目录
第一章绪论 (2)
1.1工程概况 (2)
1.2工程地质条件 (3)
第二章上部结构荷载计算…………………………………………….
2.1荷载效应组合………………………………………………….
2.1.1恒荷载与活荷载………………………………………….
2.1.2 荷载效应组合……………………………………………….. 第三章单桩承载力的确定…………………………………………….
3.1桩基持力层，桩型，桩长的确定 (3)
3.2 单桩竖向承载力的确定……………………………………….. 第四章桩基础设计……………………………………………………
4.1 确定桩数布置及承台设计…………………………………………
4.2 复合桩基荷载验算…………………………………………………
4.3 桩身和承台设计……………………………………………………
4.4 承台冲切验算……………………………………………………
4.5 沉降验算................................................................... 4.6结论与建议 (25)
参考文献 (25)
1.绪论
1.1.建筑工程概况
该广场位于XX市碑林区，属湿陷性黄土地区。交通十分便利，该建筑物层数为10层；檐高16米；层高3.3米。本工程±0.000为建筑物室内地坪，相对于绝对高程411.400m ,建筑物重要系数为1.0
、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为四层，物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水混合水位深为2.0m,地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。
建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载：
V = 3200kN, M=400kN m，H = 50kN；
柱的截面尺寸为：400×400mm；
承台底面埋深：D ＝ 2.0m。
2、根据地质资料，以黄土粉质粘土为桩尖持力层，
钢筋混凝土预制桩断面尺寸为300×300，桩长为10.0m
3、桩身资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值f
c
＝15MPa，弯曲强度设计值为
f
m ＝16.5MPa，主筋采用：4Φ16，强度设计值：f
y
＝310MPa
4、承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为f
c
＝15MPa，弯曲抗压强度设
计值为f
m
＝1.5MPa。
、附：1）：土层主要物理力学指标；
2）：桩静载荷试验曲线。
附表一：
附表二：
桩静载荷试验曲线
1.2该工程地质条件
2.1地形、地貌的定义
场地的地形地貌特征是勘察中最初判别建筑场地复杂程度的重要依据，对建筑物的布局及各种建筑物的型式、规模，以及施工条件也有直接影响，并在很大程度上决定着勘察的工作方法和工作量。
地形指的是地表形态的外部特征，如高低起伏、坡度大小和空间分布等。但是，如果研究地形形成的地质原因和年代，及其在漫长的地质历史中不断演化的过程和将来的发展趋势，那么，这种从地质学和地理学观点考察的地表形态就叫地貌。在岩土工程勘察中，常按地形的成因类型，形态类型等进行地貌单元的划分。由于每种地貌单元都有其形成和演化的历史过程，反映出不同的特征和性质，所以。在建筑场址选择，地基处理以及勘察工作的的安排时，都要考虑地貌条件。
2.2地下水的埋藏条件
地下水按其埋藏条件，可分为上层滞水、潜水和承压水三种类型
（1）上层滞水：是指埋藏在地表浅处，局部隔水透镜体的上部，且具有自由水面的地下水。它的分布范围有限，其来源主要是由大气降水补给。
因此，他的动态变化气候、隔水透镜体厚度及分布范围等因素有关。
上层滞水地带只有在融雪或大量降水后才能聚集较多的水，因而只能
被作为季节性或临时性的水源。
（2）潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的地下水为称潜水。潜水一般埋藏在第四纪沉积层及基岩的风化层中。
（3）承压水：承压水是指充满于两个连续的稳定隔水层之间的含水层中的地下水。它承受一定的静水压力。在地面打井至承压水层时，水便在井中上升甚至喷出地表，形成所谓的自流井。由于承压水的上面存在隔水顶板它的埋藏区与地表补给区不一致。因此。承压水的动态变化，受局部气候因素影响不明显。
