§8.7桩基础设计 1桩基设计内容 桩基设计的基本内容包括：(1)选择桩的类型和几何尺寸： (2)确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值 (3)确定桩的数量 间距和布置方式： (4)验算桩基的承载力和沉降： (5)桩身结构设计： (6)承台设计： （7)绘制桩基施工图， 2基本设计资料 具备各种资料：建筑物类型及其规模、建筑场地及环境条件、岩土工程勘察报告、 施工机具和技术条件、环境条件及当地桩基工程经验。 提出工程地质勘察任务书时，必须说明拟议中的桩基方案。 勘察年多书和勘察报告，勘察规范的 一般规定和桩基工程的勘察要求】 详细勘 察阶段的勘探点布置 应考虑：勘探点间距、勘探深度 3桩的类型、截面和桩长的选择 桩基设计：结构类型及层数、荷载情况、地层条件和施工能力，选择预制桩或灌 注桩的类别、桩的截面尺寸和长度、桩端持力层、确定桩的类型。 楼层：10层以下：直径500mm左右的灌注桩和边长为400mm的预制桩： 1020层：直径800100mm的 灌注桩和边长为450 500 m的预制桩 20~30层：直径大于1200mm的钻（冲、挖）孔灌注桩和边长大于等于 500~550mm的预应力混凝士管桩和大直径钢管桩： 高层建筑：采用挖孔灌注桩，人工挖孔桩的最大直径达6m,深度己达76m。 土中存在大孤石、废金属、花岗残积层中未风化的石英岩脉，预应力高强度混凝 土管桩 桩长：关键在于选择桩端持力层 桩端全截面进入持力层的深度： 粘性士、粉士：进入的深度不宜小于2倍桩径： 砂类土：不宜小于1.5倍桩径： 王软 弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于4d,当硬持力层较厚 且施工条件许可，桩端全截面进入持力层深度宜达到桩端阻力的临界深度。 确定桩的类型和几何尺寸后，应初步确定承台底面标高，计算单桩承载力。 承台底面标高：桩的受力情况，桩的刚度和地形、地质、水流、施工等条件确定。 4桩的数量和布置 4.1桩的根数 桩数n应满足下式要求：n≥F+ R 一作用在承台上的轴向压力设计值： G 一承台及其上方填土的重力。 4.2桩的间距 桩的间距太大会增加承台的体积和用料，太小则使桩基（摩擦型）的沉降量 造成困 最小间距应 三加是接土桩，桩的最小中心距宜按表列值适当加大。 8-20的规定，对于大面积群桩
1 §8.7 桩基础设计 １桩基设计内容 桩基设计的基本内容包括：（1）选择桩的类型和几何尺寸； （2）确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值； （3）确定桩的数量、间距和布置方式； （4）验算桩基的承载力和沉降； （5）桩身结构设计； （6）承台设计； （7）绘制桩基施工图。 ２基本设计资料 具备各种资料：建筑物类型及其规模、建筑场地及环境条件、岩土工程勘察报告、 施工机具和技术条件、环境条件及当地桩基工程经验。 提出工程地质勘察任务书时，必须说明拟议中的桩基方案。 勘察任务书和勘察报告：勘察规范的一般规定和桩基工程的勘察要求。 详细勘察阶段的勘探点布置，应考虑：勘探点间距、勘探深度 ３桩的类型、截面和桩长的选择 桩基设计：结构类型及层数、荷载情况、地层条件和施工能力，选择预制桩或灌 注桩的类别、桩的截面尺寸和长度、桩端持力层、确定桩的类型。 楼层：10 层以下：直径 500mm 左右的灌注桩和边长为 400mm 的预制桩； 10～20 层：直径 800～1000mm的灌注桩和边长为 450～500mm的预制桩； 20～30 层：直径大于 1200mm 的钻（冲、挖）孔灌注桩和边长大于等于 500～550mm 的预应力混凝土管桩和大直径钢管桩； 高层建筑：采用挖孔灌注桩，人工挖孔桩的最大直径达 6m，深度已达 76m。 土中存在大孤石、废金属、花岗残积层中未风化的石英岩脉，预应力高强度混凝 土管桩 桩长：关键在于选择桩端持力层。 桩端全截面进入持力层的深度： 粘性土、粉土：进入的深度不宜小于 2 倍桩径； 砂类土：不宜小于 1.5 倍桩径； 碎石类土，不宜少于 1 倍桩径； 存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于 4d，当硬持力层较厚 且施工条件许可，桩端全截面进入持力层深度宜达到桩端阻力的临界深度。 确定桩的类型和几何尺寸后，应初步确定承台底面标高，计算单桩承载力。 承台底面标高：桩的受力情况，桩的刚度和地形、地质、水流、施工等条件确定。 ４桩的数量和布置 4.1 桩的根数 桩数 n 应满足下式要求： R F G n + F——作用在承台上的轴向压力设计值； G——承台及其上方填土的重力。 4.2 桩的间距 桩的间距太大会增加承台的体积和用料，太小则使桩基（摩擦型）的沉降量 增加，给施工造成困难。桩的最小间距应符合表 8-20 的规定，对于大面积群桩， 尤其是挤土桩，桩的最小中心距宜按表列值适当加大
