某办公楼桩基础设计(对)

该项目是高层建筑的地基处理工程，经过勘察得出，为满足地基处理稳定性要求，采用桩基础。在桩基础的设计过程中，要先确定桩的规格和单桩竖向承载力，根据单桩竖向承载力大概确定桩的数量和平面布置，把这些得到的数据再进行验算，看是否能满足符合实际情况下的承载力要求。这是一个反复进行的过程，直到结果满足为止。光满足承载力还是不够的，还要能保证建筑物建成使用后，桩基沉降不能超过某一，如果前面的设计不满足这个要求，还是要重新对桩基础进行设计。在此基础上，对桩的配筋还要进行计算，保证桩的承载力。

    另外，在桩基础的设计基础上，又添加了施工图预算，使得甲方能够更好的掌握整个工程各项的情况。

关键字：高层建筑，桩基础，预算

An office building pile foundation design

Abstract

The project is the high-rise building's foundation treatment works, through the investigation concludes the stability of ground treatment requirements to meet, with pile foundation. In pile foundation design process, should determine if the pile size and load capacity, vertical bearing capacity is probably under the pile to determine the number and layout, these data further by checking to see if realistic situations to meet the capacity requirement. This is a process repeated until the results meet the date. Light is not enough to meet the capacity, but also can ensure the building into use, the pile settlement not exceed a certain limit, if the design does not meet this requirement before, still have to re-design of the pile foundation. On this basis, the reinforcement of the pile should be calculated to ensure that the bearing capacity of piles. 

In addition, based on the design of pile foundation, then add the Construction Budget,making Party to better grasp the situation of the whole project. 

Keywords: high-rise building, pile foundation, the budget 

绪论

近年来，随着我国经济建设的发展，高层建筑物、大荷载构筑物、高速铁路和公路的建设越来越多，这些工程荷载较大或沉降要求严格，对于此类工程，桩基础是目前常用的地基基础形式。因此，桩基础具有很重要的实用价值。在现代，随着建筑物不断增高，桩基础由以前的浅基础桩向深基础桩发展，注浆成桩的方法和工艺也日趋成熟和多样化，从而使得桩基础的承载力大大提高了。在我国，工程地质与水文地质条件复杂对变，东部与中西部地区经济发展不平衡，各类工程要求又不尽相同。大量施工实践证明，我国常用的各种桩型从总体上看，具有以下特点：大直径桩与普通直径桩并存，预制桩与灌注桩并存，非挤土桩、部分挤土桩与挤土桩并存，在非挤土灌注桩中钻孔、冲抓成孔与人工挖孔并存，先进的、现代化得工艺设备与传统的、较陈旧的工艺设备并存等等。由此可见，各种桩型在我国都有合适的地层土质，环境与需求，也有发展、完善和创新的条件。

本论文以长治市某高层办公楼的桩基础设计为例，深入研究桩基础的设计思路和设计方法。本文依据的设计思路是：先根据经验确定单桩的规格，计算单桩竖向承载力，继而大概算出桩的数量，再根据规范的要求布桩，桩基础的设计过程充满了反复验证、反复推敲，试图寻找既安全又经济的桩基础形式。

现阶段，桩基础的设计还存在很多不理想的模式，有待解决的问题还有很多，相信在不远的未来，随着实践经验的累积和对理论的研究，桩基础的设计思路一定会更加完善和合理。

1  场地工程地质条件

1.1  工程概况

拟建场地位于和平东街与天晚集的交接处。拟建建筑物为“一”型。拟建建筑物在天晚集路西，和平东街路北，占地面积为60.00m×15.00m，距天晚集道路中心线为25m，距和平东街道路中心线为23m，该建筑物高10层。办公楼主体结构预采用框架结构，拟采用承台桩基础，钻孔灌注桩基础，基础埋深5.40m，整个场地整平标高为930.00m。平面布局详见规划总平面图。

根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002,拟建建筑物工程重要性等级为二级，场地等级为二级，地基等级为二级。地基基础设计等级为甲级。

1.2  拟建场地工程地质条件

1.2.1  地形地貌

拟建场地地貌特征为长治盆地侵蚀堆积黄土地貌，地貌单元为浊漳河南源Ⅱ级阶地。地基土主要由第四系黄土组成，埋深>80m。

场地内地形平坦，以天晚集道路中心线（标高为931.m）为基准点，场地地面高程930.70～930.93m。

1.2.2  地层时代、成因及岩性特征

根据钻探揭露及工程地质调绘，拟建场地出露地层为第四系全新统（Q4）杂填土、中更新统（Q2）粉质粘土及下更新统（Q1）粉质粘土，最厚度60.85m，地层由新至老分述如下：

