地基基础工程课程设计

编号20柱承台设计计算：

1.单桩竖向承载力特征值Ra计算 1.1基础埋深h

h=17.1+64.563.23÷18=1.02m

故取h为1.03m，则承台底标高为-1.27-1.03=-2.300m。绝对标高为62.200m。

1.2单桩竖向承载力特征值Ra 1.2.1桩顶标高

由于桩顶进入承台内为50mm，故桩顶标高-2.250m，绝对标高为62.250m；

1.2.2 Ra

a）桩周长u=1.257m，桩身面积Ap=0.126㎡; b)土层中各段桩长为

l1=62.250-60.840=1.41m l2=60.840-59.64=1.2m l3=59.64-45.24=14.4m l4（进入持力层）=2m

c）RaqpaApupqsiali=0.126×4500＋1.257×（1.41×0＋1.2×20＋14.4

×35＋2×58）=1376.5kN

2.桩数

n

n

FkGk

，由于承台及覆土重相对于柱底轴力很小，故先试算桩数，则

Nk

Fk2657.21.9,暂取3根桩。 Ra1376.5

3.承台计算

设计值=标准值×1.35，故

F=3587.22kN，Mx=12.83kN·m，My=-14.18 kN·m，Vx=-1.89kN,Vy=30.11kN

具体计算如下：

一、示意图：

二、基本资料：

承台类型：四桩承台

承台计算方式：验算承台尺寸

1．依据规范：

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002） 《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002） 2．几何参数：

承台边缘至桩中心距: C = 400 mm

桩列间距: A = 1600 mm

桩行间距: B = 1600 mm

承台根部高度: H = 1000 mm

承台端部高度: h = 1000 mm

纵筋合力点到底边的距离: as = 85 mm

平均埋深: hm = 2.30 m

矩形柱宽: Bc =700 mm 矩形柱高: Hc = 700 mm 圆桩直径: Ds = 400 mm 换算后桩截面：Ls = 320 mm 3．荷载设计值：(作用在承台顶部） 竖向荷载: F = 3587.22 kN

绕X轴弯矩: Mx = 12.83 kN•m

绕Y轴弯矩: My = -14.18 kN•m

X向剪力: Vx = -1.89 kN Y向剪力: Vy = 30.11kN 4．材料信息：

混凝土强度等级: C30

fc = 14.30 N/mm 钢筋强度等级: HRB335

三、计算过程：

1．作用在承台底部的弯矩

绕X轴弯矩: M0x = Mx－Vy•H = 12.83－30.11×1.00 = -17.28kN•m

绕Y轴弯矩: M0y = My＋Vx•H = -14.18＋(-1.89)×1.00 = -16.07kN•m

2

ft = 1.43 N/mm

fy = 300.00 N/mm

2

2

2．基桩净反力设计值： 计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002） Ni

FM0xyiM0yxi

 22nyjxj （8.5.3－2）

N1

FM0xy1M0yx13587.22(17.28)(0.46)(16.07)(0.8)1199.52kN 22nyjxj31.271.28N2

FM0xy1M0yx13587.22(17.28)(0.46)(16.07)0.81179.44kN 22n31.271.28yjxj

N3

FM0xy1M0yx13587.22(17.28)0.9201208.26kN 22nyjxj31.27Ra设计值为1.35×1376.5=1858.3 kN，均大于N。

