桩基承台设计讲义讲稿(含示意图、计算书).ppt

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1、4.8 桩承台设计,4.8.1 构造要求1）独立柱下桩基承台的最小宽度不应小于500mm，边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于150 mm。对于墙下条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不应小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。最小埋深为500mm。,承台作用：连结各桩，转换、调整、分配荷载。桩基承台可分为柱下独立承台、柱下或墙下条形承台（梁式承台）、筏板承台、箱形承台。桩基承台的构造，应满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构要求，,0.5d且不宜小于150mm,500mm,厚度300mm,承台最小埋深500mm,混凝土强度C20

2、垫层：100mm厚素混凝土垫层C7.5,2）高层建筑平板式和梁板式筏形承台的最小厚度不应小于400mm，墙下布桩的剪力墙结构筏形承台的最小厚度不应小于200mm。3）高层建筑箱形承台的构造应符合高层建筑筏形与箱形基础技术规范JGJ6的规定。承台混凝土材料及其强度等级应符合结构混凝土耐久性的要求和抗渗要求。承台的钢筋配置应符合下列规定：1）柱下独立桩基承台纵向受力钢筋应通长配置(图4.2.3-a)，对四桩以上（含四桩）承台宜按双向均匀布置，对三桩的三角形承台应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内(图4.2.3-b)。,纵向钢筋锚固长度自边桩内侧（当为圆桩时，应将其直

3、径乘以0.8等效为方桩）算起，不应小于35dg(dg为钢筋直径)；当不满足时应将纵向钢筋向上弯折，此时水平段的长度不应小于25dg，弯折段长度不应小于10dg。承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，间距不应大于200mm。柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%。2）柱下独立两桩承台，应按现行国家标准混凝土结构设计规范（GB 50010）中的深受弯构件配置纵向受拉钢筋、水平及竖向分布钢筋。承台纵向受力钢筋端部的锚固长度及构造应与柱下多桩承台的规定相同。,图4.2.3承台配筋示意（a）矩形承台配筋（b）三桩承台配筋（c）墙下承台梁配筋图,3）条形承台梁的纵向主筋应符合现行国家标准混凝土结

4、构设计规范（GB 50010）关于最小配筋率的规定（图4.2.3-c），主筋直径不应小于12mm，架立筋直径不应小于10mm，箍筋直径不应小于6mm。承台梁端部纵向受力钢筋的锚固长度及构造应与柱下多桩承台的规定相同。4）筏形承台板或箱形承台板在计算中当仅考虑局部弯矩作用时，考虑到整体弯曲的影响，在纵横两个方向的下层钢筋配筋率不宜小于0.15%；上层钢筋应按计算配筋率全部连通。当筏板的厚度大于2000mm时，宜在板厚中间部位设置直径不小于12mm、间距不大于300mm的双向钢筋网。5）承台底面钢筋的混凝土保护层厚度，当有混凝土垫层时，不应小于50mm，无垫层时不应小于70mm；此外尚不应小于桩头

5、嵌入承台内的长度。,钢筋：承台内钢筋(a)直径:12(b)间距100200mm承台梁 412（架力筋10）钢筋保护层（a）70mm（无垫层）（b）可小些（有垫层）,桩与承台的连接构造应符合下列规定：1）桩嵌入承台内的长度对中等直径桩不宜小于50mm；对大直径桩不宜小于100mm。2）混凝土桩的桩顶纵向主筋应锚入承台内，其锚入长度不宜小于35倍纵向主筋直径。对于抗拔桩，桩顶纵向主筋的锚固长度应按现行国家标准混凝土结构设计规范（GB 50010）确定。3）对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时可设置承台或将桩与柱直接连接。柱与承台的连接构造应符合下列规定：1）对于一柱一桩基础，柱与桩直接连接时，柱纵向