第①层：第四系全新统（Q4）杂填土，人工堆积而成，主要以粉土为主，灰褐色，结构疏松，大孔隙发育，含砖屑、灰渣及生活垃圾等杂质，底部杂质含量较少。该层厚2.50～4.80m，平均厚度为3.50m，层底标高为925.95～928.34m。该层取探井样4组，揭示土的主要物理力学性质指标为：天然含水量21.2～25.5%；天然容重17.30～18.3KN/m3；天然孔隙比0.846～0.959；液性指数0.35～0.56；压缩系数a1-2为0.29～0.46MPa-1，压缩模量Es1-2为4.10～9.30Mpa。

第②层：第四系中更新统（Q2）粉质粘土：冲洪积成因，黄红色，含铁锰质小结核，粒径1～3mm，可见白色钙质丝带，土质均匀。稍有光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，该层厚6.40～9.00m，平均厚度为7.50m，层底标高为919.33～920.20m。该层取探井样1组，钻孔样19组，揭示土的主要物理力学性质指标为：天然含水量22.0～29.1%；天然容重18.70～21.0KN/m3；天然孔隙比0.610～0.878；液性指数0.25～0.63，呈可塑状，局部呈硬塑状；压缩系数a1-2为0.160～0.360MPa-1，压缩模量Es1-2为5.10～9.80MPa，属中压缩性土。内摩擦角16.5～27.5°；粘聚力为23.7～31.4KPa；该层标贯实测值平均击数为7.84击，经杆长修正后平均标贯击数6.8击。

第③层：第四系中更新统（Q2）粉质粘土：冲洪积成因，褐黄色，局部夹有粉土，稍有光泽反应，摇振反应中等，干强度中等，韧性中等。该层厚4.20～8.00m，平均厚度为5.70m，层底标高为912.10～915.30m。该层取钻孔样9组，揭示土的主要物理力学性质指标为：天然含水量23.7～29.30%；天然容重18.00～21.40KN/m3；天然孔隙比0.603～0.920，液性指数0.36～0.41；呈可塑状，压缩系数a1-2为0.18～0.43MPa-1，压缩模量Es1-2为4.30～9.00MPa，属中压缩性土。内摩擦角12.7～19.0°；粘聚力为10.5～20.7KPa；该层标贯实测值平均击数为10.75击，经杆长修正后平均标贯击数8.1击。

第④层：第四系中更新统（Q2）粉质粘土：冲洪积成因，黄红色，含铁锰质斑点，该层局部夹有粉砂。稍有光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，该层厚4.70～7.10m，平均厚度为6.20m，层底标高为906.94～908.65m。该层取钻孔样8组，揭示土的主要物理力学性质指标为：天然含水量20.7～29.4%；天然容重18.20～21.6KN/m3；天然孔隙比0.627～0.921；液性指数0.22～0.45，呈可塑状；压缩系数a1-2为0.140～0.290MPa-1，压缩模量Es1-2为6.40～12.80MPa，属中压缩性土。内摩擦角10.80～20.20°；粘聚力为20.20～21.50KPa；该层标贯实测值平均击数为14.93击，经杆长修正后平均标贯击数10.6击。

第⑤层：第四系下更新统（Q1）粉质粘土：冲洪积成因，棕红色，土质不均，含铁锰质斑点，稍有光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。该层厚9.00～11.00m，平均厚度为10.40m，层底标高为6.40～8.90m。该层取钻孔样21组，揭示土的主要物理力学性质指标为：天然含水量17.1～29.5%；天然容重18.8～21.6KN/m3；天然孔隙比0.547～0.867；液性指数0.27～0.52，可塑，局部硬塑；压缩系数a1-2为0.120～0.320MPa-1，压缩模量Es1-2为5.10～13.20MPa，属中压缩性土。该层标贯实测值平均击数为20.91击，经杆长修正后平均标贯击数14.2击。