2.3地下水的腐蚀性
地下水含有多种化学成分，当某些成分含量过多时，会腐蚀混凝土、石料及金属。管道而造成危害。下面仅介绍地下水对混凝土的腐蚀作用。
地下水中含有硫酸根离子含量过多时，将于水泥硬化生成氢氧化钙起作用，生成石膏结晶。石膏再与混凝土中的铝酸四钙起作用，生成铝和钙的复硫酸盐。这一化合物的体积比化合前膨胀2.5倍，能破坏混凝土结构。
氢离子浓度PH<7的酸性地下水对混凝土中的氢氧化钙及碳酸钙起溶解破坏作
用。
地下水中的游离的二氧化碳可与混凝土中的氢氧化钙化合生成一层碳酸钙硬壳，对混凝土起保护作用。但二氧化碳含量过多时，又会与碳酸钙化合，生成碳酸氢该而溶于水。这种过多的、能与碳酸钙作用的那一部分游离的二氧化碳称为腐蚀性二氧化碳。
在评价地下水是否有腐蚀性时，尚应结合场地的地质条件和物理风化条件综合考虑，《勘查规范》订有详细的评定标准和宜采用的抗腐蚀性水泥品种及其他防护
措施。
第2章上部结构荷载计算
2.1.1、恒荷载与活荷载
（1）屋面楼面恒荷载
屋面：V型轻钢龙骨吊顶： 0.2 KN/m2水泥花砖地面（包括水泥粗砂打底）： 0.6 KN/m2 150mm厚钢筋混凝土楼板： 25×0.15=3.75 KN/m2 油毡防水层（八层作法）： 0.4 KN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层： 20×0.02=0.4 KN/m2
150mm厚水泥石保温层： 5×0.15=0.75 KN/m2
6.1 KN/m2
楼面：
瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）： 0.55 KN/m2
20mm厚水泥砂浆找平层： 20×0.02=0.40 KN/m2
150mm厚钢筋混凝土楼板： 25×0.15=3.75 KN/m2 V型轻钢龙骨吊顶： 0.2 KN/m2
4.9 KN/m2
（2）屋面楼面活荷载
屋面：2.0 KN/m2（上人屋面）； 0.5 KN/m2（不上人屋面）
楼面：2.0 KN/m2
2.1.2、荷载效应组合
一、主楼部分
1、第10层屋面（电梯间和楼梯间高出的部分）
横荷载：6.1×1.15=7.015 KN/m 2
活荷载：0.5 KN/m 2
荷载面积：14.4×8.0 m 2
基本组合：Qik ci n
i Qi Gk G S S S ψγγ∑=+=1
=（1.35×7.015+0.7×1.4×0.5）
×14.4×8.0=1005.12 KN
准永久组合：∑=+=n
i Qik qi Gk S S S 1ψ=（7.015+0.4×0.5）×14.4×
8.0=831.168 KN
2、9层屋面（上人屋面）
横荷载：6.1×1.15=7.015 KN/m 2
活荷载：2.0 KN/m 2
基本组合：Qik ci n
i Qi Gk G S S S ψγγ∑=+=1
=1.35×7.015+0.7×1.4×
2.0=11.43 KN/m 2
准永久组合：∑=+=n
i Qik qi Gk S S S 1ψ=7.015+0.4×2.0=7.815 KN/m 2
3、1到9层楼面
横荷载：4.9×1.15=5.635 KN/m 2 活荷载：2.0 KN/m 2
基本组合：Qik ci n
i Qi Gk G S S S ψγγ∑=+=1=1.35×5.635+0.7×1.4×
2.0=9.567 KN/m 2
准永久组合：∑=+=n
i Qik qi Gk S S S 1ψ=5.635+0.4×2.0=6.435 KN/m 2
第三章、单桩承载力确定
3.1确定桩基持力层，桩型，桩长的确定
根据勘察设计所提供的资料，分析表明，在柱下荷载作用下，天然地基基础难以满足设计要求，故考虑选用桩基础。由地基勘查资料，确定选用第四土层黄褐色粉质粘土为桩端持力层。
根据工程请况承台埋深 2.1m ，预选钢筋混凝土预制桩断面尺寸
为450㎜×450㎜。桩长21.1m。
3.2单桩竖向承载力的确定：
1、根据地质条件选择持力层，确定桩的断面尺寸和长度。
根据地质条件以第四层黄褐色粉土夹粉质粘土为持力层，
采用截面为450×450mm的预置钢筋混凝土方桩，桩尖进入持力层
1.0m；镶入承台0.1m，桩长21.1 m。承台底部埋深
2.1 m。
2、确定单桩竖向承载力标准值Quk可根据经验公式估算：
Quk= Qsk+ Qpk=μ∑qsikli+qpkAp