3．承台受柱冲切验算：

计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）

Fl2ox(bcaoy)oy(hcaox)hpftho

（8.5.17－1）

X方向上自柱边到最近桩边的水平距离：aox = 0.29 m y方向上自柱边到最近桩边的水平距离：aoy = 0.05 m 承台有效高度：h0 = H－as = 1.00－0.85 = 0.915 m 作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值： Fl = F－∑Qi =3587.22－0.00 =3587.22 kN

aox0.29

0.32 ho0.915aoy0.050.050.25,取0.25 Y方向冲跨比：oy

ho0.915

0.840.84

1.62 X方向冲切系数：ox

ox0.20.320.2

X方向冲跨比：ox

Y方向冲切系数：oy

0.840.84

1.87

oy0.20.250.2

2ox(bcaoy)oy(hcaox)hpftho= 2×[1.62×(0.70＋0.05)＋

1.87×(0.70＋0.29)]×0.99×1430.00×0.915= 7943.96 kN > Fl = 3587.22 kN, 满足要求。

4．承台受剪验算：

计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）

Flhsftboho

（8.5.18－1）

(1) 垂直Y方向截面的抗剪计算

Y方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：a0 = 0.41 m 计算截面处承台宽度： b =1.352 m

斜截面上最大剪力设计值：Vl = 1208.26kN

ao0.410.45 ho0.915

1.751.75

1.21 剪切系数：

1.00.451.0

承台计算截面的计算宽度：be = b = 1.352 m

计算截面的剪跨比：

hsftbeho

= 0.96×1.21×1430.00×1.352×0.915 = 2054.90 kN > Vl = 1208.26kN, 满足要求。

(2) 垂直X方向截面的抗剪计算

X方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：a0 = 0.29 m 计算截面处承台宽度： b = 1.728 m

斜截面上最大剪力设计值：Vl = 1199.52kN 计算截面的剪跨比：

ao0.290.32 ho0.915

剪切系数：

1.751.75

1.33 

1.00.321.0

承台计算截面的计算宽度：be = b = 1.728m

hsftbeho

= 0.96×1.33×1430.00×1.728×0.915 = 2886.85 kN > Vl =1199.52 kN, 满足要求。

5．承台角桩冲切验算：

计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）

alxaly

Nllx(c2)ly(c1)hpftho

22

（8.5.17－5）

（1）底部角桩冲切

角桩竖向冲反力设计值：Nl = 1199.52 kN

从角桩内边缘至承台外边缘的距离：C1 = 0.853 m

al1 = 0.29 m =60

o

al10.29

0.32 ho0.9150.560.56

1.08 角桩冲切系数：l1

l10.20.320.2

角桩冲跨比：l1



l1(2c1al1)tanhpftho

2

= 1.08×(2×0.853+0.29)

0.99×1430.00×0.915= 1595.90kN > Nl = 1199.52kN, 满足要求。

（2）顶部角桩冲切

Nl=1208.26kN C2=0.831

al2=0.355 =60o

l2

al20.3550.39 ho0.9150.560.56

l20.95

l10.20.390.2

2



l2(2c2al2)tanhpftho= 0.95×(2×0.831+0.355)

×

×0.99×3

1430.00×0.915= 1433.05kN> Nl =1208.26kN, 满足要求。

6．承台受弯计算：

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

)

计算公式：MNmax/3(s

最大桩基反力设计值：Nmax1208.26kN

桩距：

s=1.60m

MNmax/3(s1208.26c)(1.600.7)522.33kN

m 3110.0272

配筋率：minmax(0.2%,45

ft

%)0.0021 fy

Mx522.331061

钢筋Assinsin1602441.35mm2

0.9fyh00.9300915

选取Φ22@100钢筋，AS1380.1mm2

n

AS2441.356.4，n取7根 AS1380.1

7．承台受压验算： 计算公式：《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）

F.35c1fcA1n 11

（7.8.1－1）

局部荷载设计值：F1  Fc 3587.22kN

混凝土局部受压面积：A1  BcHc  0.700.70  0.49m2 混凝土局部受压计算面积：Ab  3.69 m2 混凝土受压时强度提高系数：

12.74

1.35c1fcA1n

= 1.35×1.00×2.74×14300.00×0.49 = 25918.89 kN > F1=3587.22kN 满足要求。

四、沉降量计算：

因承台形状为三角形，承台面积为A  3.857 m2，为了方便计算承台的沉降量，可把承台看成是1.964m×1.964m的正方形，面积没有发生改变，基本不影响沉降量的改变。