第⑥层：第四系下更新统（Q1）粉质粘土：冲洪积成因，灰褐色，土质不均，局部含铁锰质斑点，稍有光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。该层厚11.50～12.00m，平均厚度为11.80m，层底标高为884.60～886.40m。该层取钻孔样15组，揭示土的主要物理力学性质指标为：天然含水量20.9～29.0%；天然容重18.5～20.7KN/m3；天然孔隙比0.629～0.912；液性指数0.20～0.39，可塑，局部硬塑；压缩系数a1-2为0.130～0.340MPa-1，压缩模量Es1-2为5.30～10.80MPa，属中压缩性土。该层标贯实测值平均击数为25.90击，经杆长修正后平均标贯击数16.7击。

第⑦层：第四系下更新统（Q1）粉质粘土：冲洪积成因，灰黄色，黄绿色，土质均匀，稍有光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。该层最厚度15.65m，最层底标高为869.94m。该层取钻孔样10组，揭示土的主要物理力学性质指标为：天然含水量19.8～24.3%，天然容重19.2～20.8KN/m3；天然孔隙比0.535～0.749，液性指数0.05～0.09，呈硬塑状，局部坚硬状；压缩系数a1-2为0.130～0.270MPa-1，压缩模量Es1-2为6.10～13.30MPa，属中压缩性土。该层标贯实测值平均击数为32.70击，经杆长修正后平均标贯击数18.9击。

1.2.3  水文地质条件

1．区域性气象概况

受长治盆地地形和季风的综合影响，本区气候属暖温带半湿润性季节气候区，年平均气温9℃，一月零下16℃，七月30℃。年降水量约570㎜，霜冻期自10月上旬至次年4月中旬，无霜期160天。

2．地下水概况

勘探深度内揭露地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水。勘察时为枯水期，初见水位为5.00～5.50m，稳定地下水位4.10～4.75m。含水层为粉质粘土，由于含水层为透水性较差的粉质粘土，故补给条件差，地下水主要接受大气降水的入渗补给，水位随季节变化明显，水位年变幅0.8～1.5m。地下水水质类型为HCO3·SO4-Ca·Na型水，总硬度923.56～926.11mg/L，负硬度0mg/L，总碱度411.33～416.09mg/L，暂时硬度411.33～416.09mg/L，固形物1605～1625mg/L，矿化度1600.7～1616.84mg/L，侵蚀性CO2为0，游离CO2为8.80，可溶性SiO2为16.0～17.0mg/L，耗氧量为2.52～2.mg/L，PH值为7.9。

由于含水层岩性主要为粘性土，属弱透水层，渗透系数不大，单位涌水量一般。但建筑物基础埋深位于地下水位之下，水文地质条件简单。

1.2.4  不良地质作用及地质灾害

据收集长治市城市区调报告和长治市1/20万地形地质图，本场地不存在滑坡、活动性断裂等不良地质作用及地质灾害。

1.2.5  地震烈度

拟建勘察场地建筑物的抗震设计参数，按《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）（2008版）的规定： 建筑场地抗震设防烈度：7度；设计基本地震加速度：0.10。

1.3  工程地质问题与评价 

1.3.1  场地均匀性和适宜性评价

勘察场地属同一地貌单元，地层分布稳定且连续，主要持力层层面及下卧层层面坡度小于10%，持力层及其下卧层在基础宽度方向上的厚度差值小于0.05b，综合判定该场地为均匀地基，场地稳定，适宜建筑。

1.3.2  地基土湿陷性评价

本次勘察共布两个探井，深度为4.10～5.40m。根据勘察资料，第①层地基土有湿陷性。由土工试验资料显示，湿陷土层厚度为3.60～3.80m。参照《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）有关条款，自重湿陷量自天然地面算起，湿陷量自基础底面算起。由试验结果显示湿陷系数为0.006～0.029，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）第4.4.1条判定该场地为湿陷性黄土，根据第4.4.2条判定该场地湿陷性轻微，湿陷性系数随深度的加深逐渐减小；自重湿陷系数为0.000～0.005，湿陷起始压力103～165.0Kpa，自重湿陷性系数随深度的加深逐渐减小，自重湿陷量为0mm，根据第4.4.3条判定该场地为非自重湿陷性场地；该场地基础埋深为-5.40m，湿陷性土层均在开挖之列，故湿陷量为0mm，根据第4.4.7条判定该场地湿陷性等级为Ⅰ级；综合判定本场地为Ⅰ级非自重湿陷性场地，湿陷程度为轻微。

1.3.3  岩土工程评价及推荐参数

拟建建筑物高10层，地基基础设计等级为甲级，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）第3.0.2条第三款的规定，该建筑物应作变形验算。根据原位测试和土工试验，结合外业编录，各压力段变形参数见表1-1：各压力段变形计算参数表。