2 43桩的平面布置方形网格：三角形网格：不等距排列。 5桩身结构设计 预制桩：混凝土强度等级≥C30,采用静压法沉桩时，≥C20:截面边长：≥200 配置 定数量的纵向钢筋和箍筋。预制桩的最小配筋率≥0.8% ,主筋直 ≥中14，打入桩在桩顶2~3d长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。 在密实砂和碎石类土中可在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖。 预应力混凝土桩：混凝土强度等级≥C40。保护层厚度≥30mm 面边长之350 预应力混凝土离心管桩的外径≥300mm 桩在吊运和吊立时数量和位置有关： 单吊 占 :双吊点 吊点位置：吊点间的正弯矩和吊点处的负弯矩相等的条件取定。 普通混凝土桩的配筋常由起吊和吊立的强度计算控制。 6承台设计 桩基承台：柱下独立承台：柱下或墙下条形承台：筏板承台和箱形承台。 承台设计：材料及其强度等级、几何形状及其尺寸确定、承台结构承载力计算等 6.1构造要求 6.1.1承台的最小宽度≥500mm,承台边缘至桩重心的距离≥桩的直径或边长： 6.1.2满足桩顶嵌固及抗冲切的要求：边缘挑出部分≥150mm。 6.1.3墙下条形承台，其边缘挑出部分可降低至75mm。 61.4为满足承台的基本刚度、施工条件及防水要求。对于桩布置于墙下或基础 梁下的情况 承台厚度≥ 250mm 且板厚 与计算区段最小跨度之比≥120 6.1.5承台混凝土强度等级、构造配筋、桩与承台和承台之间的连接要求见规范。 6.2承台结构承载力计算 6.2.1受弯计算 柱下多桩矩形承台弯矩的计算截面应取在柱边和承台高度变化处：以下式计算： M,=∑N,y M,-∑N,x Mk、M,一一垂直X轴和Y轴方向计算截面处的弯矩设计值： 、y一一垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离： N,一一扣除承台和承台上土自重设计值后第ⅰ桩竖向净反力设计值： 当不考虑承台效应时，则为桩竖向总反力设计值。 柱下三桩三角形承台弯矩的计算截面应取在柱边，按下式计算： M =N,x M:=N,y 计算弯矩截面不与主筋方向正交时，须对主筋方向进行换算。 62.2受冲切计算 桩基承台的有效高度不足时，承台将产生冲切破坏。 承台冲切破坏的方式：柱边的冲切；单一基桩对承台的冲切。 柱边冲切破坏锥体斜面与承 底 的夹角大于或等于45 ,该斜面的上周边位于 柱与承台交接处或承台变阶处，下周边位于相应的桩顶边缘处。 柱（墙）下桩基承台受冲切承载力可按下列公式计算： YoF≤cg4nh
2 4.3 桩的平面布置 方形网格；三角形网格；不等距排列。 5 桩身结构设计 预制桩：混凝土强度等级≥C30，采用静压法沉桩时，≥C20；截面边长：≥200mm； 配置一定数量的纵向钢筋和箍筋。预制桩的最小配筋率≥0.8%。主筋直径 ≥φ14，打入桩在桩顶 2～3d 长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。 在密实砂和碎石类土中可在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖。 预应力混凝土桩：混凝土强度等级≥C40。保护层厚度≥30mm。 截面边长≥350mm；预应力混凝土离心管桩的外径≥300mm。 桩在吊运和吊立时数量和位置有关：单吊点；双吊点。 吊点位置：吊点间的正弯矩和吊点处的负弯矩相等的条件取定。 普通混凝土桩的配筋常由起吊和吊立的强度计算控制。 6 承台设计 桩基承台：柱下独立承台；柱下或墙下条形承台；筏板承台和箱形承台。 承台设计：材料及其强度等级、几何形状及其尺寸确定、承台结构承载力计算等。 6.1 构造要求 6.1.1 承台的最小宽度≥500mm，承台边缘至桩重心的距离≥桩的直径或边长； 6.1.2 满足桩顶嵌固及抗冲切的要求:边缘挑出部分≥150mm。 6.1.3 墙下条形承台，其边缘挑出部分可降低至 75mm。 6.1.4 为满足承台的基本刚度、施工条件及防水要求。对于桩布置于墙下或基础 梁下的情况。承台厚度≥250mm，且板厚与计算区段最小跨度之比≥1/20。 6.1.5 承台混凝土强度等级、构造配筋、桩与承台和承台之间的连接要求见规范。 6.2 承台结构承载力计算 6.2.1 受弯计算 柱下多桩矩形承台弯矩的计算截面应取在柱边和承台高度变化处：以下式计算： y i i x i i M N x M N y = = Mx、My——垂直 X 轴和 Y 轴方向计算截面处的弯矩设计值； xi、yi——垂直 Y 轴和 X 轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； Ni——扣除承台和承台上土自重设计值后第 i 桩竖向净反力设计值； 当不考虑承台效应时，则为 i 桩竖向总反力设计值。 柱下三桩三角形承台弯矩的计算截面应取在柱边，按下式计算： M N y M N x x y y x = = 计算弯矩截面不与主筋方向正交时，须对主筋方向进行换算。 6.2.2 受冲切计算 桩基承台的有效高度不足时，承台将产生冲切破坏。 承台冲切破坏的方式：柱边的冲切；单一基桩对承台的冲切。 柱边冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角大于或等于 45°，该斜面的上周边位于 柱与承台交接处或承台变阶处，下周边位于相应的桩顶边缘处。 柱（墙）下桩基承台受冲切承载力可按下列公式计算： 0 u h0 F f l t m