（1）基底压力和基底附加压力

FG2657.21.33201.96422.3P962.28Kpa

A1.9641.964

基础底面处土的自重应力:

czd182.3

41.Kpa40

则基底附加压力 P0PCZ962.2841.4920.88Kpa0.921Mpa (2)计算深度，无临近荷载

Znb2.50.4Inb1.964(2.50.4In1.964)4.38m,取Zn=4.4m （3） 沉降计算，见下表:

zn校核

Sn1.08

0.02490.025, 满足要求 S43.31i

（4）确定沉降经验系数

①计算Es=

(A/E

i

A

isi

)



P0[(zizizi1zi1)/Esi]

P0(zizizi1zi1)



1396.80362.92+44.84

39Mpa

1396.80362.92+44.84/39②S值确定

P0=0.921Mpa＞fak=0.6Mpa，可查表得S=0.2

③基础沉降量 sSSi=0.2×43.31=8.662mm

五、计算结果：

1．各方向钢筋选筋结果 计算面积As: 采用方案： D22@100

实配面积： 2660.7

2441.35 mm2 mm2

六、参考文献

（1）GB50007-2002. 建筑地基基础设计规范[S] （2）JGJ 94-94. 建筑桩基技术规范[S] （3）《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）

（4）周景星, 李广信, 虞石民等编著. 基础工程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2007

（5）朱炳寅, 娄宇, 杨琦编著. 建筑地基基础设计方法及实例分析[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007

（6）陈希哲. 土力学地基基础[M]. 北京: 清华大学出版社, 2004 （7）李克钏. 基础工程[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2004

（8）王广月, 王盛桂, 付志前编著. 地基基础工程[M]. 北京: 水利水电出版社, 2006

（9）顾晓鲁, 钱鸿缙, 刘惠珊等主编. 地基与基础[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2003

（10）赵明华. 基础工程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2003

编号20柱承台设计计算：

1.单桩竖向承载力特征值Ra计算 1.1基础埋深h

h=17.1+64.563.23÷18=1.02m

故取h为1.03m，则承台底标高为-1.27-1.03=-2.300m。绝对标高为62.200m。

1.2单桩竖向承载力特征值Ra 1.2.1桩顶标高

由于桩顶进入承台内为50mm，故桩顶标高-2.250m，绝对标高为62.250m；

1.2.2 Ra

a）桩周长u=1.257m，桩身面积Ap=0.126㎡; b)土层中各段桩长为

l1=62.250-60.840=1.41m l2=60.840-59.64=1.2m l3=59.64-45.24=14.4m l4（进入持力层）=2m

c）RaqpaApupqsiali=0.126×4500＋1.257×（1.41×0＋1.2×20＋14.4

×35＋2×58）=1376.5kN

2.桩数

n

n

FkGk

，由于承台及覆土重相对于柱底轴力很小，故先试算桩数，则

Nk

Fk2657.21.9,暂取3根桩。 Ra1376.5

3.承台计算

设计值=标准值×1.35，故

F=3587.22kN，Mx=12.83kN·m，My=-14.18 kN·m，Vx=-1.89kN,Vy=30.11kN

具体计算如下：

一、示意图：

二、基本资料：

承台类型：四桩承台

承台计算方式：验算承台尺寸

1．依据规范：

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002） 《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002） 2．几何参数：

承台边缘至桩中心距: C = 400 mm

桩列间距: A = 1600 mm

桩行间距: B = 1600 mm

承台根部高度: H = 1000 mm

承台端部高度: h = 1000 mm

纵筋合力点到底边的距离: as = 85 mm

平均埋深: hm = 2.30 m

矩形柱宽: Bc =700 mm 矩形柱高: Hc = 700 mm 圆桩直径: Ds = 400 mm 换算后桩截面：Ls = 320 mm 3．荷载设计值：(作用在承台顶部） 竖向荷载: F = 3587.22 kN