6、主筋锚入桩身内长度不应小于35倍纵向主筋直径。,2）对于多桩承台，柱纵向主筋应锚入承台不应小于35倍纵向主筋直径；当承台高度不满足锚固要求时，竖向锚固长度不应小于20倍纵向主筋直径，并向柱轴线方向呈90弯折。3）当有抗震设防要求时，对于一、二级抗震等级的柱，纵向主筋锚固长度应乘以1.15的系数；对于三级抗震等级的柱，纵向主筋锚固长度应乘以1.05的系数。承台与承台之间的连接构造应符合下列规定：1）一柱一桩时，应在桩顶两个主轴方向上设置联系梁。当桩与柱的截面直径之比大于2时，可不设联系梁。2）两桩桩基的承台，应在其短向设置联系梁。3）有抗震设防要求的柱下桩基承台，宜沿两个主轴方向设置联系梁。,4

7、）联系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高。联系梁宽度不宜小于250mm，其高度可取承台中心距的1/101/15，且不宜小于400mm。5）联系梁配筋应按计算确定，梁上下部配筋不宜小于2根直径12mm钢筋；位于同一轴线上的联系梁纵筋宜通长配置。承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙应灌注素混凝土，或采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土分层夯实，其压实系数不宜小于0.94。,4.8.2 柱下桩基独立承台1、受弯计算（1）柱下多桩矩形承台 配筋不足时，呈梁式破坏（弯曲破坏）。,承台弯矩计算示意（a）矩形多桩承台；（b）等边三桩承台；（c）等腰三桩承台,两桩条形承台和多桩矩形承台弯矩计算截面取在柱边和承台变阶处，

8、可按下列公式计算：,三桩承台的正截面弯距值按下列方法计算：1）等边三桩承台,通过承台形心至各边边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值；,不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下三桩中最大基桩 竖向反力设计值；,分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值；,垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离；,不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下的第i基桩竖向反力设计值。,桩中心距；,方柱边长，圆柱时c=0.8d（为圆柱直径）,2）等腰三桩承台,分别为通过承台形心至两腰边缘和底边边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值；,长向桩中心距；,短向桩中心距与长向桩中心距之比，当 小于0.5时，应按变截面的二

9、桩承台设计；,分别为垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。,柱下条形承台梁的弯矩可按下列规定计算：1）可按弹性地基梁（地基计算模型应根据地基土层特性选取）进行分析计算；2）当桩端持力层深厚坚硬且桩柱轴线不重合时，可视桩为不动铰支座，按连续梁计算。砌体墙下条形承台梁，可按倒置弹性地基梁计算弯矩和剪力。,（1）均布荷载法计算弯矩最大，结果太保守。,以桩为支座，视墙体传下的荷载均布于承台梁上。,（2）过梁荷载法计算弯矩最小，结果偏小。,一般连续梁,取hw高度范围全部墙体作均布荷载。,连续梁,取L/3范围内墙体作均布荷载。,连续梁,（3）倒置弹性地基梁法考虑的墙梁的共同作用，结果适中。,视墙体为弹性地基

10、，承台梁为桩顶反力作用下的倒置弹性地基梁。,箱形承台和筏形承台的弯矩宜考虑地基土层性质、基桩分布、承台和上部结构类型和刚度，按地基桩承台上部结构共同作用原理分析计算。对于箱形承台，当桩端持力层为基岩、密实的碎石类土、砂土，且较均匀时，或当上部结构为剪力墙、12层以上框架、框架剪力墙体系且箱形承台的整体刚度较大时，箱形承台顶、底板可仅考虑局部弯曲作用进行计算。对于筏形承台，当桩端持力层坚硬均匀、上部结构刚度较好，且柱荷载及柱间距的变化不超过20%时，可仅考虑局部弯曲作用按倒楼盖法计算；当桩端以下有中、高压缩性土、非均匀土层、上部结构刚度较差或桩间距变化较大时，应按弹性地基梁板进行计算。,2、受冲

