【導讀】《巖土工程課程設計計算書》。某教學實驗樓樁基礎(chǔ)設計

　　

【正文】 ，布置間距取 50mm，鋼筋網(wǎng)片應與樁端箍筋相連。網(wǎng)片布置位置詳見結(jié)構(gòu)施工圖。 網(wǎng)片示意圖如圖 18 所示。 圖 19 樁身配筋示意圖 《 巖土工程課程設計計算書 》 共 48 頁 第 31 頁 同時，上、下段樁的連接采用焊接方式。為便于焊接，上、下兩段需分別預埋鋼板（或稱鋼帽），鋼帽應該與樁身主筋焊接相連。鋼帽截面與樁截面相同，即 500mm 500mm，高度為 250mm。 另外，為便于起吊、吊立，在兩樁端 （即 4100mm）處，應該預埋吊環(huán)。吊環(huán)的埋置應該滿足一定的構(gòu)造要求，詳見結(jié)構(gòu)施工圖。 圖 19 為樁身配筋示意圖。 樁身強度驗算 由于樁頂以下 5d（即 2500mm）范圍內(nèi)的樁身箍筋間距為 200mm，大于 100mm，所以樁的強度計算公式為 1 . 0 0 . 8 5 1 4 . 3 5 0 0 5 0 0c c pfA?? ? ? ? ? ? 10?? N ? kN 1531R?? kN 這里， ? 為穩(wěn)定系數(shù)，取 。 c? 為基樁成樁工藝系數(shù)。由于是混凝土預制樁，故取 。 cf 為混凝土抗壓強度。 pA 為樁身截面面積。 顯然，樁身強度滿足要求。 十、承臺結(jié)構(gòu)設計和計算 本設計中，承臺采用混凝土強度等級 C30（ ? N/mm2， ? N/mm2），主筋強度等級 Ⅱ 級（即 HRB335， 39。 300yyff??N/mm2），箍筋強度等級 Ⅰ 級（即 HPB300，39。 270yyff??N/mm2）。 注意進行計算時，荷載值均取基本組合值。同時，第九組荷載應該放大 36%。 另外，承臺設計時，承臺底面布置 C10 素混凝土墊層，厚度取 100mm，四周寬出承臺邊緣 100mm。承臺底面鋼筋的混凝土保護層厚度取 60mm，即承臺的有效高度為 0 10 00 60 94 0h ? ? ? mm （這里，均初步取承臺厚度為 1000mm。） 對于樁與承臺的連接，樁嵌入承臺內(nèi)的長度取 60mm，混凝土樁的樁頂縱向主筋錨入承臺長度取 900mm（大于 35d）。施工時，待壓樁完畢后可鑿去樁頂混凝土以露出主筋使其錨入承臺。 對于柱與承臺的連接，柱的縱向主筋錨入承臺長度也取 900mm（大于 35d）。施工時，《 巖土工程課程設計計算書 》 共 48 頁 第 32 頁 承臺可與底層框架柱同時現(xiàn)澆，以提高建筑的整體穩(wěn)定性。 由于柱、承臺、樁的混凝土強度等級相同，均為 C30，所以無需進行局部受壓計算，只需進行受彎、受沖切、受剪計算。 按照小組分工，本人進行四樁承臺、五樁承臺的結(jié)構(gòu)設計和計算。 四樁承臺 四樁承臺共 15 個，即 6 號、 9 號 ～ 16 號、 20 號 ～ 25 號柱下的承臺。計算時，只需計算荷載較大的 1 個，即 9 號柱下的承臺。雖然 6 號、 9號 ～ 16號、 20號 ～ 25號柱的尺寸不一樣， 6號柱為 700mm 600mm， 9號 ～ 16號柱為 600mm 600mm， 20號 ～ 25號柱為 800mm 600mm，計算時，結(jié)果可能有所差異，但它們相差甚微，仍只需計算 9 號柱下的承臺。 （ 1）、 受彎計算 圖 20 四 樁承臺受彎計算示意圖 圖 20 為四樁承臺受彎計算示意圖，其中 700iixy?? mm。 由單樁反力可知，樁頂最大反力 max ? kN，扣除承臺及其上土重，并換算成基本組合值（換算時，標準組合值乘以 的分項系數(shù)即為基本組合值），則 m a x m a x 378( ) 1 . 3 5 ( 1 2 6 9 . 5 ) 1 . 3 5 1 5 8 6 . 34kjk GNN n? ? ? ? ? ? ?kN 這里， 20 378kG ? ? ? ? ?kN。 ∴ 2 1 5 8 6 . 3 0 . 7 2 2 2 0 . 8x y i i i iM M N y N x? ? ? ? ? ? ? ? ?kN m ∴ 橫、縱向配筋 《 巖土工程課程設計計算書 》 共 48 頁 第 33 頁 6002 2 2 0 . 8 1 0 87500 . 9 0 . 9 0 . 