绕X轴弯矩: Mx = 12.83 kN•m

绕Y轴弯矩: My = -14.18 kN•m

X向剪力: Vx = -1.89 kN Y向剪力: Vy = 30.11kN 4．材料信息：

混凝土强度等级: C30

fc = 14.30 N/mm 钢筋强度等级: HRB335

三、计算过程：

1．作用在承台底部的弯矩

绕X轴弯矩: M0x = Mx－Vy•H = 12.83－30.11×1.00 = -17.28kN•m

绕Y轴弯矩: M0y = My＋Vx•H = -14.18＋(-1.89)×1.00 = -16.07kN•m

2

ft = 1.43 N/mm

fy = 300.00 N/mm

2

2

2．基桩净反力设计值： 计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002） Ni

FM0xyiM0yxi

 22nyjxj （8.5.3－2）

N1

FM0xy1M0yx13587.22(17.28)(0.46)(16.07)(0.8)1199.52kN 22nyjxj31.271.28N2

FM0xy1M0yx13587.22(17.28)(0.46)(16.07)0.81179.44kN 22n31.271.28yjxj

N3

FM0xy1M0yx13587.22(17.28)0.9201208.26kN 22nyjxj31.27Ra设计值为1.35×1376.5=1858.3 kN，均大于N。

3．承台受柱冲切验算：

计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）

Fl2ox(bcaoy)oy(hcaox)hpftho

（8.5.17－1）

X方向上自柱边到最近桩边的水平距离：aox = 0.29 m y方向上自柱边到最近桩边的水平距离：aoy = 0.05 m 承台有效高度：h0 = H－as = 1.00－0.85 = 0.915 m 作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值： Fl = F－∑Qi =3587.22－0.00 =3587.22 kN

aox0.29

0.32 ho0.915aoy0.050.050.25,取0.25 Y方向冲跨比：oy

ho0.915

0.840.84

1.62 X方向冲切系数：ox

ox0.20.320.2

X方向冲跨比：ox

Y方向冲切系数：oy

0.840.84

1.87

oy0.20.250.2

2ox(bcaoy)oy(hcaox)hpftho= 2×[1.62×(0.70＋0.05)＋

1.87×(0.70＋0.29)]×0.99×1430.00×0.915= 7943.96 kN > Fl = 3587.22 kN, 满足要求。

4．承台受剪验算：

计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）

Flhsftboho

（8.5.18－1）

(1) 垂直Y方向截面的抗剪计算

Y方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：a0 = 0.41 m 计算截面处承台宽度： b =1.352 m

斜截面上最大剪力设计值：Vl = 1208.26kN

ao0.410.45 ho0.915

1.751.75

1.21 剪切系数：

1.00.451.0

承台计算截面的计算宽度：be = b = 1.352 m

计算截面的剪跨比：

hsftbeho

= 0.96×1.21×1430.00×1.352×0.915 = 2054.90 kN > Vl = 1208.26kN, 满足要求。

(2) 垂直X方向截面的抗剪计算

X方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：a0 = 0.29 m 计算截面处承台宽度： b = 1.728 m

斜截面上最大剪力设计值：Vl = 1199.52kN 计算截面的剪跨比：

ao0.290.32 ho0.915

剪切系数：

1.751.75

1.33 

1.00.321.0

承台计算截面的计算宽度：be = b = 1.728m

hsftbeho

= 0.96×1.33×1430.00×1.728×0.915 = 2886.85 kN > Vl =1199.52 kN, 满足要求。

5．承台角桩冲切验算：

计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）

alxaly

Nllx(c2)ly(c1)hpftho

22

（8.5.17－5）

（1）底部角桩冲切

角桩竖向冲反力设计值：Nl = 1199.52 kN

从角桩内边缘至承台外边缘的距离：C1 = 0.853 m

al1 = 0.29 m =60

o

al10.29

0.32 ho0.9150.560.56

1.08 角桩冲切系数：l1

l10.20.320.2

角桩冲跨比：l1



l1(2c1al1)tanhpftho

2

= 1.08×(2×0.853+0.29)