11、切计算,冲切破坏锥体应采用自柱（墙）边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线所构成的锥体，锥体斜面与承台底面之夹角不应小于45。,1）对于柱下矩形独立承台：,柱对承台的冲切计算示意,不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值；,对于圆柱及圆桩，计算时应将其截面换算成方柱及方桩。对于柱下两桩承台，宜计算受弯、受剪承载力，不需要进行受冲切承载力计算。,2）角桩冲切承载力（1）四桩以上（含四桩）承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算：,（a）锥形承台；(b)阶形承台 四桩以上（含四桩）承台角桩冲切计算示意,（2）三桩三角形承台可按下列公式计算受角桩冲切的承载力：底部角桩：,三

12、桩三角形承台角桩冲切计算示意,顶部角桩：,3）对于箱形、筏形承台，应计算承台受内部基桩的冲切承载力：,基桩对筏形承台的冲切和墙对筏形承台的冲切计算示意（a）受基桩的冲切（b）受桩群的冲切,3、受剪计算,柱（墙）下桩基承台，应分别对柱（墙）边、变阶处和桩边联线形成的贯通承台的斜截面的受剪承载力进行验算。当承台悬挑边有多排基桩形成多个斜截面时，应对每个斜截面的受剪承载力进行验算。1）承台斜截面受剪承载力可按下列公式计算：,承台斜截面受剪计算示意,（1）对于阶梯形承台应分别在变阶处（A1-A1,B1-B1）及柱边处（A2-A2,B2-B2）进行斜截面受剪承载力计算。计算变阶处截面（A1-A1,B1-

13、B1）的斜截面受剪承载力时，其截面有效高度均为h10,截面计算宽度分别为by1和bx1。,阶梯形承台斜截面受剪计算示意 锥形承台斜截面受剪计算示意,计算柱边截面（A2-A2,B2-B2）的斜截面受剪承载力时，其截面有效高度均为h10+h20，截面计算宽度分别为：,对A-A,对B-B,（2）对于锥形承台应对变阶处及柱边处（A-A及B-B）两个截面进行受剪承载力计算，截面有效高度均为ho，截面的计算宽度分别为：,对A-A,对B-B,进行斜截面抗剪计算时应注意以下几点:（1）当柱边（墙边）外有多排桩形成多个剪切斜截面时，需对每个截面进行验算。（2）对阶梯形承台需分别在变阶处及柱边进行斜截面受剪计算。

14、（3）对锥形承台需在承台顶斜面与平面交接位置进行斜截面受剪计算。（4）墙（柱）下条形承台梁斜截面受剪，根据规范（GB50010 2002）计算。（5）承台配有箍筋和弯起钢筋时，按下式计算。当只配箍筋不配弯起筋时，只需在公式中取Asb=0即可。,同一截面弯起钢筋的截面面积；弯起钢筋的抗拉强度设计值；斜截面上弯起钢筋与承台底面的夹角。,4、局部受压计算对于柱下桩基，当承台混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。,当进行承台的抗震验算时，应根据现行国家标准建筑抗震设计规范GB 50011的规定对承台顶面的地震作用效应和承台的受弯、受冲切、受剪承载力进行抗震调

15、整。,4.9 桩基础设计,4.9.1 桩基础设计原则、设计内容和步骤,（一）桩基础设计原则,当天然地基不能满足建筑物、构筑物承载力或沉降要求时，一般可提出桩基础、地基加固方案进行比较。当天然地基承载能力已基本满足或差不多而地基沉降偏大时，也可考虑在地基中设置部分桩，成为一种沉降控制桩基础，此时，需按控制沉降进行桩基础设计。,桩基础的设计应符合安全、合理合经济的要求。,对桩和承台来说，应有足够的强度、刚度合耐久性。,（二）桩基础设计基本资料,1、建筑本身的资料；2、建筑场地、建筑环境资料；3、岩土工程勘察资料；4、施工条件和桩型条件；5、供设计比较用的有关桩型及实施的可行性的资料。,（三）桩基础