表1-1  各压力段变形参数统计表

1．地段类别

根据场地地形、地貌和岩土特性，按《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）(2008版)，本场地可视为可进行建设的一般场地。

2．场地液化判别

按《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）(2008版)第4.3.3条第1款的的规定, 该场地可判别为不液化。

3．抗震设计参数

拟建勘察场地建筑物的抗震设计参数，按《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）（2008版）的规定：设计地震分组：第一组；建筑场地覆盖层厚度：钻探最深度为60.65m，d＞5米；实测土层等效剪切波速值为250.8～252.8m/s，场地在E—W方向的卓越周期为0.310～0.330s，在N—S方向的卓越周期为0.301～0.341s， V—T方向的卓越周期为0.301～0.310s；场地土为中硬土。建筑场地类别 ：Ⅱ类场地。

4．地基土震陷

各层地基土承载力的特征值均大于100kPa，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009局部修订版）第5.7.11条判定，在抗震设防烈度为7度时，本场地可不考虑软弱土的震陷影响。

1.3.5  腐蚀性评价

本次勘察采取两组土样进行腐蚀性测试。按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009局部修订版）第12.2条进行评价。

本场地环境类型为III类。腐蚀性介质含量如表7，腐蚀性评价结果见表1-2。

表1-2 腐蚀性介质含量统计

本工程中，由钻孔柱状图所见，该场地地基土在勘察深度范围内，第四层土性质好，分布稳定，是该场地理想的桩端持力层，所以桩型选择为摩擦端承桩。根据上部结构的荷载情况，结合单桩承载力情况，初步确定桩顶标高为绝对高程924.70m, 桩径为400mm，桩长为15.0m, 承台埋深取5.40m 桩顶嵌入承台深度为0.1m。

2.1  单桩承载力估算

根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定中小直径桩（d＜800mm）单桩竖向极限承载力标准值时，可按下式计算：

式中 ——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；KPa

  ——极限端阻力标准值；KPa

Qsk——单桩总极限侧阻力标准值；按下式计算：Qsk＝u∑qsik li

        u——桩周长，u＝3.14×0.4＝1.256m；

     Qpk——单桩总极限端阻力标准值；按下式计算：Qpk＝qpk Ap

Ap——桩端横截面面积，Ap＝3.14×0.42/4＝0.1256m2；

——qpk＝350kPa。

计算得：

1．单桩总极限侧阻力标准值为

Qsk＝1.256m×(53kPa×5.7m+55kPa×5.7m+60kPa×3.5m)＝1.256m×825.6kPa＝1036.95kN。

2．单桩总极限端阻力标准值为

Qpk＝350kPa×0.1256m2＝43.96kN。

3．单桩竖向承载力标准值为

Quk＝Qsk＋Qpk＝1036.95＋43.96＝1080.91kN

3  群桩承载力的确定

3.1  桩数及承台尺寸的确定

由于承台尺寸、重量还是一个未知数，桩数拟按下式估算：

初步确定桩的数量和排列

式中：            ——为单桩竖向承载力设计值；

≤3时，单桩竖向承载力设计值按下式计算： 

式中： 、——桩侧阻、桩端阻抗力分享系数，查表得；

计算得=7.25kN，桩的数量  先不计承台和承台上覆土重。因偏心荷载，桩数初定为：

n=μN/R=1.1×1800/7.25=3.06

取桩数n＝4。

3.2  桩的布置

3.2.1  桩的最小中心距

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94），对于非挤土和部分挤土灌注桩其它排列情况下，桩的最小中心距宜取3.0d，即 3d=1.2m

3.2.2  桩的平面布置

根据规范，排列基桩时，宜使桩群承载力合力点与长期荷载中心重合，并使桩基受水平力和力矩较大方向有较大的截面模量。

每个承台下布置4根桩，在平面上按正方形布置，桩的最小中心距取1.2m,桩离承台边缘净距不小于d/2，这里取d/2，为0.2m。

3.2.3  承台尺寸设计

根据以上桩的平面布置，承台尺寸设计为2.0×2.0m。

1．桩的排列  采用行列式，桩基受弯矩方向排列2根，另一方向排列2根 

2．桩承台设计  

①桩承台尺寸  据桩的排列，桩的外缘每边外伸净距为d/2＝400/2＝200mm。则桩承台长度l＝2000mm；承台宽度b＝2000mm。承台埋深设计为5.4m。