Q——单桩极限摩阻力标准值（kN）
sk
Q——单桩极限端阻力标准值（kN）
pk
u——桩的横断面周长（m）
A——桩的横断面底面积（2m）
p
L——桩周各层土的厚度（m）
i
q——桩周第i层土的单位极限摩阻力标准值（a kP）sik
q——桩底土的单位极限端阻力标准值（a kP）
pk
桩周长：μ=450×4=1800mm=1.8m
桩横截面积：Ap=0.452=0.2025㎡
桩侧土极限摩擦力标准值qsik：查表得：用经验参数法：
粉质粘土层：L I=0.95，取qsk=35kPa
淤泥质粉质粘土：qsk=29kPa
粉质粘土：L I=0.70，取qsk=55kPa
桩端土极限承载力标准值qpk,查表得：qpk=2200 kPa
用经验参数法求得Quk1=1.8×(35×8.0+29×12.0+1.0×55) +2200×0.2025=1674.9KN
用静力触探法求得Quk2=1.8×(36×8.0+43×12.0+1.0×111) +1784.5×0.2025=2008.4KN
3、确定单桩竖向承载力设计值R，并且确定桩数n和桩的布置
先不考虑群桩效应，估算单桩竖向承载力设计值R为：
R=Qsk/rs+Qpk/rp
R——单桩竖向极限承载力设计值，kN
Q——单桩总极限侧阻力力标准值，kN
sk
Q——单桩总极限端阻力力标准值，kN
pk
——桩侧阻力分项抗力系数
s
p
γ
——桩端阻力分项抗力系数
用经验参数法时：查表rs=rp=1.65
R1=Qsk/rs+Qpk/rp=1229.4/1.65+445.5/1.65=1015.09KN
用静力触探法时：查表rs=rp=1.60
R2=Qsk/rs+Qpk/rp=1647/1.60+361.4/1.60=1255.25KN Rz=min(R1,R2)= 1015.09 KN
第四章 桩基础设计
4.1确定桩数布桩及承台设计
初步假定承台的尺寸为 2
23m ?
上部结构传来垂直荷载： 3200V kN = 承台和土自重： 2(23)20240G kN =???= 3200240
1.1 1.111.5330
F G n R ++=?
=?= 取 12n =根 桩距 ：()()3~43~40.30.9~1.2S d m ==?= 取 1.0S m =
根据设计资料，以轴线⑦为例。
1、⑦轴A 柱：Nmax=4239, Mmax=193KN.m ，Vmax=75KN.m 柱的截面尺寸为：600×600mm ； 按照轴力P 和R 粗估桩数n1为：
n1=P/R=4239/1015.09=4.18,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=4.6≈5根
由于n1＞3，应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R
先取桩数n=5根，桩的布置按梅花式排列，桩距Sa=(3～4)d=(3～4)×0.45=1.35～1.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m
2、⑦轴D 柱：Nmax=4159, Mmax=324KN.m ，Vmax=79KN.m 柱的截面尺寸为：600×600mm ； 按照轴力P 和R 粗估桩数n1为：
n1=P/R=4159/1015.09=4.10,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=4.51≈5根
由于n1＞3，应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R
先取桩数n=5根，桩的布置按梅花式排列，桩距Sa=(3～4)d=(3～4)
×0.45=1.35～1.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m。
五桩承台布置图如下：
３、⑦轴B、C柱（因为柱距近，故设置复合桩基）：Nmax=8782KN, Mmax=593KN.m，Vmax=165KN.m
⑴柱的截面尺寸为：600×900mm；
按照轴力P和R粗估桩数n1为：
n1=P/R=8782/1015.09=8。7,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=9.57≈10根
由于n1＞3，应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R
