603kN2n xilfcAln1.351.03.014.3505542927.8kNFl1603kNMxNiyi1522×2×0.17=517KN·m

104

基础设计

h0865mm 0Mx517106As2213mm20.9fyh00.9300865

采用20，n=2213/314.2+1=8根 s=（2300-70）/15=150mm, 取150mm，则选20@150，As15314.24713.0mm2

My866×3×0.625=1623KN·m h0845mm 0Mx1623.0106As7113mm20.9fyh00.9300845

采用20，n=2213/314.2+1=23根 s=（4000-70）/26=150mm, 取150mm，则选20@150，As26314.28169mm2 5）桩身配筋

主筋计算：

当桩身直径为300mm~2000mm时，正截面配筋率取0.65%~0.2%。

0.65%0.2%(300300)0.65%0.65%； 本计算书，d=0.3m，则3002000As0.65%Ap0.65%3.140.1520.000459m2459mm2 采用14钢筋作为主筋，单根14的钢筋面积As153.9mm2。 周长：Sπd3.140.30.942m

《桩基规范》规定，主筋净矩不应小于60mm， 可得根数不应少于13根,选配13根14钢筋, 本设计的配筋长度取2/3桩长。 主筋配筋深度：2/3×15=10m。

箍筋计算：

箍筋采用螺旋式配筋，采用Φ6@200，加密区为距离桩端2m范围，加密区箍筋Φ6@100。每隔桩身2m，设计加劲肋Φ16。 9）桩身验算

钢筋混凝土轴心受压桩5d范围内，螺旋式箍筋间距不大于100mm的，使用下式计算：

/ NcfcAps0.9fy/AS式中，N——荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值； c——基桩成桩工艺系数，按规定取值c=0.9； fc——混凝土轴心抗压强度设计值；

Aps——桩身截面面积；

fy/——纵向主筋抗压强度设计值；

105

框架━剪力墙结构结构设计

As/——纵向主筋截面面积。

/ NcfcAps0.9fy/AS.59kN =0.914.33.140.15261030.93001030.00268695符合要求。

106