②承台及上覆土重  取承台及上覆土的平均重度γ＝20kN/m3，则承台及上覆土重为：

G＝2.0×2.0×5.4×20＝432(kN)

3.2.4  群桩承载力验算

1.根据承台尺寸设计，承台及上覆土总重为432kN。

2.对于桩数﹥3的非端承桩桩基，宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，其复合基桩的竖向承载力设计值应按下式计算：

式中ηs——桩侧阻群桩效应系数；据桩位于粘性土中：sa/d＝1.2/0.4＝3.0，Bc/l＝2.0/15.0＝0.13，查规范，得ηs＝0.8；

ηp——桩端阻群桩效应系数；据桩位于粘性土中：sa/d＝1.2/0.4＝3.0，Bc/l＝2.0/15.0＝0.13，查规范，得ηp＝1.；

ηc——承台底土阻力群桩效应系数，经计算得到ηc＝0.324

γs——桩侧阻抗力分项系数，查规范得，γs＝1.67；

γp——桩端阻抗力分项系数，查规范，得，γp＝1.67；

γc——桩承台底土阻抗力分项系数，查规范，得，γc＝1.65；

Qsk——单桩总极限侧阻力标准值；同上，Qsk＝1036.95kN；

Qpk——单桩总极限端阻力标准值；同上，Qpk＝43.96kN；

Qck——复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值，，其中，＝300KPa，为第二层土的极限阻力标准值，＝3.4976m2，为承台底地基土净面积，经计算得到，＝300×3.4976/4＝262.32KN

将上述数值代入公式可得：

3.按中心受压验算  计算各桩的平均受力，应满足下列公式的要求：

式中Q——中心荷载作用下，桩基中单桩所承受的竖向力设计值，kN；

γ0——建筑桩基重要性系数，本工程γ0＝1.0；

N——作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，此工程N＝1800kN；

G——桩基承台和承台上土自重设计值，G=432kN；

n——桩基中的桩数，n＝4。

将上述数值代入上式得 

满足要求。

3.2.5  桩顶作用效应验算

对于一般建筑物和受水平力较小的高大建筑物，且桩径相同的群桩基础，桩顶效应应按下式计算：

式中：     N——作用于桩基承台顶面的竖向力设计值；

           G——桩基承台和承台上土自重设计值；

           ——桩基中的桩数；

           ——作用于承台底面通过桩群形心的y轴弯矩设计值；

           ——第i基桩或复合基桩至Y轴的距离；

——基桩或复合基桩至Y轴的最大距离；

——弯矩作用下基桩所受的最大及最小竖向外力设计值；

基桩的竖向承载力应符合下述极限状态计算表达式：

式中，为建筑桩基重要性系数；取考虑了承台效应和群桩效应后的单桩竖向承载力

γo在本工程中取1.0（按二级桩基计）     

偏心载荷作用下, 经验算，满足要求,最边缘桩受力安全

4  桩基沉降计算

4.1  规范要求    

桩基沉降的计算，根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）第5.3.5条，对于桩中心距小于或等于6倍桩径的桩基，其最终沉降量计算可采用分层总和法。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加应力近似取承台底平均附加应力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形分布理论。桩基内任意点的最终沉降量可用角点法按下式计算：

式中    ——角点法计算点对应的矩形荷载分块数；

——角点法计算点对应的第j块矩形底面长期效应组合的附加压力（kPa）；

、——桩端平面第j块荷载至第层土、第层底面的距离（m）；

 、——桩端平面第j块荷载计算至第层土、第层土底面深度范围内平均附加应力系数。

基底附加压力

4.2  确定Ｚｎ

地基沉降计算深度，即桩端平面下压缩层厚度按应力比法确定，即和附加压力沿深度分布曲线的交点至基础底面的距离。

1.桩端平面为地面下20.3ｍ处。

2．桩端平面下5ｍ（地面下25.3ｍ）处

自重应力

　　查规范列表得

3.桩端平面下4ｍ（地面下19.3ｍ）处

自重应力

　　查规范列表得

因此计算深度选在桩端平面下4ｍ处。

4.3  桩基沉降计算结果

将压缩层共分为2层，第一层厚度为2.7m，第二层厚度为1.3m。用分层总和法计算

修正前桩基础的沉降为：

桩基持力层性能良好，取沉降经验系数=1；短边方向桩数为2，、、根据群桩距径比，长径比l/d=37.5.及基础长宽比查规范分别为　　　　，则计算得桩基等效沉降系数

修正后的桩基最终沉降量为

根据《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002规定，小于其200mm，所以能满足设计要求。