E=F-∑N a=072 1+0.2 下一一作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值： f 一承台混凝土抗拉强度设计值： 冲切破坏锥体一半有效高度处的周长 承台冲切破坏锥体的有效高度 冲切系数： -冲跨比，入=aoho,ao为冲跨，柱（墙）边或承台变阶处到桩边的水平距 离：a0<0.20hm时，取am-0.20ho:a0>h时，取a0=ho,入满足0.2~1.0： F一一作用于柱底的竖向荷载设计值。 ∑N,一一冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力设计值之和 圆柱及圆桩，需将截面换算成方柱及方桩： 换算柱截面边宽bp=0.8dc: 换算桩截面边宽bp=0.8d. 柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力计算： YoF,=2do(b+aoy)+ao,(h+dos,he a0024,20602-先-2 0.72 0.72 hc、b一一柱截面长、短边尺寸： 一自柱长边到最近桩边的水平距离： aoy- 自柱短边到最近桩边的水平距离 对位于柱冲切破坏锥体以外的基桩，尚应考虑单一基桩对承台的冲切作用， 并按四桩承台、三桩承台等不同情况计算冲切承载力。 62.3受剪切破坏 柱下等厚承台斜截面受剪承载力计算： Yo'≤mbh 当1.4≤入≤3.0时 02 B=元+1的 当0.3≤λ<1.4时 0.12 B=+0.3 V一一斜截面的最大剪力设计值： 。一一混凝土轴心抗压强度设计值： b一一承台计算截面处的计算宽度： ho- 一承台计算截面处的有效高度： B一一剪切系数： 入一计算截面的剪跨比：入一后，名 元，、为柱边或承台变阶处至×
3 Fl = F −Ni 0.2 0.72 + = Fl——作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值； ft——承台混凝土抗拉强度设计值； um——冲切破坏锥体一半有效高度处的周长； h0——承台冲切破坏锥体的有效高度； α——冲切系数； λ——冲跨比，λ=a0/h0，a0 为冲跨，柱（墙）边或承台变阶处到桩边的水平距 离；a0﹤0.20h0 时，取 a0=0.20h0；a0>h0时，取 a0=h0，λ满足 0.2～1.0； F——作用于柱底的竖向荷载设计值。 Ni ——冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力设计值之和。 圆柱及圆桩，需将截面换算成方柱及方桩： 换算柱截面边宽 bp=0.8dc； 换算桩截面边宽 bp=0.8d。 柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力计算： ( ) ( ) 0 2 0 0 0 0 h0 F b a h a f l = x c + y + y c + x t 0.2 0.72 0 0 + = x x ， 0.2 0.72 0 0 + = y y ， 0 0 0 h a x x = ， 0 0 0 h a y y = hc、bc——柱截面长、短边尺寸； a0x——自柱长边到最近桩边的水平距离； a0y——自柱短边到最近桩边的水平距离。 对位于柱冲切破坏锥体以外的基桩，尚应考虑单一基桩对承台的冲切作用， 并按四桩承台、三桩承台等不同情况计算冲切承载力。 6.2.3 受剪切破坏 柱下等厚承台斜截面受剪承载力计算： 0 b0h0 V f c 当 1.4≤λ≤3.0 时 1.5 0.2 + = 当 0.3≤λ＜1.4 时 0.3 0.12 + = V ——斜截面的最大剪力设计值； fc——混凝土轴心抗压强度设计值； 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； β——剪切系数； λ—计算截面的剪跨比： h0 ax x = ， 0 h ay y = ，ax 、ay 为柱边或承台变阶处至 x
y方向计算一排桩的桩边的水平距离，当x<03时取入=0.3：当入>3时，取入 <3,λ满足0.3~3.0。 6.2.4局部受压计算 局部受压承载力计算：柱下桩基承台，当混凝土强度等级低于柱的强度等级时， 按现行《混凝士结构设计规范》 承台抗震验算：承台的受弯、受剪切进行抗震调整。《建筑抗震设计规范》规定
4 y 方向计算一排桩的桩边的水平距离，当λ＜0.3 时取λ=0.3；当λ＞3 时，取λ ＜3，λ满足 0.3～3.0。 6.2.4 局部受压计算 局部受压承载力计算：柱下桩基承台，当混凝土强度等级低于柱的强度等级时， 按现行《混凝土结构设计规范》 承台抗震验算：承台的受弯、受剪切进行抗震调整。《建筑抗震设计规范》规定