9 3 0 0 9 4 0yxsyyMMA f h f h ?? ? ? ??? mm2 采用 20B25@150（ 9817sA ? mm2）。 ∴ m i n0 9817 0 . 3 5 % 0 . 1 5 %3 0 0 0 9 4 0sAbh??? ? ? ? ??，滿足要求。 （ 2）、受沖切計算 ○ 1 、柱對承臺的沖切 圖 21 為四樁承臺柱對承臺的沖切計算示意圖。 圖 21 四 樁承臺柱對承臺的沖切計算示意圖 00450xyaa??mm， 600ccbh?? mm， 0 940h ? mm ∴ 0000 00 450 0 . 4 7 9 0 . 2 5940yxxy aahh??? ? ? ? ? ?，且 ???? ∴ 00 000 . 8 4 0 . 8 4 0 . 8 4 1 . 2 3 70 . 2 0 . 2 0 . 4 7 9 0 . 2xy xy?? ??? ? ? ? ?? ? ? 又 1000h? mm ∴ 插值得 ? ? ∴ 0 0 0 0 02 [ ( ) ( ) ]x c y y c x h p tb a h a f h? ? ?? ? ? 《 巖土工程課程設計計算書 》 共 48 頁 第 34 頁 2 [ 1 . 2 3 7 (6 0 0 4 5 0 ) 1 . 2 3 7 (6 0 0 4 5 0 ) ] 0 . 9 8 3 1 . 4 3 9 4 0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 10?? N ? kN 再計算 liF F Q? ?? 。 這里， iQ? 為不計承臺及其上土重，在荷載效應基本組合作用下沖切破壞錐體內(nèi)各基樁的反力設計值之和。由于沖切破壞錐體內(nèi)無任何基樁，故為 0。 而 F 為不計承臺及其上土重，在荷載效應基本組合作用下柱底的豎向荷載設計值。在樁頂作用效應驗算時可知， 4472kF ? kN。換算成基本組合值，則 4 4 7 2 1 .3 5 6 0 3 7 .2F ? ? ? kN。 ∴ 60 37 .2 0 60 37 .2liF F Q? ? ? ? ? ? kN 0 0 0 0 02 [ ( ) ( ) ] 6 8 6 4 . 9x c y y c x h p tb a h a f h? ? ?? ? ? ? ? kN，滿足要求。 ○ 2 、角樁對承臺的沖切 圖 22 為四樁承臺角樁對承臺的沖切計算示意圖。 圖 22 四 樁承臺角樁對承臺的沖切計算示意圖 11450xyaa??mm， 12750cc?? mm， 600ccbh?? mm， 0 940h ? mm 《 巖土工程課程設計計算書 》 共 48 頁 第 35 頁 ∴ 1111 00 450 0 . 4 7 9 0 . 2 5940yxxy aahh??? ? ? ? ? ?，且 ???? ∴ 11 110 . 5 6 0 . 5 6 0 . 5 6 0 . 8 2 50 . 2 0 . 2 0 . 4 7 9 0 . 2xy xy?? ??? ? ? ? ?? ? ? 又 1000h? mm ∴ 插值得 ? ? ∴ 1 2 1 1 1 1 0[ ( / 2 ) ( / 2 ) ]x y y x h p tc a c a f h? ? ?? ? ? [0 . 8 2 5 (7 5 0 4 5 0 / 2 ) 0 . 8 2 5 (7 5 0 4 5 0 / 2 ) ] 0 . 9 8 3 1 . 4 3 9 4 0? ? ? ? ? ? ? ? ? 10?? N ? kN 再計算 lN 。 這里， lN 為不計承臺及其上土重，在荷載效應基本組合作用下角樁的反力設計值。 ∴ m ax ?? kN 1 2 1 1 1 1 0[ ( / 2 ) ( / 2 ) ] 2 1 2 5 . 7x y y x h p tc a c a f h? ? ?? ? ? ? ? kN，滿足要求。 （ 3）、 受剪計算 圖 23 為四樁承臺受剪計算示意圖。 《 巖土工程課程設計計算書 》 共 48 頁 第 36 頁 圖 23 四 樁承臺受剪計算示意圖 450xyaa?? mm， 003000xybb?? mm， 0 940h ? mm ∴ 00450 0 . 4 7 9 0 . 2 5940yxxy aahh??? ? ? ? ? ?，且 3xy???? ∴ 1 . 7 5 1 . 