5  桩基构造

5.1  混凝土强度选择

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）第4.1.4条，桩身混凝土强度等级不得低于C15，水下灌注混凝土时不得低于C20，混凝土预制桩尖不得低于C30；主筋的混凝土保护层厚度，不应小于35mm，水下灌注混凝土，不得小于50mm。

在本工程中，建议桩身混凝土强度取C25，主筋的混凝土保护层厚度取50mm。

5.2  桩身配筋

5.2.1  桩身主筋计算

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）第4.1.4条, 桩顶轴向压力符合下式的灌注桩，其桩身可按构造要求配筋。

式中    ——建筑桩基重要性系数，根据建筑桩基安全等级确定，一、二、三级分别取=1.1、1.0、0.9；对于柱下单桩按提高一级考虑，其中，柱下单桩一级建筑桩基取=1.2；

——桩顶轴向压力设计值；

As’——钢筋面积；

——混凝土轴心抗压强度设计值，对于灌注桩应按规范5.5.2条折减；其中，折减系数的取值，对混凝土预制桩取1.0，对干作业非挤土灌注桩取0.9，对泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩取0.8。

——桩身截面面积；

fy——主筋强度设计值。

本例中，建筑桩基安全等级为二级，取1.0；计算得桩顶轴向压力设计值为591.42kN；查表得混凝土轴心抗压强度设计值为11.9N/mm²，取折减系数=0.8；桩身截面面积为0.1256m²。

计算得                      683kN

591.42kN

0.8×11900×0.1256=1195.7KN

    由以上计算结果可知，≤，且≤，即满足上述条件要求。所以，桩身按构造要求配筋。

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）第4.1.3.1条，当桩身直径为300—2000mm时，截面配筋率可取0.65%—0.20%（小桩径取高值，大桩径取低值）。 

因此本工程中，桩基配置5根Φ14的钢筋，桩身通长配筋。灌注桩主筋的混凝土保护层厚度为50mm。

As’=770mm2 

ρ'= As’/A=770/125600=0.61% 符合规范要求的0.65％～0.2％。

5.2.2  桩身箍筋规格

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）第4.1.3.4条，箍筋采用Φ6—8@200—300mm，宜采用封闭式，本项目桩中箍筋采用Φ8的钢筋，间隔300mm。

6  承台构造设计

6.1  规范要求

根据规范要求，桩基承台的构造尺寸，除满足抗冲切、抗剪切、抗弯和上部结构需要外，尚应符合下列规定：

（1）承台最小宽度不应小于500mm，承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，且边缘挑出部分不应小于150mm；

（2）承台混凝土强度等级不宜小于C15，采用II级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20。承台底面钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于70mm。当设素混凝土垫层时，保护层厚度可适当减小；垫层厚度宜为100mm，强度等级宜为C7.5。

根据规范要求，承台的钢筋配置除满足设计要求外，尚应符合下列规定：矩形承台板配筋宜按双向均匀布置，钢筋直径不宜小于Φ12，间距不应大于200mm。

桩与承台连接应符合下列要求：桩顶嵌入承台的长度对于大直径桩，不应小于100mm；混凝土桩的桩顶主筋应深入承台内，其锚固长度不宜小于30倍主筋直径。

6.2  承台设计

6.2.1  平面尺寸

承台平面取为矩形，尺寸为2.0×2.0m；承台厚度取1.5m；下部设置素混凝土垫层，厚度为100mm。

6.2.2  承台材料

承台混凝土选择C30，下部素混凝土垫层混凝土强度等级取C7.5，承台底部钢筋保护层厚度取100mm。

6.2.3  承台与桩联结

桩顶嵌入承台长度取100mm，桩顶主筋伸入承台内的锚固长度为500mm。此承台为矩形承台，选择双向配筋。

6.2.4  承台配筋设计及计算

承台自重              G=2.0×2.0×5.4×20=432kN

桩顶最大净反力        683-108=575kN

桩顶最小净反力        433-108=325kN 

承台高1.5m，边缘高1.0m，采用强度等级为C30的混凝土，承台上柱子尺寸为300×300mm。受弯计算如下：

如图所示，

1.A-A截面处边缘处承台最大弯矩为

承台计算截面处的有效高度为1.5-0.1=1.4m，承台底主筋的保护层厚度为10cm。

查混凝土规范表2.1.4得， 16.5×103kPa，d≤25mm的II级钢筋fy=310MPa，d=28-40mm的II级钢筋fy=290MPa。承台受压区宽度b=1.5m.。于是，

故采用12根Φ12钢筋；布筋时，钢筋间距取180mm.