0.99×1430.00×0.915= 1595.90kN > Nl = 1199.52kN, 满足要求。

（2）顶部角桩冲切

Nl=1208.26kN C2=0.831

al2=0.355 =60o

l2

al20.3550.39 ho0.9150.560.56

l20.95

l10.20.390.2

2



l2(2c2al2)tanhpftho= 0.95×(2×0.831+0.355)

×

×0.99×3

1430.00×0.915= 1433.05kN> Nl =1208.26kN, 满足要求。

6．承台受弯计算：

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

)

计算公式：MNmax/3(s

最大桩基反力设计值：Nmax1208.26kN

桩距：

s=1.60m

MNmax/3(s1208.26c)(1.600.7)522.33kN

m 3110.0272

配筋率：minmax(0.2%,45

ft

%)0.0021 fy

Mx522.331061

钢筋Assinsin1602441.35mm2

0.9fyh00.9300915

选取Φ22@100钢筋，AS1380.1mm2

n

AS2441.356.4，n取7根 AS1380.1

7．承台受压验算： 计算公式：《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）

F.35c1fcA1n 11

（7.8.1－1）

局部荷载设计值：F1  Fc 3587.22kN

混凝土局部受压面积：A1  BcHc  0.700.70  0.49m2 混凝土局部受压计算面积：Ab  3.69 m2 混凝土受压时强度提高系数：

12.74

1.35c1fcA1n

= 1.35×1.00×2.74×14300.00×0.49 = 25918.89 kN > F1=3587.22kN 满足要求。

四、沉降量计算：

因承台形状为三角形，承台面积为A  3.857 m2，为了方便计算承台的沉降量，可把承台看成是1.964m×1.964m的正方形，面积没有发生改变，基本不影响沉降量的改变。

（1）基底压力和基底附加压力

FG2657.21.33201.96422.3P962.28Kpa

A1.9641.964

基础底面处土的自重应力:

czd182.3

41.Kpa40

则基底附加压力 P0PCZ962.2841.4920.88Kpa0.921Mpa (2)计算深度，无临近荷载

Znb2.50.4Inb1.964(2.50.4In1.964)4.38m,取Zn=4.4m （3） 沉降计算，见下表:

zn校核

Sn1.08

0.02490.025, 满足要求 S43.31i

（4）确定沉降经验系数

①计算Es=

(A/E

i

A

isi

)



P0[(zizizi1zi1)/Esi]

P0(zizizi1zi1)



1396.80362.92+44.84

39Mpa

1396.80362.92+44.84/39②S值确定

P0=0.921Mpa＞fak=0.6Mpa，可查表得S=0.2

③基础沉降量 sSSi=0.2×43.31=8.662mm

五、计算结果：

1．各方向钢筋选筋结果 计算面积As: 采用方案： D22@100

实配面积： 2660.7

2441.35 mm2 mm2

六、参考文献

（1）GB50007-2002. 建筑地基基础设计规范[S] （2）JGJ 94-94. 建筑桩基技术规范[S] （3）《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）

（4）周景星, 李广信, 虞石民等编著. 基础工程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2007

（5）朱炳寅, 娄宇, 杨琦编著. 建筑地基基础设计方法及实例分析[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007

（6）陈希哲. 土力学地基基础[M]. 北京: 清华大学出版社, 2004 （7）李克钏. 基础工程[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2004

（8）王广月, 王盛桂, 付志前编著. 地基基础工程[M]. 北京: 水利水电出版社, 2006

（9）顾晓鲁, 钱鸿缙, 刘惠珊等主编. 地基与基础[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2003

（10）赵明华. 基础工程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2003