7 5 1 . 7 51 . 1 8 31 1 0 . 4 7 9 1xy xy?? ??? ? ? ? ?? ? ? 又 114408 0 0 8 0 0( ) ( ) 0 .9 6 0940hs h? ? ? ? ∴30 0 0 0 0 . 9 6 0 1 . 1 8 3 1 . 4 3 3 0 0 0 9 4 0 4 5 7 9 . 7 1 0h s x t y h s y t xf b h f b h? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?N ? kN 再計算 V 。 這里， V 為不計承臺及其上土重，在荷載效應基本組合作用下斜截面的最大剪力設計值。 ∴ m a x2 2 1 5 8 6 .3 3 1 7 2 .6jVN? ? ? ? kN 0 0 0 0 4 5 7 9 . 7h s x t y h s y t xf b h f b h? ? ? ???? kN，滿足要求。 五樁承臺 五樁承臺共 2 個，即 27—37 號、 36—46 號柱下的承臺。計算時，只需計算荷載較大的1個，即 27—37號柱下的承臺。雖然 27號、 36號柱的尺寸不一樣， 27號柱為 600mm 600mm，36 號柱為 900mm 600mm，計算時，結(jié)果可能有所差異，但 27—37 號、 36—46 號柱下為聯(lián)合承臺，尺寸較大，能有效地調(diào)整受力不均勻，故它們相差甚微，仍只需計算 27—37 號柱下的承臺。 （ 1）、 受彎計算 由單樁反力可知，樁頂最大反力 max ? kN，最小反力 min ? kN，扣除承臺及其上土重，并換算成基本組合值（換算時，標準組合值乘以 的分項系數(shù)即為基本組合值），則 m a x m a x 630( ) 1 . 3 5 ( 1 3 0 9 . 9 ) 1 . 3 5 1 5 9 8 . 35kjk GNN n? ? ? ? ? ? ?kN m i n m i n 630( ) 1 . 3 5 ( 1 2 6 1 . 3 ) 1 . 3 5 1 5 3 2 . 75kjk GNN n? ? ? ? ? ? ?kN 這里， 20 630kG ? ? ? ? ?kN。 而對于柱底的豎向荷載設計值，在樁頂作用效應驗算時可知， 5798kF ? kN。換算成基《 巖土工程課程設計計算書 》 共 48 頁 第 37 頁 本組合值，則 5 7 9 8 1 .3 5 7 8 2 7 .3F ? ? ? kN。 但注意，這里的 F 為雙柱的合力，需要分成 C 柱荷載、 B 柱荷載兩部分，即 24007 8 2 7 . 3 4 4 0 7 . 72 4 0 0 1 8 6 2CF ? ? ?? kN 18627 8 2 7 . 3 3 4 1 9 . 62 4 0 0 1 8 6 2BF ? ? ?? kN 《 巖土工程課程設計計算書 》 共 48 頁 第 38 頁 圖 24 五樁承臺受力情況示意圖 圖 25 五樁承臺 縱向內(nèi)力分析 示意圖 《 巖土工程課程設計計算書 》 共 48 頁 第 39 頁 則承臺的受力情況如圖 24 所示，縱向內(nèi)力分析如圖 25 所示。 根據(jù)內(nèi)力進行配筋計算，采用彎矩 M 、剪力 V 值時，本應該考慮柱、樁尺寸影響，即M 、 V 最大的地方并非最危險截面，應進行支座邊緣修正。但此處出于安全考慮，仍采用最大內(nèi)力進行配筋計算，故 max ? kN m， max ? kN。 ∴ 縱向配筋量 6m a x02 2 3 7 . 6 1 0 88160 . 9 0 . 9 3 0 0 9 4 0syMA fh ?? ? ??? mm2 采用 20B25@150（ 9817sA ? mm2）。 ∴ m i n0 9817 0 . 3 5 % 0 . 1 5 %3 0 0 0 9 4 0sAbh??? ? ? ? ??，滿足要求。 對于橫向配筋，受彎計算示意圖如圖 26 所示。 圖 26 五樁承臺橫向受彎計算示意圖 其中， 700iy? mm ∴ 1 5 9 8 . 3 0 . 7 1 5 3 2 . 7 0 . 7 2 1 9 1 . 7x i iM N y? ? ? ? ? ? ?kN m ∴ 橫向配筋量 602 1 9 1 . 7 1 0 86360 . 9 0 . 9 3 0 0 9 4 0xs