2.B-B截面柱边缘处承台最大弯矩为

故采用9根Φ12钢筋 ；布筋时，钢筋间距取200mm。

6.3  冲切计算

柱子冲切锥体内有4根桩,柱荷载与桩顶反力相抵消,承台受柱子的冲切不用计算,只计算角桩冲切的承载力:

，－角桩冲切系数；

，

a1x、a1y－从承台底角桩顶内边缘引45°冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱（墙）边或承台变阶处位于该45°线以内时，则取由柱（墙）边或承台变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。a1x=a1y=250mm

h0－承台边缘的有效高度；

λ1x、λ1y－角桩冲垮比，λ1x＝a1x/h0，λ1y＝a1y/ h0,其值均应满足0.25～1.0的要求。

角桩内边缘至承台外边缘的距离：

C1=C2=0.4+0.2=0.6m

承台外边缘的有效高度：h0＝1.0－0.1=0.9m

角桩冲跨比：λ1x＝a1x/h0＝0.278，λ1y=a1y/h0＝0.278

角桩的冲切系数为＝＝0.48/(0.278+0.2)=1.004

=1965kN>γ0Qmax，满足要求。

其中承台混凝土的抗拉强度设计值取ft＝1.5MPa

6.4  斜截面抗剪计算

V－不计承台及其上土自重，在荷载效应基本组合下，斜截面的最大剪力设计值；

－混凝土轴心抗压强度设计值,取

b0－承台计算截面处的计算宽度；

h0－承台计算截面处的有效高度为1.5-0.1=1.4m

β－剪切系数，由下公式得出

当0.3≤λ＜1.4时，

当1.4≤λ＜3.0时，

λ－计算截面的剪跨比，λx＝ax/h0,λy＝ay/h0，此处，ax，ay为柱边至

y，x方向计算一排桩的桩边的水平距离，当λ<0.25时，取0.25；当λ>3时，取为3；

在这里，＜0.3，

所以λ=0.3，=0.2

对A-A和B-B，两个截面行受剪承载力计算，截面的计算宽度分别为

A-A        

 B-B        

,满足要求

6.5  承台局部受压计算

承台混凝土在柱下的压力最大，已知柱截面积Ac＝0.3×0.3＝0.09㎡，承台混凝土抗压强度fc＝15MPa，即承台对柱子的局部抗压承载力为

满足要求

7  施工图预算

7.1  总说明

1.工程概况

本次毕业设计以《建筑场地岩土勘察报告》为依据，拟建建筑物为10层框架结构，建筑面积900m2，无地下室，地基埋深5.40m，基础类型为桩基础。本期工程范围只包括地面±0.0以下的建筑工程。