16、设计基本内容和步骤,1、收集设计基本资料，包括提出勘察要求并实施勘察。2、持力层选择和桩型选择。3、确定单桩承载能力。4、根据上部结构荷载情况，初步确定桩的数量和平面布置，初步确定承台尺寸与埋置深度。5、验算作用于单桩的荷载，若不符合要求，需调整平面布置与承台尺寸再进行验算，直至满足要求。6、验算群桩承载力和变形，若不符合要求则返回第4步修正设计，直至满足要求。7、桩身结构设计和计算。8、承台设计和计算。9、绘制桩位、桩身结构和承台结构施工图，编制设计说明。,4.9.2 桩型和持力层的选择,一、桩型、截面和桩长选择原则,桩型选择要根据各种桩型的特点，就地质条件、建筑结构特点及荷载大小、施工条件

17、和环境条件、工期和制桩材料以及技术经济效果等因素进行综合分析比较后确定。,二、持力层选择原则,一般要选择承载力高、压缩性低的土层作为桩端持力层。当地基中存在多层可供选择的持力层时，应综合桩承载力、桩的布置及桩基础沉降等方面综合确定，预先根据常规和经验选择几种方案进行技术经济比较。选择时还应考虑成桩的可能性。,桩端进入持力层的深度一般以尽可能达到该土层端阻力的临界深度为宜。,应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端全断面进入持力层的深度，宜为桩身直径的13倍；对于黏性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，碎石类土，不宜小于1d。当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d。对于嵌岩桩，嵌

18、岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对于嵌入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d，且不小于0.5m，倾斜度大于30%的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d，且不应小于0.2m。,相关问题：“软卧层效应”相临桩高差岩面起伏问题岩溶问题能否达到预定承载力要求水平承载力,4.9.3 桩的桩数、布置和承载力验算,3、桩的间距,两种方法,根据桩基础承载力,当承台尺寸难以估计时,2、桩数量,桩距过小将引起桩之间应力的严重重叠，影响桩承载力的充分发挥，因此，规范规定了最小桩间距，见前节。,1、桩的承载力单

19、桩承载力特征值Ra按前面的方法计算。,当偏心荷载时，n增大10%20%。,4、桩的布置,桩的布置原则,（1）需满足最小中心距的要求。（2）群桩的形心尽量与最不利荷载中心相一致，弯矩大的 方向所布置群桩截面惯性矩也应相应大。（3）需考虑方便施工。（4）需考虑施工引起的桩位偏差所导致的桩受力的变化。（5）宜考虑上部结构、承台、桩基础与地基土共同作用布桩。（6）门洞两侧，柱下，墙下等，以减少跨中弯矩。,1）桩基中各单桩的桩顶竖向力,（1）轴心竖向力作用下,（2）偏心竖向力作用下,5、桩基承载力验算,（3）水平荷载,Fk：荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力；,G k：桩基承台和承台上土自重标准

20、值，对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力；,实际分布,Gk,假设的分布,Fk,三根桩情况：,2）单桩承载力验算 荷载效应标准组合：,（1）轴心竖向力作用下,（2）偏心竖向力作用下，除应满足上式外还应满足,（3）水平承载力：,3）抗震验算,地震作用效应和荷载效应标准组合：,轴心竖向力作用下,偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应满足下式的要求：,4）桩基础软弱下卧层验算（桩基94规范法）：,当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层时，应进行 软弱层的承载力验算,（1）,对于桩距Sa6d，且各桩端的压力扩散线不相交于硬持力层中时,Sa 6d 时，验算单桩,Sa 6d 时，按整体基础,假想实体深基础