先取桩数n=10根，桩的布置排列见图5，桩距Sa=(3～4)d=(3～4)×0.45=1.35～1.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m。承台布置如下图：
4.2复合桩基荷载验算
根据上面承台布置，按下式计算复合桩基。
pk
sk
ck
s
p
c
s
p
c Q Q Q R ηηηγγγ=++
其中：c
ck ck
A Q q n
= 2ck k q f =
i e
i
e c c
c c c
c c
A A A A ηηη=+ s
η——侧阻群桩效应系数 p
η——端阻群桩效应系数 c
η
——承台土阻力阻群桩效应系数
i c η——承台内区土阻力群桩效应系数
e c η——承台外区土阻力群桩效应系数 c γ——承台土阻力分项抗力系数
ck
Q
——桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗
力标准值（kN ），
ck q ——承台底
2
1
承台宽度的深度范围内（m l 5≤），地基土极限抗力标准值，可按《地基规范》中相应的地基土承载力 标准值乘以2取值，（kN ）；
c A ——承台底地基土净面积（2m ）
。 i c A ——承台内区的净面积 e c A ——承台外区的净面积 k f ——承载力特征值，a kP
１、5桩承台 1).A 柱
pk
sk
ck
s
p
c
s
p
c
Q Q Q R ηηηγγγ=++
2222.950.457.40c A m =-?=
2222.4550.45 4.99i c A m =-?=
20.225 2.920.225 2.452 2.41e c A m =??+??=
由/ 2.9/210.1380.20c B l ==≤及/ 1.35/0.453a S d ==，查表
8.16：
0.80, 1.64s p ηη==； 查表8.17：
0.11,0.63c
i e c ηη==
得： 4.99 2.410.110.640.2837.407.40
i e
i e c c
c c
c c c A A A A ηηη=+=?+?=
7.401251855
c ck ck
A Q q kN n ==?= 查表：预制桩 1.65, 1.70s p c γγγ===
1229.4445.5185
0.80 1.640.2831069.671.65 1.65 1.7
pk
sk
ck
s
p
c
s
p
c
Q Q Q R kN ηηηγγγ=++=?
+?+?=
（1） 按中心荷载计算
2
04239.1 1.220 2.1 2.91.0918.51069.675
F G N kN kN n γ++???==?=<
（2） 按偏心荷载计算
()max
max min
02950.3 1.21283.6879.502
100520.7 1.004239.14541.054 1.00x i kN R kN
kN M y F G N n y γ<=>???+=?±= ? ??
?+????+?±= ????
∑满足要求
2）．Ｄ柱
单桩承载力与A 柱相同，但外荷载小于A 柱，且承台设计与A 柱相同，因此，D 柱单桩受力验算也符合要求。 2、 联合承台
pk sk ck s p c s p c
Q Q Q
R ηηηγγγ=++
226.5 2.3100.4512.925c A m =?-?=
226.05 1.85100.459.1675i
c A m =?-?=
20.225 6.520.225 1.852 3.7575e c A m =??+??=
由/ 2.3/210.1100.20c B l ==≤及/ 1.40/0.453a S d ==，查表8.16：
0.80, 1.64s p ηη==； 查表8.17：
0.11,0.63c
i e c ηη==
得：9.1675 3.75750.110.640.26412.92512.925
i e
i e c c
c c
c c c A A A A ηηη=+=?+?=
12.925125161.65
c ck ck
A Q q kN n ==?= 查表8.9：预制桩 1.65, 1.70s p c γγγ===
1229.4445.5161.6
0.80 1.640.2641064.01.65 1.65 1.7
pk
sk
ck
s
p
c
s
p
c
Q Q Q R kN ηηηγγγ=++=?