2.工程量清单编制依据 

本工程依据施工设计图计算实物工程量，套用《山西省建筑、装饰工程消耗量定额》、参考《山西省建设工程参考费率》组价汇总。

3.材料设备价格的确定依据

材料按照市场价的材料单价计入，季节台班参照《山西省建筑装饰工程价目表》。

4.其他需要说明的问题

本工程人工工日单价按 25元/工日计算。

7.2  分部分项工程量清单

表7-1 分部分项工程量清单

工程名称：某办公楼桩基础设计              

第1页 共2页

1 平整场地：S=60×15＝900m2

2 挖基础土方：V=60×15×5.4＝4860 m3

3 混凝土灌注桩：l=∑li=72×15=1080m 

4 14主筋: l1=18×4×5×15.4=5544m

            总质量=公称质量×l1=1.21kg/m×l1=6.708t

5 8螺旋箍筋:l2=50×周长×72=50×1.256×72

=4521.6m

            总质量=公称质量×l2=0.395kg/m×l2=1.786t

6 钢筋笼：  总质量＝6.708+1.786=8.494t

7 承台配筋：l3=（12＋9）×2×18=756m

            总质量=公称质量×l3= 0.888kg/m×l3=0.672t

7.3  清单综合单价组价

表7-2 分部分项工程量清单综合单价表

工程名称：某办公楼桩基础设计  

直接工程费=人工费+机械费+材料费

管理费＝直接工程费×费率

或  人工费×费率（人工土石方）

    利润＝（直接工程费＋管理费）×费率

            或  人工费×费率（人工土石方）

2）部分定额量的计算：

平整场地：S=（长＋2）×(宽＋2)＝1054m2

平整场地的弃土方量：V=0.83×场地面积=0.83×1054=874.82 m3

挖基础土方量：V=5.4×2×2×18=388.8 m3

双面挡土板工程量：S=5.4×2×4×18=777.6 m2

灌注混凝土:V=（清单工程量＋0.25×72）×A=137.91 m3

承台现浇混凝土：V=｛2×1＋（0.3＋2）×0.5/2｝×2×18=92.7m3

凿桩头：V=0.25×A×72=2.26m3

7.4  施工组织措施项目

表7-3 施工组织措施项目计价表

工程名称：某办公楼桩基础设计                          第1页 共1页

      生活性临设费＝直接工程费×0.48％

生产性临设费＝直接工程费×0.16％

夜间施工费＝直接工程费×0.05％

冬雨季施工增加费＝直接工程费×0.28％

二次搬运费=直接工程费×0.07％

工程定位复测、工程点交、场地清理费=直接工程费×0.04％

生产工具用具使用费=直接工程费×0.11％

安全施工费=直接工程费×0.3％

7.5施工技术措施费

表7-4 施工技术措施费项目基价表

表7-5 规费项目计价表

单位：%

表7-6 建筑项目价差计算表

工程名称：某办公楼桩基础设计

表7-7 单位工程造价汇总表

工程名称：某办公楼桩基础设计                         第1页 共1页

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），经设计桩长为15m，一根柱子下面一个承台，一个承台下面布置4根桩，对桩进行行列式布置排列，桩身通长配5根Φ14的钢筋，矩形承台2.0m×2.0m，埋深5.40m，分别配置了纵向12根Φ12钢筋和横向9根Φ12钢筋。对各种桩基验算都满足要求，沉降量为12.25mm，也能满足要求。

此外，本文还对整个桩基础施工的预算进行了计算，得到工程造价为119169.4元。其中对部分项目还进行了列表计算。 

本工程设计遵循相关设计规范进行，经分析论证，天然地基不符合，所以还是优先考虑桩基方案。

在桩基方案中，建议注意以下几项：

1.桩基施工过程必须严格按照施工要求进行。

2.要严把灌注桩成孔的深度跟质量关口，确保钢筋笼的制作上保护层厚度符合要求，骨料级配要合适，混凝土塌落度控制好。

3.灌注桩施工中如发现缩颈、断桩、桩位倾斜等有害于成桩质量的异常情况，需要与设计方协商处理。

4.建筑物进行系统的长期检验工作。

参考文献

[1] JGJ94—94 建筑桩基技术规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1995

[2] 土力学地基基础（第4版） 清华大学出版社，2004

[3] 混凝土结构设计原理. 同济大学出版社，2004

[4] 土力学（第二版） 中国建筑工业出版社，2005

[5] 《山西省建筑工程工程量清单补充项目及计价指引》   山西科学技术出版社， 2005

[6]《山西省建筑工程消耗量定额价目汇总表》   山西科学技术出版社， 2005

[7]《山西省建筑工程消耗量定额》   山西科学技术出版社， 2005

[8]《山西省建设工程费用定额》   山西科学技术出版社， 2005

[9]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002. 北京：中国建筑工业出版社，2002

[10]《建筑结构荷载规范》GB50009-2002.北京：中国建筑工业出版社，1995

[11]《混凝土及砂浆配合比施工机械台班费用定额》   山西科学技术出版社， 2005

致 谢

四年的大学生活即将结束，在论文将要完成之际，首先忠心地感谢我的导师相建华老师，在我毕业设计期间，给予耐心细致的指导，使我得以不断地进步。本论文是在相老师的悉心指导下完成的，从方案论证到具体设计，都给予了我极大的帮助，并且提供了许多相关的资料，使我收获颇多。此外，感谢身边的朋友，提供了很多建议和帮助，同时谢谢你们四年来的关照与宽容，与你们一起走过的缤纷时代，将会是我一生最珍贵的回忆 

最后向所有曾经关心和帮助过我的老师、同学表示诚挚的感谢！