21、，且应力扩散的方法：,偏心荷载,Wx、Wy 假想实体基础断面抵抗矩Mx、My 假想基础底面上的力矩,中心荷载,f 深度修正后的地基土承载力,桩基础软弱下卧层验算（2008规范法）,对于桩距不超过6d的群桩基础，桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力1/3的软弱下卧层时，可按下列公式验算软弱下卧层的承载力（实体深基础）:,软弱下卧层承载力验算,作用于软弱下卧层顶面的附加应力；,软弱层顶面以上各土层重度(地下水位以下取浮重度)的厚度加权平均值；,硬持力层厚度；,软弱下卧层经深度z修正的地基承载力特征值；,注：、为硬持力层、软弱下卧层的压缩模量；,当 时，取 0，必要时，宜通过试验确定；当0.2

22、5Bot0.50Bo时，可内插取值,桩群外缘矩形底面的长、短边边长；,桩周第i层土的极限侧阻力标准值；,桩端硬持力层压力扩散角，按表5.4.1取值。,表5.4.1 桩端硬持力层压力扩散角,、,5）桩基沉降验算,需要进行沉降验算的：,嵌岩桩、设计等级为丙级的建筑物桩基、对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基、吊车工作级别A5及A5以下的单层工业厂房桩基（桩端下为密实土层）可不进行沉降验算。当有可靠地区经验时，对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型桩基也可不进行沉降验算。,甲级的建筑物桩基体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的乙级建筑物桩基摩擦型桩基,不需进行沉降验算的

23、：,沉降计算方法：,实体深基础方法（桩距 6d）明德林应力公式方法,6）桩基负摩阻力验算,当桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响。基桩的竖向承载力特征值，只计中性点以下部分侧阻值及端阻值。1）对于摩擦型基桩，取桩身计算中性点以上侧阻力为零，按下式验算基桩承载力：,3）对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载，并可按下式验算基桩承载力：,2）当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载 计入附加荷载验算桩基沉降。,桩视为轴心受压构件，桩身强度应满足：,Q Ap fc c,fe 混凝土轴心抗压

24、强度设计值Q 相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值Ap 桩身横截面积c 工作条件系数。预制桩 0.75，灌注桩 0.60.7,4.9.4 桩身结构设计和计算,（一）混凝土预制桩,（1）混凝土,强度,保护层：厚度30mm，一般取35mm。,C30,C40（预应力桩）,（2）钢筋,预制桩的最小配筋率不宜小于0.80%，静压沉桩时不宜小于0.6%，主筋直径不宜小于14，箍筋直径68mm，间距不大于200mm，在桩顶 45d长度内和桩端处适当加密，并设置钢筋网片。,1、吊装过程桩身结构计算,2、沉桩过程中桩身结构计算,1）配筋率：当桩身直径为3002000mm时，正截面配筋率可取0.650.2（

25、小直径桩取高值）；对受荷载特别大的桩、抗拔桩和嵌岩端承桩应根据计算确定配筋率，并不应小于上述规定值；2）配筋长度：a)端承型桩和位于坡地岸边的基桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋；b）摩擦型桩配筋长度不应小于2/3桩长；当受水平荷载时，配筋长度尚不宜小于4.0/，（为桩的水平变形系数）；,（二）灌注桩,1、长径比,一般情况：宜小于60,淤泥、自重湿陷性黄土：宜小于40,摩擦型桩：不限,3、桩身配筋,2、桩身混凝土：,一般：C20（地基02）；C25（桩基08）预制桩尖：C30。,c）对于受地震作用的基桩，桩身配筋长度应穿过可液化土层和软弱土层，进入稳定土层；,3）对于抗压桩和抗拔桩，主筋不应少于

26、610；对于受水平荷载的桩，主筋不应小于812；纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，其净距不应小于60mm；4）箍筋应采用螺旋式,直径不应小于6mm，间距宜为200300mm；受水平荷载较大桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内的箍筋应加密，间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。,4、灌注桩主筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm，水下灌注桩的主筋混凝土保护层厚度不得小于50mm；,4.9.5 桩的质量检验桩基属于隐蔽工程。方法：抽芯超声波低应变、高应变动测开挖检查,