+?+?=3
3、桩基验算： （3） 按中心荷载计算
54443338 1.220 2.1 2.3 6.5
1.0941.01064.010
B C F F G N kN kN n γ++++????==?=<（4）按偏心荷载计算
()()()max max max min
02222
2
1106.0 1.21276.8776.00
5444 1.23338 1.8 2.854443338627.9 1.2104 2.8 1.41.0479114107 1.0193 1.00.7100.7y B C x i i kN R kN
kN M x F F G M y N n y x γ<=>??
?++?=?±±= ? ???
?-????
++?± ??+ ??
?
++?+?? ?± ????
=∑∑ 满足要求
4.3、桩身和承台设计
混凝土为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝ 14.3MPa ，抗拉强度设计值为f t ＝1.43MPa ，主筋采用：4Φ16，强度设计值：f y ＝310Mpa 。其余按结构图集《预制钢筋混凝土方桩》要求。
承台设计选C30混凝土，轴心抗压强度设计值为f c ＝1４.３MPa ，轴心抗拉强度设计值为f t
＝1.43MPa 。 １、五柱承台 Ａ柱：
（1）柱对承台的冲切验算
根据公式： 010h u f F m t ???≤αγ；i Q F F ∑-=1；2
.072
.0+=
λα； 式中： 0γ——建筑桩基重要性系数，取0γ=1.1；
1F ——作用于冲切破坏上的冲切力设计值（kN ）
，即等于
作用于桩的竖向荷载设计值F 减去冲切破坏锥体范围内各基桩底的净反力设计值之和；
t f ——混凝土抗拉强度设计值（kN ）
； m u ——冲切破坏锥体
2
h 处的周长（m ）； 0h ——承台冲切破坏锥体的有效高度（m ）
； α——冲切系数；
λ——冲跨比，0
h a =
λ，0a 为冲跨，即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离，按圆桩的有效宽度进行计算。当0
02.0h a <时，取0a =0.20h ；当00h a >时，取0a =0h 。
14239.1
4239.13391.285
i F F N kN =-=-
=∑ 00.7h m =
0/0.475/0.70.679
ox oy ox a h λλ====
()00.4750.20.20.70.14ox a h =≥=?=
()()0.72/0.20.72/0.6790.20.819ox oy ox ββλ==+=+=
0.6c c b h m ==
01 1.03391.283391.28F kN γ=?=
()()()()03220.8190.60.4750.8440.6
0.475
1.4310
0.73532.22
o x c o y o y c
o x
t b a h a f h kN ββ??+++
=?++
?+???
???
???=
()()0102ox c oy oy c ox t F b a h a f h γββ??≤+++?? 满足要求。
（2）角桩冲切验算
对于四桩承台，受角桩冲切的承台应满足下式：
01111211022h f a c a c N t x y y x ???
???????? ??
++???? ??+≤ααγ； 2
.048
.011+=
x x λα；
2
.048
.011+=
y x λα；
式中：1N ——作用于角桩顶的竖向力设计值（kN ）；
y x 11,αα ——角桩的冲切系数；
y x 11,λλ ——角桩冲跨比，其值满足0.2～1.0，x 1λ=
h
a x
1，y 1λ=
h
a y 1；
21,c c ——从角桩内边缘至承台外边缘的距离（m ）
，此处应取桩的有效宽度；
21,c c y x a a 11,——从承台底角桩内边缘引一045冲切线与承
台顶面相交点，至角桩内边缘的水平距离；当柱或承台边阶处位于该045线以内时，取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。
14239.1/5847.92N kN ==
11100.4750.6790.7x x y a h λλ==== 1110.480.48
0.5460.20.6790.2
x y x ββλ==
==++
()()()()12111103
/2/20.5460.6750.475/20.5460.6750.475/2 1.43100.7997.45x y y x t c a c a f h kN
ββ??+++=??+++???=????
()()011211110/2/2x y y x t N c a c a f h γββ??<+++?? 满足要求。
D 柱：和A 柱受力近似，故可以不验算承台抗冲切。 ２、联合承台
（1）单独考虑每个柱对承台得冲切